红外探测器接收的目标辐射亮度模型 - Read.doc

红外探测器接收的目标辐射亮度模型一、 功能需求此模型计算红外探测器接收到的目标辐射亮度二、 理论分析探测器接收的目标辐射（？）包括大气路径传输辐射、目标自身辐射和目标反射的背景辐射，其中背景辐射主要由太阳辐射、天空辐射和地面（或海面）辐射构成因此，波长 ～ 范围内，探测器接收的目标辐射亮度 可表达为：12 senorL（1）dLL backthermlatpthotsenor 1 )()(（2）)/sgroundskysunback式中－大气路程光谱辐射亮度；pathL－目标自身发射光谱辐射亮度；terml－背景光谱辐射亮度；back它分为下面三个部分：－目标反射的太阳光谱辐射亮度，包括镜面反射和漫反射两部分；sunL－目标反射的天空光谱辐射亮度；sky－目标反射的地面（或海面）光谱辐射亮度；seaground/－目标的表面反射率为大气的光谱透过率； 为探测器光学系统的光谱透过率；)(atm)(opt1 大气路径光谱辐射亮度2 目标自身热辐射亮度（是否也跟目标面积有关）根据普朗克公式，黑体光谱辐亮度 可表示为：bL（9）1251TCbe式中：是波长；表示黑体的绝对温度； T是第一辐射常数，其值为 ； 1C21207483.cmW是第二辐射常数，其值为 。

2 K461对于波长范围在 的黑体辐亮度 可表示为：21bL（10）d21因此，目标自身辐射亮度可表示为：（11）Lbthermal21式中： －目标的光谱比辐射率忽略了自身内部热传导和与空气的热传导3 目标反射的背景辐射亮度3.1 太阳辐射太阳辐射可分解为两方面：a. 所接受到的来自太阳的光束辐射或直接辐射；b. 所接受到的来自整个天空的由于大气散射和反射而方向发生变化的那部分太阳辐射所形成的漫射辐射入射到目标表面的太阳辐射照度可以表示为：ASPSPEsunsunsunsun )(2)(1co式中为太阳与面元连线和面元法向间夹角；sun为面元辐射面积；A为面元被太阳直接照射到的面积因子，由太阳的方位和船体结构之间的遮挡、阴影1P所决定，其值介于[0，1]之间；为漫反射系数；可假设直射时 ，漫射时 2 0.1P2.0P表示太阳总辐射照度；)(sunS晴空在海面上，法向于太阳的太阳总辐射照度 的近似值可根据下表内插求)(sunS取，海平面上晴天太阳辐射照度计算值天顶角（度） （瓦米 －2 ）)(sunS天顶角（度） （瓦米 －2 ）)(sunS0 865 50 73510 862 60 64020 852 70 48830 832 80 26040 796 90 1003.2 天空辐射实际的天空辐射可采用两种方法计算：1．晴空下由地面气象学的空气温度来计算入射在水平面的长波热辐照度 为：skyE（4）24)73(10).7(426.1airTairskyeTE2．用热像仪直接测出天空表观温度 ：sky（5）4ss考虑大气透过率 ，则：)(atm（6）skyatmskyEL)(在工程上为了简化计算，给出了辐出度 函数表，01)(MTF则对于温度为 1000K 的黑体，其在不同波段的辐出度计算简化为： 48453 )10(67032.5)2.637.()103()10(  FMm式中： 为斯蒂芬—玻尔兹曼常数。

3.3 地面辐射测出地面的实际温度 和比辐射率 ，地面辐射可写为：groTgro（74grorTM）3.4 海面辐射根据前人的结果，海面热辐射可以看成一个发射率 的灰体于是96.0sea可以写为：seaM（8）4seaseaTM。