Статистические модели сигналов и помех и эффективность оптических систем дистанционного зондирования

• Автор: Астафуров, Владимир Глебович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 270 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список сокращений

Введение

Глава 1. Статистика фотоэлектронов для систем лазерного

зондирования атмосферы

Введение

1.1. Распределение фотоэлектронов в полуклассическом приближении

1.2. Статистика фотоэлектронов для излучения с фойготовским спектром

1.2.1. Метод малых возмущений

1.2.2. Случай «больших» временных интервалов и результаты расчётов

1.2.3. Моменты распределения числа фотоэлектронов
1.3. Влияние пространственной когерентности на статистику фотоэлектронов
1.3.1. Точное решение задачи о распределении фотоэлектронов
1.3.2. Асимптотические распределения фотоэлектронов
1.3.3. Редукция к временной задаче
1.4. Статистические модели сигналов и помех на основе асимптотических распределений
1.4.1. Внешние и внутренние шумы
1.4.2. Аэрозольная и релеевская составляющие лидарного сигнала
1.4.3. Излучение с линейчатым спектром
1.4.4. Отрицательно-биномиальная аппроксимация результирующего
распределения фотоэлектронов в лазерном зондировании
Основные результаты и выводы
Глава 2. Статистические характеристики фотоотсчетов в условиях
непуассоновского потока фотоэлектронов
Введение
2.1. Постановка задачи и метод ее решения

2.2. Алгоритм численного моделирования приемного тракта оптического приемника
2.3. Результаты расчетов статистических характеристик потока фотоотсчетов
2.3.1. Статистические характеристики временных интервалов
2.3.2. Моменты и распределения вероятностей числа фотоотсчетов
2.4. Режимы регистрации лидарных сигналов
Основные результаты и выводы
Глава 3. Эффективность лидарных измерений в счетнофотонном и
промежуточном режимах
Введение
3.1. Сравнение точности измерения интенсивности света методами счета одноэлекгронных импульсов и накопления заряда
3.1.1. Эффективность методов регистрации слабых световых потоков
3.1.2. Сравнение точности методов счета одноэлектронных импульсов
и интеграции заряда
3.2. Особенности обработки лидарных сигналов при использовании метода дифференциального поглощения
3.2.1. Восстановление профиля концентрации газа
3.2.2. Восстановление профиля влажности
3.3. Точность измерений температуры атмосферы по комбинационному рассеянию лазерного излучения
3.3.1. Модель сигналов и шумов
3.3.2. Точностные характеристики измерения температуры
3.3.2. Учет инерционности фотодетекторов
Основные результаты и выводы
Глава 4. Эффективность лидарных систем для измерения скорости
ветра
Введение
4.1. Эффективность лидарных измерений скорости ветра
корреляционным методом
4.1.1. Структура сигнала и шумов

Спектральный анализ
Корреляционный анализ
Потенциальная точность измерения скорости ветра когерентно-
доплеровским лидаром
Модель сигнала и шумов
Потенциальная точность
Модельные расчеты
Основные результаты и выводы
Обнаружения очагов лесных пожаров из космоса по ИК-
излучению в условиях разорванной облачности
Введение
Постановка задачи
Проблема обнаружения очагов пожаров и выбор критерия
Статистические характеристики сигнала и фона
Постановка задачи и ее метод решения
Алгоритм численного моделирования
Результаты расчетов статистических характеристик излучения
очага пожара и фона
Статистическая модель сигнала и фона
Оценка эффективности космического мониторинга очагов
пожаров
Основные результаты и выводы
Заключение
Литература

(p{a,Q) = f~2{jn(b + /)ехр[ф(6 + /) - Ф(6)]-1 + exp(-2 bf - f2)};
6 = л/21п20; / = а/л/21п2.
При а» 1 справедливо приближение
<р(а,Q) « 2(1 - 0/)(1 + 6//)- [l - ехр(-2bf - f2)]//2.
При Q = 0 и Q —>сс найдём соответствующие выражения для ^(«}) = [l-(l-e_2a3)J/«3. (1.27)
^(«)=/"‘{v^®(/)-[l-exp(-/2)//]}.
Очевидны следующие асимптотики: ç?(ûr,ô)^l при F—>0 и Ç9(a,g)—>F_
при F—>оо. Из известной интерпретации дисперсии сг2 как суммы вкладов флуктуаций «классических частиц» и флуктуаций «классической волны» [64] вытекает смысл (р как функции усреднения последних. На рис. 1.6 показана зависимость ç(a,Q) от Q при фиксированных значениях а, вычисляемых по (1.13). Наиболее сильная зависимость ç? от Q имеет место при Fe[0,3;3]; в частности, при этом существенно различаются дисперсии для доплеровского ( Q —> 0 ) и лоренцева ( Q —» со ) спектров.
Рис. 1.6. Вид функции