Влияние нисходящего излучения атмосферы на радиотепловые изображения и контрасты земных покровов в диапазоне миллиметровых волн

• Автор: Голунов, Валерий Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Фрязино
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Обзор результатов исследований радиотепловых контрастов земных покровов в диапазоне ММ волн
1.1. Границы применимости приближения Релея-Джинса
1.2. Влияние атмосферы на радиотепловые контрасты земных покровов
1.3. Пассивное радиовидение в диапазоне ММ волн
Глава 2. Теоретический анализ влияния атмосферы на радиотепловые контрасты земных покровов
2.1. Взаимосвязь яркостной температуры и коэффициента излучения нагретых нечерных тел
2.2. Определение температуры подсвечивающего излучения атмосферы
2.3. Температура подсвечивающего излучения безоблачной атмосферы для покровов с различными формами индикатрис рассеяния
2.4. Анализ источников вариаций радиотепловых контрастов
2.5. Определение коэффициента устойчивости контрастов покровов по отношению к вариациям температуры нисходящего излучения атмосферы..ЗЗ
2.6. Модельное описание коэффициента устойчивости контрастов плоских поверхностей по отношению к вариациям температуры нисходящего излучения облачной атмосферы
2.7. Влияние излучения атмосферы на поляризационные характеристики
покровов
Глава 3. Аппаратура, методы и результаты радиометрических измерений
3.1. Радиометрические комплексы и методики исследования контрастов и характеристик излучения покровов
3.2. Экспериментальные радиояркостные характеристики летних земных покровов в окнах прозрачности атмосферы 2 и 8 мм
3.3. Основные характеристики излучения и рассеяния снежного покрова..
3.4. Экспериментальные данные по устойчивости контрастов в условиях чистой и облачной атмосферы на длинах волн 2,15 мм, 3 и 8 мм

3.5. Влияние дождя на контрасты покровов
3.6. Разработка и реализация способа измерения температуры подсвечивающего излучения чистой атмосферы для сухого снежного покрова
Глава 4. Влияние атмосферы на поляризационные радиотепловые изображения покровов и объектов
4.1. Физическое обоснование метода поляризационного пассивного
радиовидения
4.2 Система пассивного поляризационного радиовидения на длине
волны 3 мм
4.3. Поляризационные радиотепловые изображения земных покровов
4.4. Влияние нисходящего излучения атмосферы на качество радиотепловых изображений в диапазоне ММ волн
4.5. Поляризационные радиотепловые изображения объектов и фона
в различных метеоусловиях
4.6. Сравнительный анализ возможностей тепловидения в диапазонах ММ
и ПК волн
Глава 5. Возможности идентификации земных покровов
5.1. Разработка методов относительных радиометрических измерений
5.2. Особенности влияния атмосферы при относительных измерениях
5.3. Характеристики поляризационных параметров
5.4. Реализация методов относительных измерений
5.5. Анализ возможных ошибок относительных измерений
5.6. Диэлектрические характеристики покровов
5.7. Методика идентификации водных поверхностей и бетонных ВПП
5.8. Алгоритм идентификации водных поверхностей и бетонных ВПП в
условиях безоблачной атмосферы
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ.

В середине пятидесятых годов ХХ-го века благодаря успехам радиофизики и радиоастрономии начались работы в новом научном направлении, получившем название радиотеплолокация (или пассивная радиолокация) [1,2]. Основой радиотеплолокации является прием крайне слабого теплового излучения окружающей среды. Вследствие этого ее развитие тесным образом связано с прогрессом в создании высокочувствительных радиометров и с освоением новых диапазонов волн.
К настоящему времени сформировались такие основные области применения средств радиотеплолокации, как дистанционный мониторинг окружающей среды [3 - 14], навигация, обнаружение и идентификация объектов [15 - 40].
Интерес к разработкам и развитию систем пассивной радиолокации и радиовидения в диапазоне ММ волн вызван рядом обстоятельств. Во-первых, ММ волны в сравнении с видимым и инфракрасным (ИК) диапазонами существенно меньше затухают в облаках, туманах, дымах, пыли и в материалах, из которых состоит одежда человека. Указанное затухание настолько слабо, что в диапазоне ММ волн становится возможным осуществлять наблюдение за объектами в условиях отсутствия полной оптической видимости, хотя при этом теряется часть информации из-за более низкого реализуемого углового разрешения. Во-вторых, в сравнении с диапазоном сантиметровых (СМ) волн на ММ волнах реализуется более высокое угловое разрешение при более компактных устройствах, в результате чего развитие систем радиовидения оказывается более предпочтительным в диапазоне ММ волн.
Достигнутый к настоящему времени уровень развития новых технологий позволяет изготавливать приемные двумерные матрицы, содержащие более тысячи элементов, и на их основе создавать действующие в реальном времени системы пассивного радиовидения, подобные традиционным системам тепловидения диапазона ИК волн [35 - 37, 44 - 48].

0„ =
ч кгр шах
Д *ТЩНП

(2.43)
Подставляя в (2.43) выражения (2.38), (2.39) и (2.41), получим
^ЛО-О-д -ДУ)М^] (1-ае,.)?* -О-эеД^А/у,
(2.44)

При Выше было показано, что при угле приема & ~ 55° большая группа покровов имеет равные или почти равные значения температуры подсвечивающего излучения безоблачной атмосферы. Следовательно, при указанном значении угла наблюдения коэффициенты устойчивости этих покровов и их контрастов равны между собой, т.е. в пределах заданной вероятности контрасты этих покровов изменяются одинаковым образом.
Существует еще одна закономерность, которой подчиняются
контрасты покровов с равными значениями Т*, Для выявления ее рассмотрим контрасты покровов (1, 2, ..., к, У,...), обладающих равными значениями термодинамической температуры Тп и температуры атмосферы
Т*. Используя (2.38) и (2.39), для отношения контрастов (ДД /ДТ^) получим выражение: