本書圍繞對爭奪戰(zhàn)場主動權、制空權以及實現(xiàn)戰(zhàn)場單向透明等極具意義的遠距離、高精度光電被動測距技術的熱點和難點，以氧氣光譜吸收為基礎，重點研究新型被動測距技術的可行性、原理及系統(tǒng)，以及目標提取與背景抑制、距離反演等技術與應用難題。全書共8章，第1章是對被動測距技術相關知識、現(xiàn)狀及關鍵技術的概述；第2章分析地球大氣物理分布特征及氧氣的吸收光譜；第3章分析基于氧氣吸收被動測距技術的原理和系統(tǒng)；第4章是背景光譜特性分析；第5章研究基于氧氣吸收率差異的目標提取方法；第6章研究基于混合像元分解技術的背景抑制方法；第7章建立氧氣吸收率與路徑長度關系的數(shù)學模型；第8章是不同探測系統(tǒng)下的測距效果驗證分析。
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目錄
前言
第1章 概述 1
1.1 被動測距技術 4
1.2 基于目標輻射和大氣光譜吸收傳輸特性的被動測距技術 7
1.3 基于氧氣吸收被動測距技術的關鍵技術現(xiàn)狀 11
1.3.1 高光譜目標探測與目標提取技術 11
1.3.2 復雜背景抑制和消除技術 14
1.3.3 吸收率處理模式 16
參考文獻 18
第2章 地球大氣物理分布特性及氧氣吸收光譜 27
2.1 地球大氣物理分布特性 27
2.1.1 大氣組成 27
2.1.2 大氣分層 28
2.1.3 溫度、壓力、氣體分子濃度隨海拔的變化 31
2.2 氧氣分子的吸收光譜 34
2.2.1 氧氣分子的基態(tài)和激發(fā)態(tài) 36
2.2.2 氧氣分子的近紅外和可見光吸收帶系 39
2.3 備選氧氣吸收帶的測距能力分析 47
2.4 氣象因素對氧氣吸收影響的分析 53
2.4.1 季節(jié)變化對氧氣吸收帶影響的分析 53
2.4.2 霧對氧氣吸收帶影響的分析 55
2.4.3 降雨對氧氣吸收帶影響的分析 57
2.5 本章小結 58
參考文獻 59
第3章 基于氧氣吸收被動測距技術的基本原理與系統(tǒng)分析 61
3.1 基于氧氣吸收被動測距技術的基本原理 61
3.2 點探測式多光譜測距系統(tǒng)分析 67
3.3 成像式多光譜測距系統(tǒng)分析 79
3.3.1 測距光譜通道數(shù)目與位置 81
3.3.2 測距光譜通道帶寬 90
3.3.3 數(shù)值分析 94
3.4 四維成像光譜測距系統(tǒng)分析 100
3.4.1 四維成像光譜儀的成像原理 102
3.4.2 四維成像光譜儀系統(tǒng)的傅里葉分析 103
3.4.3 數(shù)值分析 109
3.5 本章小結 112
參考文獻 112
第4章 背景光譜特性分析 115
4.1 背景輻射的來源 115
4.1.1 太陽直接輻射 115
4.1.2 大氣粒子的散射及吸收 116
4.1.3 地表熱輻射及地表對太陽輻射的反射 119
4.2 氧氣A吸收帶天空背景輻射亮度模型 119
4.3 極端天氣大氣透過率計算模型 124
4.3.1 大氣參數(shù)的分布特性 124
4.3.2 極端天氣大氣氣溶膠粒子分布 125
4.3.3 極端天氣大氣透過率模型 127
4.4 數(shù)值計算與分析 127
4.4.1 晴天無云天空背景輻射特性 127
4.4.2 極端天氣天空背景輻射亮度和大氣透過率 131
4.5 背景光譜輻射強度變化對測距精度的影響 135
4.5.1 試驗設備 135
4.5.2 試驗條件及試驗方案 135
4.5.3 測距試驗及分析 137
4.6 本章小結 140
參考文獻 140
第5章 基于氧氣吸收率差異的目標提取技術 142
5.1 光譜圖像的目標提取算法 142
5.2 尾焰目標輻射計算模型 143
5.3 氧氣吸收率分布特性與目標提取方法 144
5.3.1 天空背景氧氣吸收率分布特性分析 144
5.3.2 目標輻射氧氣吸收率分布特性分析 145
5.3.3 基于氧氣吸收率差異的目標提取方法 146
5.4 天空背景輻射光譜測量試驗 146
5.4.1 試驗設備 147
5.4.2 試驗條件及試驗方案 147
5.4.3 氧氣吸收率分布特性分析 147
5.4.4 試驗結論 150
5.5 目標輻射光譜和太陽反射光譜測量試驗 150
5.5.1 試驗設備 151
5.5.2 試驗條件及試驗方案 152
5.5.3 氧氣吸收率分布特性分析 152
5.5.4 試驗結論 156
5.6 基于氧氣吸收率差異的目標提取試驗 157
5.7 本章小結 159
參考文獻 159
第6章 基于混合像元分解技術的背景抑制方法 160
6.1 極端天氣條件下目標與背景光譜混合模型 160
6.1.1 光譜圖像像元混合機理 160
6.1.2 目標與極端天氣背景的混合像元模型 162
6.2 極端天氣條件下的背景抑制方法 165
6.2.1 混合像元分解技術原理及流程 165
6.2.2 目標光譜提取方法 168
6.2.3 極端天氣背景抑制方法基本流程 170
6.3 極端天氣條件下被動測距試驗 171
6.3.1 降雨天氣條件下被動測距試驗 171
6.3.2 霧霾天氣條件下被動測距試驗 176
6.3.3 降雪天氣條件下被動測距試驗 180
6.4 本章小結 184
參考文獻 185
第7章 氧氣吸收率與路徑長度關系數(shù)學模型 186
7.1 氧氣吸收系數(shù)及其相關性 186
7.1.1 氧氣吸收系數(shù)及相關K分布法 186
7.1.2 氧氣吸收系數(shù)分布的相關性 189
7.1.3 氧氣吸收系數(shù)的溫度壓強變化關系 197
7.2 非均勻路徑的氧氣吸收率模型 202
7.3 數(shù)學模型的數(shù)值分析 206
7.4 數(shù)學模型的誤差分析 218
7.4.1 吸收系數(shù)誤差 218
7.4.2 折射吸收誤差 221
7.4.3 路徑離散誤差 230
7.5 本章小結 232
參考文獻 233
第8章 不同探測系統(tǒng)下的被動測距試驗 235
8.1 點探測式多光譜被動測距系統(tǒng)測距試驗 235
8.1.1 旋轉濾波片式單通道點探測式多光譜被動測距系統(tǒng)試驗 235
8.1.2 并行式多通道點探測式多光譜被動測距系統(tǒng)試驗 241
8.2 成像式多光譜被動測距系統(tǒng)測距試驗 271
8.2.1 光譜采集系統(tǒng)及目標 271
8.2.2 近程被動測距試驗 273
8.2.3 遠程被動測距試驗 280
8.3 本章小結 291
參考文獻 292
附錄 光譜儀作用距離分析 294
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