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天空背景光学辐射特性测量

Measurement of sky background luminance characteristics

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摘要

光学成像和光信息空间传输等领域需要对天空背景特性进行定性或定量的研究。Modtran等模拟计算方法无法有效模拟复杂多样的气候条件和地理环境。建立专门的测量装置获取天空背景光谱特性参数, 与理论模型计算结果进行了比对, 分析了两者的一致性和差别。通过观测数据得出: 在天空比较均匀的环境中, 天空光谱亮度通常随着太阳角的增大而减小, 当观测方向接近地平面时(大约同地平面夹角小于30°), 天空亮度随着太阳角的增大而增大; 在晴朗无云的天空中, 光谱亮度分布偏蓝, 天空亮度主要集中在短波段部分; 在阴天和有云天观测到的天空亮度光谱明显红移。

Abstract

Sky background luminance is very important in imaging and optical information transition in space. The existing sky luminance simulation codes, such as Modtran can’t be suitable for different climate and global location. Therefore, we developed a sky luminance measurement device and obtained a lot of experimental data. By analyzing these data, we found that in homogeneous sky background, the sky spectral luminance decreases with the increase of solar angle in general, but when the angle between observation direction and ground plane is less than 30°, the luminance increases with the decreasing solar angle. In fine and cloudless sky background, the sky luminance is concentrated at short-wave band, while in cloudy background there is obvious redshift of the luminance spectrum.

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补充资料

中图分类号:O433.1

所属栏目:高功率激光与光学

基金项目:中国工程物理研究院基金项目

收稿日期:2013-01-30

修改稿日期:2013-02-25

网络出版日期:--

作者单位    点击查看

路大举:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
杨锐:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
张波:海装驻重庆地区军事代表局, 四川 绵阳 621900
郑捷:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
邹凯:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
冷杰:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
万敏:中国工程物理研究院 高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900中国工程物理研究院 应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900

联系人作者:路大举(opihust@hotmail.com)

备注:路大举(1981-), 男, 硕士, 从事光学设计和测量;

【1】Zibordi G, Voss K J. Geometrical and spectral distribution of sky radiation: Comparison between simulations and field measurements[J].Remote Sense Environment, 1989, 27: 343-358.

【2】苏毅, 万敏, 胡晓阳, 等.晴朗无云天空光谱辐射的近似计算模型[J].强激光与粒子束, 2005, 17(10): 1469-1473.(Su Yi, Wan Min, Hu Xiaoyang, et al. Approximate computation model of clear sky spectral luminance. High Power Laser and Particle Beams, 2005, 17(10): 1469-1473)

【3】路大举, 万敏, 杨锐, 等.空间目标表面材料反射率的测量[J].强激光与粒子束, 2008, 20(8): 1383-1386.(Lu Daju, Wan Min, Yang Rui, et al. Measurement of reflectivity of spatial target’s surface material. High Power Laser and Particle Beams, 2008, 20(8): 1383-1386)

【4】路大举, 万敏, 杨锐, 等.基于Sinda/G的红外成像仿真原理和应用[J].中国激光, 2006, 33(s0): 186-188.(Lu Dajiu, Wan Min, Yang Rui, et al. Principle and application of infrared imaging simulation based on Sinda/G. Chinese Journal of Lasers, 2006, 33(s0): 186-188)

【5】张绍纲.天然光的空间分布--各种参考天空的亮度分布[J]. 照明工程学报, 1998, 4(8): 63-79.(Zhang Shaogang. Spatial distribution of natural light-luminance distribution of various reference sky. China Illuminating Engineering Journal, 1998, 4(8): 63-79)

引用该论文

Lu Daju,Yang Rui,Zhang Bo,Zheng Jie,Zou Kai,Leng Jie,Wan Min. Measurement of sky background luminance characteristics[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2013, 25(s): 51-54

路大举,杨锐,张波,郑捷,邹凯,冷杰,万敏. 天空背景光学辐射特性测量[J]. 强激光与粒子束, 2013, 25(s): 51-54

被引情况

【1】王 东,赵 威,陈 勇,张岩岫,成 斌,王 冰. 天空背景红外辐射亮度测量及其对目标探测的影响分析. 红外技术, 2015, 37(9): 774-777

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