激光波长和激光入射角是影响激光诱导等离子体空间分布和光谱强度空间分布特性的重要因素。基于流体动力学和SAHA方程,仿真了激光诱导等离子体的二维空间演化过程,研究了激发等离子体的辐射光谱空间分布特性及激光波长、入射角度等参数对等离子体特征谱线空间分布特性的影响。研究结果表明:波长为1064 nm的激光在不同延时条件下,最佳激光入射角度均为0°。当入射角度为0°时,所激发的等离子体辐射在不同的探测角度处均有较强的光谱信号,且在100,500,1000 ns延时条件下,最佳探测角分别为±41°、±11°和±12°。对于不同的波长,当延时分别为100 ns和500 ns且激光以0°入射时,长波长激光所激发的等离子体光谱在不同探测角处的强度均强于短波长激光。当延时为100 ns时,1064 nm波长激光所激发的光谱在最佳探测角位置的强度约为532 nm和266 nm波长激光所激发的光谱在各自最佳探测角位置强度的2倍。随着探测角绝对值的减小,等离子体辐射光谱强度先增大,到达最佳探测角后强度再减小。入射波长分别为532 nm和1064 nm的激光诱导击穿光谱实验结果验证了仿真结果。

土壤作为自然界的重要组成部分之一, 对生态系统的形成和人类的生存均起着绝对不可忽视的作用, 故对于土壤热红外偏振辐射特性的研究, 具有十分重要的现实意义。 而且, 关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究, 国内外还未见报道。 研究结果表明: 随着探测角的改变, 土壤的偏振亮度温度在0°～80°范围内呈现非线性变化, 当探测角的变化范围为60°～80°时, 其偏振亮度温度随着探测角的增大而呈现明显的上升趋势; 不同方位角条件下, 土壤的偏振亮度温度会发生改变, 在0°～240°范围内, 随着方位角的增大而呈现上升趋势, 在240°～320°范围内, 呈现下降趋势; 波段和偏振角对于土壤的偏振亮度温度的变化均具有一定的影响, 而且二者的变化曲线的波动幅度都较为平缓; 不同土壤类型的偏振辐射亮度温度不同, 呈现草甸黑土>淋溶黑钙土>典型黑钙土>草甸风沙土的规律。 以上研究为热红外偏振遥感基础理论研究提供重要依据。

土壤是人类生存的基础, 是对地遥感图像上反映的最重要的环境信息, 也是研究其他环境要素的基础, 因此对于土壤特性的研究具有十分重要的意义。目前关于土壤在2π空间内的偏振热辐射特性的研究较少。本文对土壤的偏振辐射亮度进行了测量。结果表明, 不同探测角、不同土壤类型的偏振辐射亮度不同。在探测角为60°时, 对土壤偏振辐射亮度的研究效果较显著。随着方位角的改变, 土壤的偏振辐射亮度会发生改变。在0 °～240 °范围内, 随着方位角的增大, 偏振辐射亮度呈现上升趋势, 而在240°～320irc范围内, 则呈现下降趋势。波段的变化会引起土壤的偏振辐射亮度值的改变, 表现为CH1>CH3>CH4>CH2。偏振角对土壤的偏振辐射亮度值会产生一定的影响, 但波动较为平缓。土壤类型不同, 偏振辐射亮度不同, 对各因素的响应程度也不相同。

热释电传感器用于红外目标跟踪，可以通过光学调制探测到运动目标的相对方向，而不能确定其准确距离，对此提出一种群智能搜索的动态热释电跟踪方法。传感器在摆动状态下感知红外目标，发现目标时，记录其探测角，通过分析探测角序列与运动目标轨迹离散点在极坐标系下的关系，将目标轨迹的确定转化为极径序列的确定，然后建立关于极径序列的多维粒子群空间，并构造评价粒子优劣的适应度函数，实现了运动目标轨迹的跟踪。该方法扩大了热释电探测范围，提高了目标跟踪精度，通过人体目标直线、曲线运动跟踪实验得出平均定位误差不超过0.4 m，表明方法有效。