临近空间高空气球光学散射特性研究

摘要：

基于应用光学中基本辐射理论,研究了临近空间高空气球的光散射特性.利用计算几何学的坐标转换以及网格划分建模思想,对高空气球球面进行网格面元划分.根据高空气球等透明类物体几何结构和物体光学特性,推导出透明类物体双向散射分布函数(BSDF)镜反射/折射、近镜反射/折射、漫反射/折射、理想漫反射/折射相结合的计算模型,最终得出高空气球散射背景辐射在地面产生辐射亮度的计算模型.利用MODTRAN软件在3～5 μm和8～14 μm波段仿真计算临近空间高空气球的背景辐射亮度,在0.24～2.4 μm波段仿真计算气球自身亮度.仿真结果表明:利用BSDF模型计算得到高空气球亮度为2.28×10-3 W/(cm2· μm·sr),计算结果误差为10.6％,精度相对双向反射分布函数(BRDF)模型提高2％.在分析高空气球等类透明体散射特性时,可参考此模型来进行计算.

关键词：大气光学、建模、双向散射分布函数、高空气球、临近空间

所属期刊栏目：35

分类号：P422(气象基本要素、大气现象)

资助基金：国家高技术研究发展计划（863计划）2013AA7031020A

在线出版日期：2015-06-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：382-390