微观瑞利散射下的大气偏振建模仿真.pdf

《微观瑞利散射下的大气偏振建模仿真.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第24卷第3期系统仿真学报@Vb124NO．32012年3月JournalofSystemSimulationM．20l2微观瑞利散射下的大气偏振建模仿真高隽，纪松，谢昭，林金金(合肥工业大学计算机学院，合肥230009)摘要：针对传统宏观大气偏振建模的信息单一性和表征模糊性问题，采用一种新的大气偏振建模算法。该方法依据瑞利散射理论，采用电场矢量描述光波，研究微观粒子对自然光电场矢量振动方向变化，得到散射光的偏振强度和偏振主方向。建立东北天坐标系，推导与天球坐标系间的转换过程，将单粒子瑞利散射扩展至全天域多点散射，形成大气偏振模式。仿真结果表明，新方法可

2、以准确计算不同时刻不同地点的大气偏振分布信息，与传统方法中所获得的偏振角相比，本方法可以提供更丰富的三维方向信息，并具有良好的拓展特性，用于多因素大气偏振建模。关键词：瑞利散射；电场矢量；大气偏振模式；坐标系转换；OpenGL仿真中图分类号：TP391．9文献标识码：A文章编号：1004．731X(2012)03—0677．07SkylightPolarizationModelingandItsSimulationinMicro-RayleighScatteringTheoryGAOJun，JISong,XIEZhao，LINJin-jin(HefeiU

3、niversityofTechnology,Hefei230009，China)Abstract：Focusingontheissuesaboutsimplicityandambiguityoftraditionalatmosphericpolarizationmacro—modeling，anewmodelingalgorithmwasused．Thelightwavesviaelectric-fieldvectorswereproposedtocapturethechangesofnaturallightlibratingdirectionwhenm

4、eetingmicro—particles，andthepolarizationintensityanddirectionanalyticallywereachieved．WiththederivationsoftransformationsbetweenCelestialcoordinatesystemandnorth—east—uponesbuilt，thesingle',一particleRayleighscatteringcouldbeextensivelyappliedformulti-pointphenomenonasatmosphericp

5、olarizationpatern．Theeffectivesimulationresultsdemonstratethatthenovelmodelingmethodcanaccuratelycalculatepolarizationdistributionofdiferentspacesandtime．Withcomparisonofclassicalpolarizationangles，itcontainsmoresuficient3一Dinformationofpolarizationdirectionandcharacterizesgoodex

6、tensityforfurthermodeling．Keywords：Rayleighscatering；electric—fieldvector；skypolarizationpattem；coordinatesystemtransformation；OpenGLSimulation引言大气偏振模式建模一直是新导航方法的研究方向之一。1984年瑞士苏黎世大学的SamuelRossel和RgdigerWehner地球表面由一层大气包围，大气组成包括大气分子，气教授较系统地分析了蜜蜂如何在天空中利用大气偏振模式溶胶粒子等混合物。太阳光入射地球时，在大气中发

7、生散射，获取方向信息进行飞行导航[8】。1999年瑞士苏黎世大学、匈形成整个天空中的偏振光分布，全天域相对稳定的大气偏振牙利的Ertvrs大学、芬兰的Oulu大学3所大学联合对芬兰光分布称为大气偏振模式【”，这种偏振模式蕴含丰富有效的北部Lapland郊区测定偏振模式。2002年，我国中科院安徽信息，通过对其建模仿真，可提取偏振强度和偏振方向，为光学精密机械研究所也测定了合肥西郊偏振模式特性[9】。北偏振导航[4’、预警系统【等高新技术领域提供新理论和新京大学空间信息集成与3S工程应用实验室基于现有理论基方法。础上给出了如何利用大气偏振模式实现偏振导航的

8、粗略流程[41。以上传统的大气偏振模式建模方法都利用观测点、散收稿日期：2010