本文選題：蒙特卡洛方法 + 分形幾何　； 參考：《大連海事大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著我國防御體系的不斷發(fā)展,空間防御體系也要求進(jìn)一步完善。利用衛(wèi)星進(jìn)行目標(biāo)探測是空間防御的主要手段,衛(wèi)星識別的目標(biāo)會產(chǎn)生具有極強(qiáng)紅外輻射的尾焰,而地球上也存在許多高溫現(xiàn)象,比如閃電在其發(fā)生過程中也會產(chǎn)生極大的熱量,從而對衛(wèi)星的目標(biāo)識別造成一定干擾。由于飛行目標(biāo)多在云內(nèi),衛(wèi)星對目標(biāo)的識別主要使用紅外波段作為探測波段。在衛(wèi)星的設(shè)計過程中需要提供大量的閃電紅外圖像,對衛(wèi)星的目標(biāo)識別能力進(jìn)行驗(yàn)證檢驗(yàn)。目前紅外波段的閃電圖像較少,為了解決這一問題,需要對近、遠(yuǎn)紅外波段、不同相機(jī)分辨率、不同相機(jī)觀測位置等條件下的閃電紅外圖像進(jìn)行仿真,為衛(wèi)星設(shè)計提供模擬數(shù)據(jù)。本文從閃電云中輻射傳輸模擬、云頂閃電幾何模型仿真、閃電輻射亮度計算、云頂閃電能量分布規(guī)律等方面詳細(xì)的闡述了閃電紅外圖像的仿真,并設(shè)計編寫了閃電圖像仿真軟件。本文的主要研究內(nèi)容如下:(1)利用蒙特卡洛思想,建立閃電的云中輻射傳輸模型,進(jìn)行輻射傳輸模擬,通過該模擬獲得云頂閃電幾何模型生長的起始坐標(biāo)。(2)結(jié)合分形思想和林氏系統(tǒng)方法對閃電骨架結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計仿真,結(jié)合云頂閃電的成像特點(diǎn)完成云頂閃電幾何模型的仿真。(3)基于由分析閃電資料獲得的經(jīng)驗(yàn)公式研究計算了閃電近紅外波段的輻射亮度,利用普朗克公式計算得到閃電遠(yuǎn)紅外波段的輻射亮度。(4)根據(jù)云頂閃電能量分布規(guī)律結(jié)合計算得到的閃電輻射亮度值,對云頂閃電幾何模型作出修改,完成云頂閃電的紅外仿真。(5)利用OpenGl和C++完成仿真軟件的編寫,軟件能夠根據(jù)不同的輸入輸出不同的閃電紅外圖像,具有一定的應(yīng)用價值。
[Abstract]:With the continuous development of China's defense system, space defense system also needs to be further improved. Target detection by satellite is the main means of space defense. The target identified by the satellite will produce a tail flame with extremely strong infrared radiation, and there are many high temperature phenomena on the earth. Lightning, for example, produces a lot of heat during its occurrence, which interferes with satellite target recognition. Because most of the flying targets are in the cloud, the infrared band is mainly used as the detection band for satellite target recognition. In the process of satellite design, a large number of lightning infrared images are needed to verify the target recognition ability of the satellite. At present, there are few lightning images in infrared band. In order to solve this problem, it is necessary to simulate the lightning infrared images under the conditions of near, far infrared, different camera resolution, different camera observation position, etc. Provide simulation data for satellite design. In this paper, the simulation of lightning infrared image is described in detail from the aspects of radiation transfer simulation in lightning cloud, geometry model simulation of cloud top lightning, calculation of lightning radiation brightness, distribution of lightning energy in cloud top and so on. The lightning image simulation software is designed and written. The main contents of this paper are as follows: (1) the radiation transfer model of lightning in the cloud is established by using Monte Carlo theory, and the radiation transfer simulation is carried out. Through this simulation, the starting coordinates of the growth of the cloud top lightning geometric model are obtained. (2) the lightning skeleton structure is designed and simulated by combining the fractal theory and the Linkler system method. Combined with the imaging characteristics of cloud top lightning, the geometric model of cloud top lightning is simulated. (3) based on the empirical formula obtained from the analysis of lightning data, the luminance of lightning near infrared band is studied and calculated. Using Planck formula to calculate the radiation luminance in the far infrared band of lightning. (4) according to the energy distribution law of cloud top lightning, the geometric model of cloud top lightning is modified according to the calculated lightning radiation luminance value. (5) using OpenGl and C to complete the simulation software, the software can output different infrared image of lightning according to different input and output, so it has certain application value.
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2101347