[发明专利]光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法

说明书

光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法，属于偏振传输探测领域，本发明针对大气‑海雾复杂海洋环境，利用简化的大气、海雾双层结构模拟复杂海洋环境，采用蒙特卡洛和RT3程序模拟海雾环境偏振传输过程以及太阳光照影响下的下行辐射偏振分布，可分别实现无光照影响和有光照影响情况下垂直方向经过大气、海雾多层海洋环境主动偏振传输特性的实验验证与仿真，改善室外进行仿真验证时，海雾环境多变，试验过程成本过高的问题，使实验测试的结果准确率得以提高，准确性可以被理论与实验相互验证。

技术领域

本发明属于偏振传输探测领域，具体涉及一种光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法。

背景技术

雾是由悬浮在近地面空气中缓慢沉降的水滴或冰晶质点组成的一种气溶胶系统，海雾是在特定的海洋环境和天气条件下形成并维持的气溶胶。由于大气-海雾多层介质环境的存在，使非偏振的自然光被大气分子及海雾粒子散射后具有偏振特性，使得垂直方向上主动偏振探测受到影响。因此，研究光照影响下复杂海洋环境的主动偏振特性对交通运输、海面探测和海洋开发等领域具有重要的意义。

目前，针对垂直方向偏振传输特性的测试研究，多数停留在大气介质环境下全天空偏振模式的研究，EvansK.F.等提出的基于矢量辐射传输方程的RT3方法是计算非均匀多层介质传输特性最广泛使用的方法之一，该方法基于直观物理过程采用倍加累加方法求解两层间的辐射和透射性质，进而求得整个全天空偏振分布模式。北京航空航天大学张颖等人采用该方法对简化的双层大气光波的Stokes参量进行求解，分别模拟晴天、多云及阴天情况下全天空的偏振信息。北京理工大学王红霞等人采用基于倍加累加法的辐射传输模型研究可见光波段至近红外波段下多种天气条件的天空偏振模型，并由实测验证，仿真结果在80％的区域内与实测结果一致。但以上方法都局限于模拟大气环境在垂直方向上偏振的传输。针对主动激光发射情况，对于垂直方向经过大气、海雾多层海洋环境下偏振传输特性的研究并未见报导，且在室外进行仿真验证时，海雾环境多变，垂直方向测试需要机载、舰载等测试保障，使得试验过程成本过高，增加了实验验证的难度。

因此，针对复杂海洋环境垂直观测太阳光照影响下主动偏振传输特性的研究，亟需一种光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法。

发明内容

本发明的目的是为了研究太阳光照影响下垂直方向多层海雾环境偏振传输特性，并在实验测试与计算机仿真方法下共同得到验证，具有较高的测试准确性，而提出了一种光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种光照影响下海雾环境偏振传输特性测试与仿真的验证方法，其特征在于：该方法采用的系统包括多层海雾环境模拟系统、太阳模拟系统、偏振发射系统、偏振接收系统、海雾粒子发生器、大气气溶胶发生器、激光器及光功率计，

所述多层海雾环境模拟系统为半球形封闭结构，在多层海雾环境模拟系统的顶部中央位置开设有第二玻璃窗口，底部中央位置开设有第一玻璃窗口，多层海雾环境模拟系统内部设置有玻璃隔层；玻璃隔层将多层海雾环境模拟系统分隔成上下两层，上层为大气环境模拟层，下层为海雾环境模拟层，玻璃隔层的上表面边缘固定有与其同轴设置的圆环形导轨；圆环形导轨上安装有与其滑动配合的圆弧形导轨；圆弧形导轨与圆环形导轨呈垂直布置，圆弧形导轨与多层海雾环境模拟系统的上层弧度一致；

所述太阳模拟系统置于圆弧形导轨上，且与圆弧形导轨滑动配合；

所述偏振发射系统置于多层海雾环境模拟系统的第二玻璃窗口上方，偏振发射系统用于发射偏振光；

所述偏振接收系统置于多层海雾环境模拟系统的第一玻璃窗口下方，偏振接收系统用于测量其接收到偏振光的偏振态，并对偏振光传输特性进行分析；

所述海雾粒子发生器与海雾环境模拟层连通，海雾粒子发生器用于产生海雾粒子；

所述大气气溶胶发生器与大气环境模拟层连通，大气气溶胶发生器用于产生大气气溶胶粒子；