可见光大气衰减模型
大气衰减
在可见光（0.40-0.76 m ）和近红外波段，辐射波 长总是远大于分子的线度，这一条件下的散射为
瑞利散射。瑞利散射光的强度与波长的四次方成 反比。
m 0.827 N A3 / 4
(2.2-5)
式中，m为瑞利散射系数（cm-l）；N为单位体积中 的分子数（cm-1）；A为分子的散射截面（cm2）；
[答]：对某些特定的波长，大气呈现出极 为强烈的吸收。光波几乎无法通过。而对于 另外一些波长的光波，几乎不吸收，根据大 气的这种选择吸收特性，一般把近红外区分 成八个区段，将透过率较高的波段称为大气 窗口。
光谱位于大气窗口内的光辐射的大气衰 减因素主要有：大气分子的吸收，大气分子 散射 ，大气气溶胶的衰减 。
层流运动：流体质点做有规则的稳定流动，在一个薄 层的流速和流向均为定值，层与层之间在运动过程中 不发生混合。
湍流运动：无规则的漩涡 流动，质点的运动轨迹很 复杂，既有横向运动，也 有纵向运动，空间每一点 的运动速度围绕某一平均 值随机起伏。
l0
图-4
在气体或液体的某一容积内，惯性力与此容积边界 上所受的粘滞力之比超过某一临界值时，液体或气 体的有规则的层流运动就会失去其稳定性而过渡到 不规则的湍流运动，这一比值就是表示流体运动状 态特征的雷诺数Re：
为光波长（cm）。
由于分子散射波长的四次方成反比。波 长越长，散射越弱；波长越短，散射越强烈。 故可见光比红外光散射强烈，蓝光又比红光 散射强烈。在晴朗天空，其他微粒很少，因 此瑞利散射是主要的，又因为蓝光散射最强 烈，故明朗的天空呈现蓝色。
3、大气气溶胶的衰减
大气气溶胶的概念：大气中有大量的粒度在 0.03 m到2000 m之间的固态和液态微粒，它们大致 是尘埃、烟粒、微水滴、盐粒以及有机微生物等。 由于这些微粒在大气中的悬浮呈胶溶状态，所以 通常又称为大气气溶胶。
可见光大气衰减模型
可见光大气衰减模型一、概述可见光大气衰减模型是指用数学公式来描述大气对可见光的衰减程度。
这个模型可以用于计算大气折射、大气散射、大气吸收等现象，从而帮助我们更好地理解和研究地球的大气环境。
二、大气散射1. 瑞利散射瑞利散射是指空气分子对可见光的散射现象。
它是由于空气分子的大小比可见光波长小很多，因此可以看作是一个点源。
根据瑞利散射公式，散射角度越小，散射强度就越强。
2. 米氏散射米氏散射是指空气中的颗粒对可见光的散射现象。
这些颗粒包括水滴、灰尘等微小物质。
根据米氏散射公式，颗粒大小越大，散射角度就越小。
三、大气吸收1. 水汽吸收水汽是一种重要的吸收因素，在太阳辐照下会吸收很多可见光波长范围内的能量。
根据水汽吸收公式，水汽的浓度越高，吸收强度就越大。
2. 氧气吸收氧气也是一种重要的吸收因素，它会吸收可见光波长范围内的一部分能量。
根据氧气吸收公式，氧气浓度越高，吸收强度就越大。
四、大气折射1. 斯涅尔定律斯涅尔定律是指当光线从一个介质进入另一个介质时，它会发生折射现象。
根据斯涅尔定律公式，入射角和折射角之间的关系可以用来计算光线在大气中的路径。
2. 瑞利-索姆菲尔德散射理论瑞利-索姆菲尔德散射理论是一种用于描述大气中光线传播特性的模型。
它考虑了空气分子和颗粒对可见光波长范围内的散射和吸收作用，并且可以用来计算大气折射率。
五、总结可见光大气衰减模型是一个非常复杂而又重要的研究领域。
它涉及到光学、气象、大气物理等多个学科，需要建立起一个完整的数学模型来描述大气对可见光的影响。
通过深入研究和探索，我们可以更好地理解地球的大气环境，为环境保护和气象预报提供有力支持。
大气散射模型知识讲解
大气散射模型入射光衰减模型：描述了光从场景点到观测点之间的削弱衰减过程。
大气散射模型大气光成像模型：描述了周围环境中的各种光由于大气粒子的散射作用,对观测点所接收到的光强的影响。
表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。
原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中,遇到悬浮于大气中粒径较大的气溶胶粒子,与之发生,从而使光能的亮度、颜色等特性发生改变。
其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素,而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。
瑞利散射(Rayleigh)（分子散射）：粒子尺度远小于入射波长的散射现象。
散射米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。
瑞利散射：使天空呈现蓝色,纯净的水面由于反射天空的光线,也呈现蓝色。
散射体中往往包含很多散射粒子,因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。
根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射,可以将散射分为单散射现象和多散射现象。
雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失,使得到达观测点的光强降低,并随着传播距离的增大而呈指数衰减;另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光,以使大气表现出光源的特性,且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。
以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。
入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。
大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用,因此会有部分光沿着观测路线射向观测点,这部分光照可以看作是由大气产生的光源,称为大气光。
大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。
大气散射模型原理
大气散射模型原理
大气散射模型是用来描述自然景物表面反射光线在大气中逐渐衰减的数学模型。
其原理可以简述为：当光线通过大气时，会被大气中的分子和颗粒物所散射。
这些散射事件会使得光线逐渐衰减、扩散和变色，最终到达人眼的光线成为不同颜色、亮度和方向的杂散光，使得物体在视觉上看起来更加模糊和暗淡。
在大气散射模型中，一般将大气分为多个不同的层，每一层具有不同的光学参数，如散射系数、吸收系数、逐渐变化的折射率等。
这些参数决定了光线在大气中的传播和衰减方式，从而影响景物的视觉品质。
通过对这些参数的建模和计算，可以得到不同大气条件下光线传播的特性，以及不同特定条件下景物的表面颜色、亮度和对比度等视觉特征，为计算机图形学和计算机视觉领域提供了重要的理论基础。
激光大气传输衰减的估算方法
激光大气传输衰减的估算方法电子信患对抗技术?第25卷2010年7月第4期贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法73中图分类号:TN241;0436.2文献标志码:A文章编号:1674—2230(2010)04—0073—04激光大气传输衰减的估算方法贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生(电子工程学院,合肥230037)摘要:在对影响激光大气传输衰减的主要因素进行分析的基础上,从分子和气溶胶衰减,雾的衰减,雨的衰减和雪的衰减等方面,深入研究了1.06ttm和10.6ttm激光的大气传输衰减的估算模型,并利用Matlab仿真软件分别对其进行了比较分析;最后对激光大气传输衰减的斜程修正问题进行了论述.关键词:激光大气传输;衰减;1.06ttm激光;10.6/1m激光;斜程修正AttenuationEstimationofLaserAtmosphericTransmissionJIAJian—zhou,SONGDe-an,JIARen—yao,SIGui—sheng (ElectronicEngineeringInstitute,Hefei230037,China)Abstract:Basedontheanalysisofthemainfactorswhichinfluencetheattenuationofthelasera trno—spherictransmission,modelsoftheattenuationofatmospherictransmissionabout1.06/_tma nd10.6ktmlaserarestudiedfromtheaspectsofmoleculeandaerosol,flog,rain,andsnow.Andth eestimationmodelsaleanalyzedwiththesimulationsoftwareofMatlab.Finally,theproblemo fslant pathamendmentoftheattenuationoflaseratmospherictransmissionisdiscussed. Keywords:laseratmospherictransmission;attenuation;1.06/zmlaser;10.6ttmlaser;slantp athamendment1引言由于大气的物理性质复杂,影响激光大气传输特性的因素较多且随机性大,计算大气传输衰减的难度较大.当前有很多文献资料对激光的大气传输特性进行了分析和计算,但由于资料分散,不同文献资料的研究角度和着重点各不相同,实际应用比较困难.本文从实际应用需要出发,给出了符合基本规律,简单实用的激光大气传输衰减的估算方法.1.06/~m和10.6ttm激光传输特性优良,技术成熟可靠,已经成为目前最常见的激光工作波长,广泛应用于激光测距,激光制导,激光探测,激光通讯等诸多领域.在此重点对1.06/_tm和10.6肛m激光的衰减特性进行研究.2影响激光大气传输衰减的因素激光大气传输衰减与大气结构,传输距离,激光波长与强度等因素有关.对于特定激光系统来说,传输距离,激光的波长与强度都基本确定,衰减量的大小主要由大气结构决定.大气结构对激光传输衰减的影响可以从微观与宏观两个角度进行分析.微观因素包括大气分子吸收,大气分子散射,大气气溶胶吸收和大气气溶胶散射;宏观因素包括大气压强,温湿度,能见度和各种气象条件.从微观大气结构出发进行光谱分析和计算虽然精度高,但是计算量大,过于复杂,可实现性差.收稿日期:2009—11—17;修回日期:2010—03—05作者简介:贾建周(1983一),男,硕士研究生,主要研究方向为光电系统运用运筹分析.74贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法电子伯息对抗技术?第25卷2010年7月第4期实际应用中我们通常将微观分析与宏观气象观察相结合,以实际测量数据为基础,拟合出关系式进行计算.计算激光大气传输衰减时的主要变量包括能见度(km),降雨/雪强度J(mm/h),传输距离R(km),衰减系数()(km)或a()(dB/km),透过率T()等.能见度是反应气象光学视程的一个指标,一般规定为白天人眼能发现(目标的视在对比度为2%时)以地平线为背景且视角大于30的黑色目标的最大距离.实际运用中可以利用地图和GPS定位系统,借助典型地物估算能见度.降雨/雪强度指单位时间(h)内的降雨/雪量(ram),大致对应关系为…1:小雨0.11mm/h;中雨1—4mm/h;大雨4—16mm/h;暴雨16～lOOmm/h;大暴雨>100mm/h.在均匀大气中,透过率T(),衰减系数(),传输距离之间的关系为J:D()=I—R=exp(一()?尺)(1)式中P0,PR分别代表衰减前和衰减后的激光功率.有时也将衰减系数定义为lkm大气对光信号功率的衰减值,记为a(),它与/1()的关系为:p一口()=一101g=10—101g【exp(一()×1)】=4.343/z(A)(2)/z()的单位为km～,a()的单位为dB/km,为波长.对于特定波长的激光,可简写为a与.3激光大气传输衰减的估算3.1分子和气溶胶衰减理论和实验都表明,1.06/zm激光的大气传输衰减主要是由气溶胶的吸收和散射引起的,且气溶胶散射系数一般是气溶胶吸收系数的十倍左右.大气分子吸收和分子散射对1.06,urn激光的影响很小,在进行估算时可以忽略.1.06,urn激光的衰减系数可以用下式进行计算J:/3.912,,0.55,,八,j式中为地面的大气能见度(km);q是与有关的参数,一般情况下q取1.3,小于6kin时,可取q=0.585×.将公式(3)代入公式(1),可以得到传输距离,能见度,大气传输透过率三者之间的关系.能见度为0.5～6km和能见度为69km时,激光经过不同传输距离后透过率的Matlab仿真结果如图1所示.o霾:薹:誊:褥蝌窖簿啦|苷(a)能见度为0.5～6km(b)能见厦为6～9km图11.06/.tin激光的大气传输透过率从图1(a)可以看出,当能见度和传输距离都不大时,1.06t~m激光传输受两者的影响都比较明显.对比图1(b)分析可知,当能见度较大时(>6km),激光大气传输的透过率主要受传输距离的影响.因此,在大气条件较好时,能见度估测误差对激光大气传输衰减的计算影响不明显,用公式(3)估算1.06,urn波长激光的衰减有足够的精度.10.6,urn激光受大气中H2O,Co2,02等分子吸收衰减影响比较大J,计算衰减系数的过程中需要考虑温度,压强,分子浓度等因素对分子吸收的影响,因而公式比较复杂.大气分子散射对10.6ttm激光影响很小,在精度要求不高时可以忽略.10.6,urn激光大气传输衰减的经验公式如下[5]:432lO】00O0电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期贾建周.宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法75084×10-s(P+193Pw)()?+625()一+(4)式中P是总的大气压强(mbar),Pw是大气中水蒸汽部分压强(mbar),T是绝对温度(K).3.2雾的衰减除了分子和气溶胶衰减,激光有源干扰系统还有可能工作在恶劣的气象环境中,包括雾,雨, 雪等,其衰减量同样可以用经验公式进行估算.实际经验表明,公式(3)可以用于估算雾对1.O6m激光的衰减.此外,其衰减系数还可以用式(5)计算lL6J::(5)利用Matlab仿真可以发现(见图3),当>1.5km时,公式(3)与公式(5)的计算结果基本一致. 但公式(5)的计算方法简单,使用起来比较方便. 雾中10.6btm激光的衰减系数可以用式(6)计算]:/1=1./(6)3.3雨的衰减雨对激光衰减的大小与波长的关系不大,仅与降雨强度和雨滴半径分布等因素相关.由于雨滴半径分布的随机性较大,测量困难,且两者具有较强的相关性,实际应用中通常只用降雨强度', (ram/h)来估算衰减系数的大小.常见的经验公式如下[J:a'=o?29+一()(7)厶.JJ厶V.J=0.25J.?(8)图2降雨时激光衰减系数的拟合公式比较公式(7)为多项式拟合公式,公式(8)为指数拟合公式,其仿真结果如图2所示.从图中可以看出,当降雨强度小于60mm/h时,两者具有较好的一致性.但随着降雨强度的进一步增大,计算结果表现出明显的差异性.文献[1]研究指出,小雨粒子各个方向的散射光强明显大于大雨粒子. 当降雨强度增大到一定值时,小雨粒子的比例会降低,衰减系数随之减小,公式(7)与文献[1]的结论比较吻合.3.4雪的衰减雪的特征较难描述,其衰减理论尚不成熟.一般而言,在相同含水量条件下,雪的衰减比雨要大,但比雾要小.根据Mie散射理论,当散射粒子的尺寸远大于入射辐射的波长时其衰减系数与波长无关.雪片散射符合这种情况.实验研究发现,雪对激光的衰减与激光波长有一定关系,长波激光衰减要大于短波激光衰减,这个现象是由衍射效应引起.雪片散射图形中在前向有一个很窄的衍射瓣,其宽度随波长的增大而变大.在接收时较短的波长将会有较多的衍射能量进入探测器,因而出现较小的衰减.通常,雪的对1.06gm激光衰减系数的估算公式如-6J:/1:0.56(9)计算雪对10.6m激光衰减系数的常用公式如下lJ::2'(10)考虑了衍射效应后估算公式如下L6j:={exp【一o.88()】+-)×(11)式中r为雪花平均半径,为探测器半径.仿真发现,和的变化对衰减系数影响不明显,当一F =5nun,rd:2ram,=1.O6m时,其仿真曲线如图3所示.4斜程修正以上讨论的是激光在大气中水平传输的情况,实际使用中激光可能还需要对空传输.由于不同高度的压强,温度,大气分子结构各不相同, 因此大气传输衰减系数和折射率也有差异.此76贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期时,需要考虑进行斜程修正.图31.06pm激光在不同环境下的衰减系数1.06,urn激光斜程传输时可以用式(12)计算其透射率【7]:T=exp{一see0?(/If)?[1一exp(一0.835H)】) (12)式中0为天顶角(激光入射线与地面法线之间的夹角,单位为lad),日为传输高度(km),K为区域常数(乡村取2.828;城市取3.132;海洋取4.543; 沙漠取2.496).图4,图5,图6从不同的角度给出了其仿真图像.能见度/km图4不同环境下透过率与能见度的关系图4在天顶角为60.,传输高度为5kin的条件下对不同环境下激光透过率与能见度的关系进行了仿真.可以看出,1.06,u.m激光在沙漠地区的透过率最好,而在海洋的透过率相对较差,乡村的透过率优于城市.由于1.06,urn激光受大气分子衰减影响较小,以上差别主要是由气溶胶衰减不同引起的.从图5可以看出,当目标高度大于5km时,透过率受目标高度的影响比较小,从图6也可以得到相同的结论.仿真结果符合激光对空传输规律引,说明公式(12)具有较好的适应性和可信度. 篓.墨.蒸..图5透过率与能见度,目标高度的关系甜O.8霎曩.一40.2Ol5图6透过率与天顶角,目标高度的关系图6反映了天顶角对大气传输透过率的影响.从图中可以看出,当天顶角较小时,激光几乎是垂直穿人大气层,此时到达指定高度的距离最近,透过率最大;随着天顶角的增大,激光斜程增大,透过率不断降低.10.6/,tm激光斜程传输时的衰减量目前还没有成熟的公式直接进行计算,但可以分别计算CO2和H20衰减的等效水平路程.其公式为J:.=【l—exp(一…s0?.)】(13)式中.和分别代表实际传播距离与等效传播距离,日为传输高度,0为天顶角.为常数(H20衰减取O.0654;CO2衰减取0.19).公式(12)和(13)都没有考虑复杂的天气环境.雾的厚度一般小于200m,积雨云的高度约4～5kin,当传输高度日较大时,应该分段进行计算.(下转第81页)电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期王剑峰,孙晶华基于dsPIC和FPGA的可控线性调频信号源设计8l 元件的引脚长度,以减小元件分布电感的影响. (4)在VDD及VCC电源端应尽可能靠近器件接人滤波电容,以缩短开关电流的流通途径,如用10p.~,铝电解电容和0.Ip.F电容并联接在电源脚上.对于高速数字Ic的电源端可以用钽电解电容代替铝电解电容,因为钽电解电容的对'地阻抗要比铝电解电容小得多.5结束语文章提出了一种可对信号的起止和幅度进行控制的新型线性调频信号源.为确保电路性能,在实际制板时采用多层板结构并精心设计了微带线.通过仿真和实验结果的验证,充分证明了设计的可行性.对实际应用而言,预失真(灵活的幅相补偿)无疑是一项至关重要的功能,但这恰恰是目前DDS产品所不具备的_4j.而本设计采用预先存储信号波形的方法可方便地对信号的幅度和相位进行预失真,从而可以补偿系统畸变的影响. 用此方法产生信号,信号时宽受限于FPGA中ROM的容量,其采样率受限于ROM的速度.本线性调频信号源产生的信号能达到的最大时宽为0.01s,可良好平稳地输出信号最大频率约为30MHz,时间带宽积为120.此外,系统还可产生任意波形(包括许多复杂的波形),并可实时改变所需信号的时宽,带宽等各项参数.如果对信号输出速率要求不是特别高,系统还可由dsPIC将所需线性调频信号的数据点算出,传输给FPGA 中的RAM,由RAM将其发出.本设计可方便地产生中,低频线性调频信号,是一种简单实用的新型线性调频信号源.参考文献:[1]祝明波,常文革,梁甸农.采用数字方法实现宽带线性调频信号产生[J].系统工程与电子技术, 2000,22(5):94—98.[2]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京:清华大学出版社,2005:20—32.[3]焦安群,郜丽鹏.线性调频信号源的研制[J].应用科技,2009,36(5):28—32.[4薛维,付国华,钟耀霞.一种线性调频信号产生器的没计[J].电脑与信息技术,2007,15(3):52—55. (上接第76页)5结束语本文从分析激光大气传输的影响因素出发,经过对现有文献资料的分析与比较,分别给出1.()6m和10.6m激光衰减系数的估算方法及其仿真图形,并对斜程修正进行了讨论.公式经过了仔细的分析讨论与比较,计算方法简单,反应了激光大气传输衰减的基本规律,具有较好的实用价值.但由于计算公式是通过理论模型与实际测量值拟合得来的,计算精度仅满足一般估算要求. 参考文献:[1]柯熙政,杨利红,马冬冬.激光在雨中的传输衰减fJ].红外与激光工程,2008,37(6):1021—1024. [2]阎吉祥.激光武器[M].北京:国防工业出版社, 1996:34—45.f3]戴永江.激光雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2002:31—48.[4张建奇,方小平.红外物理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004:126—187.[5]柯熙政,席晓莉.无线激光通信概论[M].北京:北京邮电大学出版社,2004:239—244.[6]许祖兵.激光大气传输特性分析研究[D].南京:南京理工大学,2006:33—40.[7]宋正方.1.06gm激光的斜程大气衰减[J].激光技术.1997,21(6):343—345.f8]杨洋,赵远,乔立杰,等.1.{)6m激光的大气传输特性[J].红外与激光工程,1999,28(1):15—19. [9]周国辉,刘湘伟.一种计算红外辐射大气透过率的数学模型[J].红外技术,2008,30(6):331—334.。
各种能见度天气下不同波长激光的大气衰减系数
各种能见度天气下不同波长激光的大
气衰减系数
- 1.54μm激光：在能见度大于5km时，理论计算数据与实验数据吻合较好；在能见度小于3km的较差能见度下，经验公式已不再适用。
- 1.06μm激光：经过分析和归纳，提出了一个直观而简便的计算公式。
用三种不同的测量方法和LOWTRAN7作比较，证明该公式具有很好的准确度。
在实际应用中，需要根据具体的激光波长和天气条件来确定大气衰减系数，以确保激光传输的准确性和可靠性。
如果你需要了解更多关于激光在不同天气条件下的大气衰减系数的信息，可以补充相关背景后再次向我提问。
毫米波大气衰减和天空噪声温度的计算与分析
118.8GHz和183.3GHz附近出现极大值，称为
衰减峰。例如：当频率为60GHz时，标准大气
天顶角方向的大气衰减为160.8dB。
毫米波通信频段正是依据大气衰减的
传播规律进行选择的，例如Ka波段卫
星通信（上行频段27.5-31GHz，下行 频段17.7-21.2GHz)，星际链路采用
60GHz频段。
温度的增加。本文国际电信联盟Rec. ITU-R P.676-7的建议，给
出了1-350GHz频段范围内，大气衰减的计算模型，并计算了大 气衰减曲线，分析了大气衰减的传播规律。研究了大气参数对 大气衰减的影响。该文对于卫星通信链路设计、深空探测链路 计算以及射电天线测量等领域，具有重要的参考应用价值。
100 10 1 0.1 0.01 1E-3
p=506.5hPa p=1013hPa
大 气 衰 减 /dB
p=1519.5hPa
1
10
100
频率/GHz
下图给出了不同水蒸气密度天顶方向的大气衰 减曲线。大气压力1013hPa，地球表面温度 15°C，分别给出了水蒸气密度为2.5g/m3、 7.5g/m3和15g/m3计算结果表明：在大气压力和 地面温度不变的情况下，当频率小于6GHz时， 水蒸气密度对大气衰减影响不大，随着频率的 升高，水蒸气密度越小，大气衰减越小。
1 10 100
频率/GHz 不同仰角标准大气天空噪声温度
计算结果表明：天空噪声温度与大气衰
减成正比的，大气衰减越大，天空噪声 温度越大。当大气衰减很大时，天空噪 声温度趋于常数；在相同频率条件下， 仰角越低，天空噪声温度越大，仰角越 高，天空噪声温度越小。
6
结束语
微波毫米波信号通过大气传播过程中，受到大气衰减的影响。 在毫米波频段，大气衰减更为严重，且大气衰减引起系统噪声
大气模型发展简史与简介
大气模型发展简史与简介1.1 第一代空气质量模型―高斯模型和拉格朗日烟团轨迹模型第一代空气质量模型主要包括了高斯扩散模型和拉格朗日轨迹模型。
这两类模型都是利用风的运动轨迹来模拟近地层大气层中复杂的物理和化学过程。
它的物理表述即模拟均匀混合的大气物质沿风向运动的情况。
在大气物质从地面向高层运动的过程中，其运动规则受到垂直方向上风速以及温度的不均匀分布的影响而不断的发生变化。
具体过程见图。
1. EIAA （典型高斯）适用于<50km的区域EIAA大气环评助手“是宁波环科院六五软件工作室开发的软件。
《HJ/T2.2-93 环评导则-大气环境》、《JTJ005-96 公路建设项目环评规范-大气部分》，中国环境影响评价培训教材等文献中推荐的模型和计算方法作为主要框架，内容涵盖了导则中的全部要求，并进行了适当地拓展与加深。
可以处理点源、面源、体源、线源对于预测计算结果，可以查看§各接受点地面高程及其等高线图§各接受点的背景浓度及其分布图§各污染源的浓度和总的浓度及其分布图§各污染源的分担率及其分布图§各污染源或总的浓度的平均评价指数和超标面积§还可以任意改变各污染源的排放率（排放强度）以观察不同排放率下的浓度变化情况§也可查看任意一个横截面或竖截面上的浓度变化图广泛应用的版本是EIAA2.5，EIAA2.6。
版本中均有bug，大家谨慎使用。
2. aermod（稳态高斯）适用于<50km的区域AERMOD由美国国家环保局联合美国气象学会组建法规模式改善委员会（AERMIC）开发。
AERMIC的目标是开发一个能完全替代ISC3的法规模型，新的法规模型将采用ISC3的输入与输出结构、应用最新的扩散理论和计算机技术更新ISC3 计算机程序、必须保证能够模拟目前ISC3能模拟的大气过程与排放源。
20世纪90年代中后期，法规模式改善委员会在美国国家环保局的财政支持下，成功开发出AERMOD扩散模型。
室外可见光通信路径损耗模型研究
室外可见光通信路径损耗模型研究室外可见光通信路径损耗模型研究随着无线通信技术的迅猛发展，人们对高速、高质量、高安全性的通信方式需求日益增长。
可见光通信作为一种新兴的室外通信技术，在提供高速数据传输和安全通信的同时，还不会产生电磁辐射污染，具备巨大的应用潜力。
然而，室外可见光通信受到了自然环境、干扰以及传输距离等多种因素的制约，其中路径损耗模型的研究是可见光通信中非常重要且复杂的一环。
室外可见光通信受到了光线散射、吸收、大气湍流、光源的亮度和接收器的敏感度等因素的影响，这些因素都会导致光信号在传输路径上发生衰减，从而导致通信质量下降。
因此，研究室外可见光通信路径损耗模型可以帮助我们更好地理解数据传输的可行性，并在实际应用中提供指导。
首先，光线在传输路径上会产生散射现象。
当光与粒子或其他物体碰撞时，会发生散射，使得原本直线传输的光线发生偏转，导致信号的衰减。
这种散射现象与粒子的大小、形状、浓度以及光源的特性有关。
为了描述这种散射的影响，研究人员可以使用Mie散射模型或Rayleigh散射模型，并根据实际场景来选择合适的模型参数。
其次，大气吸收也是造成路径损耗的一个重要因素。
大气中的氧气和水蒸气对特定频段的光信号具有吸收作用。
但是吸收率在不同波长下有所变化，特别是在红外光的波长下还相对较小。
因此，在室外可见光通信系统中，选择合适的波长对于降低路径损耗至关重要。
此外，大气湍流也会导致信号的传输衰减。
光线在传输过程中会遇到不同密度以及速度的气流，从而产生折射和相位畸变。
这种湍流现象会导致信号的波前失真，从而使接收端无法正确解读信号。
在研究路径损耗模型时，需要考虑湍流对信号传输的影响，并通过对湍流参数的测量来提高通信系统的性能。
此外还有光源的亮度以及接收器的敏感度等因素也会影响路径损耗。
光源的亮度直接决定了光信号的传播范围，亮度越高则信号传输的距离越远。
而接收器的敏感度则决定了接收端能够正确解读的信号强度。
光强的计算和衰减
光强的计算和衰减在物理学中，光强是指光的能流密度，表示单位时间内通过单位面积的能量。
光的强弱直接影响着我们的视觉感知和各种光学应用，因此准确计算和理解光强的衰减是非常重要的。
本文将介绍光强的计算方法以及衰减的原理和影响因素，并通过实际例子加以说明。
光强的计算是基于能量和面积的概念。
当光通过一个平面区域时，被该区域吸收或传输的能量就是光强的体现。
光强的度量单位是瓦特/平方米（W/m^2）。
假设我们有一个光源，发出的光功率是P，光束通过一个表面积A，则光强可以表示为I = P/A。
然而，光的传输过程中会遭遇衰减，导致光强的减小。
光的衰减可以由多种因素引起，包括介质吸收、散射以及光源到接收器之间的距离。
我们将分别介绍这些衰减因素。
首先是介质吸收。
当光通过介质时，介质中的分子、原子或其他粒子会吸收光的能量，转化为内部能或激发粒子。
这种吸收会导致光的能量减少，光强下降。
吸收程度取决于介质本身的特性和光的波长。
某些物质对特定波长的光有较高的吸收能力，而对其他波长则较低。
例如，红外线在大气层中有很高的吸收能力，所以当我们远距离观测远红外光源时，光强会大幅度衰减。
其次是光的散射。
光在传输过程中会与介质中的颗粒或其他扰动相互作用，产生散射现象。
散射会使光的能量在不同方向上均匀地分布，导致其原本的传输方向上的光强减小。
散射现象在大气中尤为常见，例如云层中的水滴可以散射太阳光，形成彩虹。
当我们伫立在阳光下，光线穿过云层散射到我们的眼中，就能看到美丽的彩虹。
最后，光源到接收器之间的距离也会影响光强的衰减。
根据光的传播特性，光的强度随着距离的增加而减小。
这是因为光的能量在空间中以球面扩散的方式传播，面积随距离的增加而增大，所以单位面积上接收到的能量减少。
这个现象可以用光的几何光学和辐射光学进行分析和计算。
为了更好地理解光强的衰减，我们来看一个具体的应用实例。
假设我们正在研究太阳能的利用，想知道太阳辐射在地球大气层中的衰减情况。
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可见光大气衰减模型
1. 引言
可见光大气衰减模型是用于描述可见光在大气中传播过程中的衰减情况的数学模型。
在可见光通信、遥感、图像处理等领域中，了解和研究大气衰减对于信号传输和图像质量具有重要意义。
本文将介绍可见光大气衰减模型的原理、应用以及相关研究进展。
2. 可见光大气衰减原理
2.1 大气成分对可见光的影响
大气主要由氮气、氧气、水蒸汽和其他杂质组成。
这些成分对于不同波长的可见光的吸收和散射特性存在差异，从而导致可见光在大气中传播时发生衰减。
2.2 大气散射模型
大气中的微粒会散射入射的可见光，产生散射现象。
根据散射粒子相对于入射波长大小的比较，可以将散射分为Rayleigh散射、米式散射和非选择性散射三种情况。
•Rayleigh散射主要由大气中的氮气和氧气引起，其衰减与波长的四次方成反比。
在可见光范围内，蓝色光的波长较短，受到Rayleigh散射的影响更
大。
•米式散射主要由大气中的水蒸汽引起，其衰减与波长的三次方成反比。
在可见光范围内，绿色光的波长较适中，受到米式散射的影响更大。
•非选择性散射是由非常小的粒子引起的，其衰减与波长无关。
2.3 大气吸收模型
除了散射外，大气中的水蒸汽和其他杂质还会吸收入射可见光。
吸收系数随着波长增加而增加，在红外、紫外等波段吸收更强烈。
3. 可见光大气衰减模型表达式
综合考虑大气中的散射和吸收现象，可以得到可见光在大气中传播时的衰减模型表达式：
I=I0⋅e−τ
其中，I0为入射光强度，I为出射光强度，τ为大气光学厚度。
大气光学厚度与散射系数和吸收系数有关。
4. 可见光大气衰减模型的应用
4.1 可见光通信系统设计
可见光通信系统是一种利用可见光进行无线通信的技术。
了解大气衰减模型可以帮助设计和优化可见光通信系统的传输距离、传输速率等参数，提高系统性能。
4.2 遥感数据处理
遥感技术利用航空器或卫星获取地球表面的图像和数据，对于农业、环境监测、城市规划等领域具有重要应用。
在遥感数据处理中考虑大气衰减模型可以提高图像质量，准确反映地表特征。
4.3 图像增强与复原
在图像处理中，考虑大气衰减模型可以帮助去除图像中的雾霾、雾气等干扰因素，提高图像的视觉效果和细节信息。
5. 相关研究进展
在可见光大气衰减模型的研究中，学者们提出了各种改进和优化算法。
例如，基于数据驱动的方法利用实测数据对模型参数进行校正，提高了模型的准确性；基于机器学习的方法利用大量样本数据训练模型，提高了预测能力。
此外，还有一些研究关注不同气象条件下的大气衰减模型差异、大气污染对衰减模型的影响等方面。
这些研究为进一步完善可见光大气衰减模型提供了理论基础和实验依据。
6. 结论
可见光大气衰减模型是研究可见光在大气中传播过程中衰减情况的重要工具。
通过深入理解和应用该模型，可以优化可见光通信系统设计、遥感数据处理以及图像增强与复原等任务。
未来还需要进一步研究和改进该模型，以适应不同条件下的应用需求。