[發(fā)明專利]一種大氣偏振理論模型的二維表征方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910185955.8
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN101739504A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高雋;范之國;吳良海;何均均;田柳
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00;G01J4/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種大氣偏振理論模型的二維表征方法，其特征是按如下過程進(jìn)行：首先，建立描述大氣偏振理論模型的三維空間坐標(biāo)系oxyz與平面坐標(biāo)系o_mx_my_m；以地理正東為x軸，單位矢量為地理正北為y軸，單位矢量為過天頂?shù)拇咕€為z軸，單位矢量為以地面觀測者位置為原點o，建立三維空間坐標(biāo)系oxyz；所述三維空間坐標(biāo)系的x軸、y軸和z軸上的單位矢量方向位置關(guān)系滿足式(1)：

i→×j→=k→---(1)]]>

將所述三維空間坐標(biāo)系oxyz中，從地面觀測者位置原點o出發(fā)的所有方向上的偏振信息在以原點o為球心，半徑為r的球面D上進(jìn)行描述，r設(shè)定為任意大于零的常數(shù)；

在所述三維空間坐標(biāo)系oxyz中，從原點o出發(fā)與z軸正向夾角為θ且與x軸正向夾角為的方向，對應(yīng)于球面D上的點R(x₀，y₀，z₀)，滿足：

以所述三維空間坐標(biāo)系oxyz中點(0，0，r)為新的坐標(biāo)系原點o_m，三維空間坐標(biāo)系oxyz的z軸負(fù)向為法線建立平面坐標(biāo)系o_mx_my_m，法線方程為x＝y(tǒng)＝0；其中o_mx_m軸與ox軸平行朝向地理正東，o_my_m軸與oy軸平行朝向地理正北；在三維空間坐標(biāo)系oxyz中，平面坐標(biāo)系o_mx_my_m所在平面的方程為：

z＝r????(3)

其次，建立三維空間坐標(biāo)系oxyz中球面D上的點與平面坐標(biāo)系o_mx_my_m所在平面中的點之間的映射關(guān)系；將三維空間坐標(biāo)系oxyz中的點(0，0，-r)與球面D上的點R(x₀，y₀，z₀)連接起來，做空間直線L，空間直線L的方程為：

xx0=yy0=z+rz0+r---(4)]]>

平面坐標(biāo)系o_mx_my_m所在平面的法線方程x＝y(tǒng)＝0和空間直線L構(gòu)成非正交關(guān)系，平面坐標(biāo)系o_mx_my_m所在平面與空間直線L必相交于一點R_m(x_m，y_m，z_m)，通過聯(lián)立計算式(2)、式(3)與式(4)求解點R_m(x_m，y_m，z_m)坐標(biāo)，如式(5)所示：

xm=2x0/(1+cosθ)ym=2y0/(1+cosθ)zm=r---(5)]]>

平面坐標(biāo)系o_mx_my_m所在平面與空間直線L的交點R_m(x_m，y_m，z_m)在平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中的二維坐標(biāo)為M(x_m，y_m)，根據(jù)式(2)與式(5)，點M(x_m，y_m)與點R(x₀，y₀，z₀)之間的映射關(guān)系表述為：

xm=2y0/(1+z0/x02+y02+z02)ym=2y0/(1+z0/x02+y02+z02)---(6)]]>

實際大氣偏振模式的空間分布只存在于三維空間坐標(biāo)系oxyz中z≥0的部分，式(6)的約束條件為z₀≥0；根據(jù)式(6)建立三維空間坐標(biāo)系oxyz中球面D上的點R(x₀，y₀，z₀)與平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中的點M(x_m，y_m)之間一一對應(yīng)的關(guān)系，點R(x₀，y₀，z₀)處的大氣偏振信息P_R(x₀，y₀，z₀)和平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中點M(x_m，y_m)處的大氣偏振信息P_M(x_m，y_m)也構(gòu)成一一對應(yīng)關(guān)系，表示為：

P_M(x_m，y_m)＝P_R(x₀，y₀，z₀)(7)

最后，根據(jù)所述三維空間坐標(biāo)系oxyz與平面坐標(biāo)系o_mx_my_m以及所述式(7)的映射關(guān)系，大氣偏振理論模型的二維表征方法過程如下：

(1)對于平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中滿足xm2+ym2≤2x02+y02+z02≤2r]]>條件的點M(x_m，y_m)，根據(jù)式(2)、式(5)和式(6)求出點M(x_m，y_m)對應(yīng)的三維空間坐標(biāo)系oxyz中的點R(x₀，y₀，z₀)，求出點R(x₀，y₀，z₀)與三維空間坐標(biāo)系oxyz的原點o的連線與z軸正向夾角θ、與x軸正向夾角

(2)當(dāng)太陽實際空間朝向參數(shù)，即在三維空間坐標(biāo)系oxyz中與z軸正向夾角為θ_s與x軸正向夾角為時，平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中點M(x_m，y_m)處線偏振度信息P按照式(9)計算：

P＝P_maxsin²γ/(1+cos²γ)????????????????????(9)

其中P_max表示天空中的最大偏振度，且cosγ＝sinθ_ssinθcosβ+cosθ_scosθ，

平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中點M(x_m，y_m)處偏振化方向信息χ按照式(10)計算：

(3)根據(jù)步驟(1)和(2)，求解出平面坐標(biāo)系o_mx_my_m中所有滿足xm2+ym2≤2x02+y02+z02≤2r]]>條件的點處的線偏振度信息P與偏振化方向信息χ的數(shù)值，輸出顯示。