基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法

陈鹏, 赵继广, 杜小平, 宋一铄

文章导航 > 红外与激光工程 > 2019 > 48(12): 1203005-1203005(7)

陈鹏, 赵继广, 杜小平, 宋一铄. 基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203005-1203005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

引用本文:

陈鹏, 赵继广, 杜小平, 宋一铄. 基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203005-1203005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

Chen Peng, Zhao Jiguang, Du Xiaoping, Song Yishuo. Approximate scattering phase function fitting method based on particle swarm optimization[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1203005-1203005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

Citation:

Chen Peng, Zhao Jiguang, Du Xiaoping, Song Yishuo. Approximate scattering phase function fitting method based on particle swarm optimization[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(12): 1203005-1203005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法

doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

1.
航天工程大学研究生院,北京 101416;
2.
航天工程大学电子与光学工程系,北京 101416;
3.
航天工程大学航天指挥学院,北京 101416

基金项目:

国家自然科学基金（61805284）

作者简介:
陈鹏(1990-),男,博士生,主要从事激光近距探测方面的研究。Email:chenpeng_7777@163.com

中图分类号: TN247

Approximate scattering phase function fitting method based on particle swarm optimization

1.
Graduate School,Space Engineering University,Beijing 101416,China;
2.
Department of Electronics and Optical Engineering,Space Engineering University,Beijing 101416,China;
3.
Aerospace Command College,Space Engineering University,Beijing 101416,China

摘要: 散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数，针对二项Henyey-Greenstein（TTHG）相函数的参数不易确定的问题，提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数，该函数可以很好地拟合Mie散射相函数，尤其是在大于90的后向散射方向效果更加明显。相比于HG、HG*、RHG等相函数，文中提出的相函数可以更好地逼近实际散射情况，得到更精确的蒙特卡罗仿真结果。
- 蒙特卡罗 /
- 散射相函数 /
- 后向散射 /
- 粒子群优化
Abstract: The scattering phase function is an important parameter for studying the optical transmission characteristics in aerosols. Four approximate scattering phase functions commonly used in Monte Carlo simulations in atmospheric radiation propagation were compared. Aiming at the problem that the parameters of the Two-Term Henyey-Greenstein (TTHG) phase function were difficult to determine, a TTHG scattering phase function based on particle swarm optimization was proposed. This function can well fit the Mie scattering phase function, especially at backscatter angles greater than 90. Compared with the phase functions such as HG, HG* and RHG, the phase function proposed in this paper can better approximate the actual scattering and obtain more accurate Monte Carlo simulation results.
- Monte Carlo /
- scattering phase function /
- backscattering /
- particle swarm optimization

[1]	Huang Chaojun, Wu Zhensen, Liu Yafeng, et al. Numerical calculation of scattering phase function of atmospheric aerosol particles[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(3):580-585. (in Chinese)黄朝军, 吴振森, 刘亚锋, 等. 大气气溶胶粒子散射相函数的数值计算[J]. 红外与激光工程, 2012, 41(3):580-585.
[2]	Wu Zhensen, You Jinguang, Yang Ruike. Study on the attenuation characteristics of laser in sandstorm[J]. Chinese Journal of Lasers, 2004, 31(9):1075-1080. (in Chinese)吴振森, 由金光, 杨瑞科. 激光在沙尘暴中的衰减特性研究[J]. 中国激光, 2004, 31(9):1075-1080.
[3]	Song Xueping, Jia Xiaodong, Qin Yifan, et al. Experimental study on backscattering characteristics of cloud by laser[J]. Infrared and Laser Engineering, 2010, 39(2):260-265. (in Chinese)宋雪平, 贾晓东, 覃一凡, 等. 云雾对激光后向散射特性试验研究[J]. 红外与激光工程, 2010, 39(2):260-265.
[4]	Wang Z, Cui S, Yang J, et al. A novel hybrid scattering order-dependent variance reduction method for Monte Carlo simulations of radiative transfer in cloudy atmosphere[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 2017, 189:283-302.
[5]	Ramella-Roman J, Prahl S, Jacques S. Three Monte Carlo programs of polarized light transport into scattering media:part I[J]. Opt Express, 2005, 13(12):4420-4438.
[6]	Colombi J, Louedec K. Monte Carlo simulation of light scattering in the atmosphere and effect of atmospheric aerosols on the point spread function[J]. J Opt Soc Am A Opt Image Sci Vis, 2013, 30(11):2244-2252.
[7]	Sharma S K. Light Scattering Reviews 9-A Review of Approximate Analytic Light-Scattering Phase Functions[M]. Berlin, Heidelberg:Springer, 2015:53-100.
[8]	Huang Y, Liu G, Jin W, et al. Comparison study of several underwater light scattering phase functions[J]. Optoelectronics Letters, 2012, 8(3):233-236.
[9]	Cheng Chen. Monte Carlo simulation of spaceborne laser radar radiation transmission[D]. Hefei:University of Science and Technology of China, 2018. (in Chinese)程晨. 星载激光雷达辐射传输蒙特卡罗模拟[D]. 合肥:中国科学技术大学, 2018.
[10]	Cheng Chen, Xu Qingshan, Zhu Lin. Empirical formula of scattering phase function of non-spherical aerosol particles:The 34th Annual Meeting of Chinese Meteorological Society[Z]. 2017. (in Chinese)程晨, 徐青山, 朱琳. 非球形气溶胶粒子散射相函数经验公式研究:第34届中国气象学会年会[Z]. 2017.
[11]	Tassan S, Ferrari G M. Proposal for the measurement of backward and total scattering by mineral particles suspended in water[J]. Applied Optics, 1995, 34(36):8345.
[12]	Selden A C. Attenuation and impulse response for multiple scattering of light in atmospheric clouds and aerosols[J]. Applied Optics, 2006, 45(13):3144.
[13]	Kattawar G W. A three-parameter analytic phase function for multiple scattering calculations[J]. Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 1975, 15(9):839-849.

[1]	李鼎, 于旭东, 魏国, 罗晖. 双轴旋转激光惯导非正交误差优化标定方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(6): 20230148-1-20230148-9. doi: 10.3788/IRLA20230148
[2]	张鑫, 宗思光, 李斌, 余扬. 浑浊水体激光后向散射特性仿真与实验研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220280-1-20220280-7. doi: 10.3788/IRLA20220280
[3]	包家倩, 查冰婷, 张合, 徐陈又诗. 脉冲激光引信烟尘环境回波模拟计算方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(5): 20200319-1-20200319-9. doi: 10.3788/IRLA20200319
[4]	赵太飞, 王世奇, 刘昆, 李星善. 紫外激光探测灰霾的后向散射回波特性 . 红外与激光工程, 2020, 49(6): 20190414-1-20190414-8. doi: 10.3788/IRLA20190414
[5]	陈杉杉, 张合, 徐孝彬. 脉冲激光周向探测地面目标捕获建模与仿真 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 206001-0206001(11). doi: 10.3788/IRLA201847.0206001
[6]	孙吉伟, 冯辅周, 闵庆旭, 徐超, 朱俊臻. 涡流脉冲热像技术中检测条件的粒子群优化 . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 818005-0818005(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0818005
[7]	张爽, 秦华, 杨开, 刘珍. 高斯光束整形非球面透镜的粒子群优化设计方法 . 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1206005-1206005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.1206005
[8]	张伟, 张合, 张祥金. 捷联激光制导弹药末段全弹道目标捕获仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1231001-1231001(6). doi: 10.3788/IRLA201645.1231001
[9]	许雄, 陶强强, 沈飞, 郭忠义. 基于偏振信息恢复的光通信 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 922002-0922002(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0922002
[10]	孙贤明, 万隆, 王海华. 激光雷达探测水云退偏振比的敏感性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 906001-0906001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0906001
[11]	何艳萍, 刘新学, 蔡艳平, 李亚雄, 朱昱. 基于粒子群优化的飞行器地形匹配新算法 . 红外与激光工程, 2016, 45(S1): 115-120. doi: 10.3788/IRLA201645.S114002
[12]	马大中, 翟小军, 孙秋野. 基于复合式PSO的光伏最大功率点跟踪控制 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3801-3806.
[13]	郝惠敏, 张勇, 权龙. 三电极碳纳米管传感器的极间距优化 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3061-3065.
[14]	范新明, 曹剑中, 杨洪涛, 王华伟, 杨磊, 廖加文, 王华, 雷杨杰. 改进粒子群优化在稳定平台多空间分析模型的应用 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2395-2400.
[15]	王增发, 孙丽娜, 李刚, 张建华. 机载光电平台自主引导精度分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(11): 3585-3591.
[16]	刘夫成, 刘朝晖, 刘文, 梁冬生, 袁辉. 基于STK/matlab 的空间目标序列星图仿真 . 红外与激光工程, 2014, 43(9): 3157-3161.
[17]	陶会荣, 张福民, 曲兴华. 无合作目标测量中目标表面后向散射特性的实验研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 95-100.
[18]	薛向尧, 高云国. 利用光束后向散射提高激光跟踪发射精度方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(8): 2003-2007.
[19]	万俊, 张晓晖, 饶炯辉, 梁瑞涛. 基于独立成分分析的舰船气泡尾流后向散射光信号处理 . 红外与激光工程, 2013, 42(1): 244-250.
[20]	梁善勇, 张伟, 王江安, 吴荣华, 马治国. 舰船尾流共轴激光雷达近场抑制比的计算方法 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2063-2067.

WeChat

点击查看大图

计量

文章访问数: 460
HTML全文浏览量: 80
PDF下载量: 32
被引次数: 0

基于粒子群优化的近似散射相函数拟合方法

doi: 10.3788/IRLA201948.1203005

1. 航天工程大学研究生院,北京 101416;

2. 航天工程大学电子与光学工程系,北京 101416;

3. 航天工程大学航天指挥学院,北京 101416

作者简介:
陈鹏(1990-),男,博士生,主要从事激光近距探测方面的研究。Email:chenpeng_7777@163.com

收稿日期: 2019-08-11
修回日期: 2019-09-21
刊出日期: 2019-12-25

基金项目:

国家自然科学基金（61805284）

中图分类号: TN247

关键词:

摘要: 散射相函数是研究气溶胶中光传输特性的一个重要参量。对比了大气辐射传输中的蒙特卡罗仿真常用的4种近似散射相函数，针对二项Henyey-Greenstein（TTHG）相函数的参数不易确定的问题，提出了一种基于粒子群优化的TTHG散射相函数，该函数可以很好地拟合Mie散射相函数，尤其是在大于90的后向散射方向效果更加明显。相比于HG、HG*、RHG等相函数，文中提出的相函数可以更好地逼近实际散射情况，得到更精确的蒙特卡罗仿真结果。

English Abstract

全文HTML

参考文献 (13)

/

下载: 全尺寸图片幻灯片

分享

用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

返回