Тема: ВЫБОР МЕТОДА ЧИСЛЕННОГО ИНТЕГРИРОВАНИЯ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИДАРНОГО СИГНАЛА ДВУКРАТНОГО РАССЕЯНИЯ

Одной из задач атмосферной оптики является изучение рассеяния оптического излучения кристаллическим аэрозолем, сопровождающееся не только изменением мощности, но и состоянием поляризации [1]. Характер распространения излучения в аэрозольной среде определяется ее микроструктурой. Под микроструктурой понимается концентрация, форма, размеры частиц и взаимная ориентация этих частиц в пространстве. Информация об этих параметрах содержится в матрице рассеяния света, элементы которой можно оценить по изменению поляризационные характеристики излучения.
Для определения матрицы обратного рассеяния света был разработан метод поляризационного лазерного зондирования. Суть метода заключается в посылке излучателем светового пучка с определенным состоянием поляризации, регистрации приемной системой рассеянного средой излучения и дальнейшем анализе полученных данных [2].
В настоящее время для интерпретации данных лазерного зондирования применяют приближение однократного рассеяния, которое справедливо при оптической толще т меньше либо равной единице.
Технические возможности современных лидаров позволяют принимать сигнал с расстояний, не превышающих значений т<4. Исследование формирования лидарного сигнала путем численного решения уравнения переноса излучения методом Монте-Карло показывает, что преобладающий вклад в отраженный сигнал при оптической толщи т<3 вносит одно- и двукратное рассеяние. Таким образом, во многих практически важных случаях лидарный сигнал с достаточной точностью можно описать в приближении двукратного рассеяния (ДР) [3].
Сигнал двукратного рассеяния формируется в рассеивающем объеме, ограниченном диаграммой направленности приемной системы лидара. Численное моделирование этого сигнала требует интегрирования потоков излучения, рассеянных в направлении приемной системы в каждой точке рассеивающего объема. Для этого необходимо аналитическое представление индикатрисы рассеяния, которая для существующих моделей облаков представлена в табличном виде. Интегрирование с использованием только узловых точек невозможно, т.к. по достижении угла рассеяния значения 180° подынтегральное выражение резко возрастает и стремится к бесконечности. Решение этой проблемы видится в использовании методов интегрировании, не требующих значения подынтегрального выражения в узловых точках. Такие методы относятся методам численного интегрирования.
Целью данной работы был анализ и выбор метода численного интегрирования лидарного сигнала двукратного рассеяния.

Купить

В ходе работы было исследовалась точность и вычислительная сложность методов численного интегрирования на тестовой задаче нормировки индикатрисы рассеяния. Результаты проведенных исследований показывают что для задач моделирования лидарного сигнала в условиях многократного рассеяния, применимы методы гаусса точность и вычислительная сложность которых зависит от количества узлов.
Наиболее быструю сходимость от количества разбиения имеет метод Г аусса с восьмью узлами, но при этом он имеет наибольшее время расчета, а метод Гаусса с двумя узлами дает чуть большую погрешность, но имеет меньшее время расчета и обладает наименьшим количеством узловых коэффициентов. Я считаю, что метод гаусса с двумя узлами является
Купить