위성 탐사 지구 관측 자료, 특히 가시광선 영역의 자료는 태양광이 지구 대기계와 복잡 한 상호 작용을 거친후 위성센서에 의해서 감지되어 수집된 것이다. 따라서 가시광선 영역의 지 구 관측 위성 자료를 정량적으로 분석하기 위해서는 대기의 산란과 흡수에 의한 대기효과에 대한 정량적 보정이 필요하다. 본 연구에서는 대기효과에 대한 정량적 보정을 위해서 복사 전달 모델 의 활용 가능성을 조사하였다. 이를 위해 위성 원격탐사 응용 분야에 이용되고 있는 복사 전달 모델 중의 하나인 LOWTRAN7의 복사 전달 모의 결과 중 단파 자료를 복사 관측 자료인 CAGEX 자료와 비교하였다. CAGEX 관측 자료는 대기복사 모델의 검정을 위하여 NASA Langley Research Center에서 수집한 자료로써, 1)대기 sounding, aerosols, 구름의 특성 자료, 2) 지구복사계, 직달일사계, 차광전천일사계에 의해 측정된 ARM(Aerosol Radiation Measurement) 자료, 3)Fu-Luio 모델에 의해 모의된 장파, 단파 flux 등의 자료로 구성되어 있다. 대기복사 전달 모의를 위하여 에어로졸의 광학적 특성은 CAGEX의 column optical depth, Spinhime의 산란 계 수 수직 분포와 D' Almeida의 에어로졸 복사 특성 값으로부터 도출되었다. LOWTRAN7의 복사 모의는 완전히 맑은 날에 해당하는 31개의 경우에 대하여 수행되었으며, 이 모의 결과 중 단파영 역에서의 지표면에서의 상향복사와 지표면으로의 하향직달복사 및 하향 확산 복사 그리고 대기 상단에서의 상향 복사를 CAGEX 관측 자료와 각각 비교 하였다. 비교 결과 CAGEX 자료에 대한 LOWTRAN7 결과의 표준 오차는 지표면에서의 하향 확산 복사(6.9%)를 제외한 모든 복사 항목 들이 5%이내였다. 이 결과로 보아 하향 확산 복사항의 오차가 가장 크며 이 오차가 관련된 나머 지 항목의 오차를 일으키는 역할을 하는 것으로 추측할 수 있다. 결론적으로 지표면에서의 하향 확산 복사 항목은 에어로졸에 의해 생기는 항목이므로 향후 복사 모델을 고려할 때 에어로졸의 산란에 의한 부분이 더 고려 된다면 복사 전달 모델을 이용하여 정량적으로 대기 효과를 보정하 는데 오차를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
Although EOC data have been frequently used in several applications since the launch of the KOMPSAT-1 satellite in 1999, its radiometric characteristics are not clear due to the inherent limitations of the on-board calibration system. The radiometric characteristics of remotely sensed imagery can be measured by the sensitivity of radiant flux coming from various surface features on the earth. The objective of this study is to analyze the radiometric characteristics of EOC data by simulating the sensor- received radiance. Initially, spectral reflectance values of reference targets were measured on the ground by using a portable spectre-radiometer at the EOC spectrum. A radiative transfer model, LOWTRAN, then simulated the sensor-received radiance values of the same reference target. By correlating the digital number (DN) extracted from the EOC image to the corresponding radiance values simulated from LOWTRAN, we could find the radiometric calibration coefficients for EOC image. The radiometric gain coefficients of EOC are very similar to those of other panchromatic optical sensors.
본 논문은 대기층을 통한 파장별 태양복사를 고려한 3차원 지상 물체의 표면 온도 분포를 예측하는 소프트웨어를 개발하는데 도움을 줄 것이다. 다양한 가스로 구성된 대기층을 통과하는 파장별 태양복사 에너지를 계산하기 위해서 LOWTRAN7을 이용하였으며, 여기서 얻어진 결과는 파장별 흡수 또는 총괄흡수 방식으로 에너지보존방정식에 반영하였다. 원통형 물체 위의 시간별 표면온도 분포를 나타내기 위해서 준 내재적 방법을 사용하여 계산하였으며 물체의 파장별 표면 복사 특성을 이용하기 위해서 태양복사를 흡수하거나 물체의 표면 방사가 이루어지는 모델을 사용하였다. 본 논문에서는 개발된 S/W의 성능 향상을 위하여 파장별 태양복사 분석 방법과 총괄태양복사 분석 방법을 각각 적용하여 본 결과 이들 두 방법 사이에는 약 3% 이내의 차이를 나타내었으나 두 방법 모두 실용적 관점에서 충분한 결과를 나타내었음을 알 수 있었다.
This study is focused on developing a software that predicts the temperature distribution and infrared Emission from 30 objects considering the solar radiation through the atmosphere. The solar radiation through the atmosphere is modeled by using the well-known LOWTRAN7 code. Surface temperature information is essential for generating the infrared scene of the object. Predictions of the transient surface temperature and the infrared emission from a naval ship by using the software developed here show fairly good results by representing the typical temperature and emitted radiance distributions expected for the naval ship considered in mid latitude. Emissivity of each material is appeared to be an important parameter for recognizing the target in Infrared band region. The numerical results also show that the low emissivity surface on the heat source can be helpful in reducing the IR image contrast as compared to the background sea.
This research is aimed at the development of a software that predicts the surface temperature profiles of three-dimensional objects on the ground considering the spectral solar radiation through the atmosphere. The thermal modelling is essential for identifying the objects on the scenes obtained from the satellites. And the temperature distribution on the objects is necessary to obtain their infrared images in contrast to the background. We developed a software that could be used to model the thermal problems of the ground objects irradiated by the spectral solar radiation. This software can be used to handle the conduction within the object as a one-dimensional mode into the depth or as a three-dimensional mode through the media. LOWTRAN7 is used to model the spectral solar radiation including the direct and diffuse solar radiances. In this paper, temperature distributions on the objects obtained by using the one-dimensional and the three-dimensional thermal models are compared with each other to examine the applicability of the relatively easy-to-apply one-dimensional model.
주간에 활용될 수 있는 별 센서의 성능을 알아보기 위해, 주간 별 센서 관측 모델을 개발하였다. 주간 동안 별 센서가 감지하게 될 별들에 대한 중심찾기 오차는 그 모델을 사용해서 계산되었다. 별 센서가 운용되는 주간 환경의 대기 물리량을 계산하기 위해 표준 대기 모델(LOWTRAN7)이 사용되었다. 주간 별 센서 관측 모델에는 별과 태양 사이의 다양한 분리각, 중심찾기 알고리즘, 그리고 별 센서의 다양한 시스템 특성이 고려되었다. 개발된 별 센서 모델은 벡터 관측을 통한 자세결정 성능의 예측에 있어서 보다 현실적인 오차 정보를 제공하게 될 것이다.
표적 대상 항공기의 적외선 lock-on range는 항공기의 생존성을 결정하는데 있어 중요한 요소이다. 본 연구에서는 무인항공기의 엔진 노즐 형상이 lock-on range에 미치는 영향에 관한 이론적 연구를 수행하였다. 이를 위해 가상 아음속 항공기의 임무 요구조건과 엔진 성능분석을 통한 형상 변형노즐을 고려하였다. 먼저 열유동장과 노즐 표면 온도분포를 해석한 다음, 적외선 신호 해석을 수행하였다. 또한 대기전파 모델인 LOWTRAN 코드를 이용하여 고도와 계절변화에 따른 대기투과율을 계산하였다. IR 유도 미사일의 센서 특성값을 가정하여 여러 노즐형상에 대한 lock-on 및 lethal envelope 계산을 수행하였다. 높은 세장비를 갖는 변형노즐의 경우 최대 55.3%의 lock-on range 감소가 가능한 것으로 나타났다.
이 논문에서는 주간 항법용 별센서의 실제 활용을 목적으로 주간 대기 조건과 주간 별 감지 가능성을 논한다. 주간동안의 대기 자료를 구하기 위해 표준 대기 모델(LOWTRAN 7)을 사용했으며 그 모델로부터 배경하늘에 대한 복사와 대기투과도를 구하였다. 대기 복사량을 감소시키기 위해 광학 필터를 장착한 별센서를 가정했으며 태양 복사 효과를 나타내기 위해 별센서와 태양 사이의 다양한 분리각을 설정하였다. 별센서의 FOV에 대한 고려로서, 하늘 배경 복사의 변화와 감지가능한 별의 개수 밀도를 분석하였다. 또한 요구되는 신호 대 잡음비를 얻기 위한 노출시간과 별센서의 주간 활용 한계로서 작용하는 CCD의 복사에 의한 전자 수를 계산하였다.
항공기 추진 시스템의 IR 피탐지성은 노즐형상 및 대기조건에 큰 영향을 받게 된다. 그 영향성을 분석하기 위해 대표적 스텔스 무인 항공기와 그 추진 시스템의 형상변형 수축노즐을 고려하였다. 먼저 압축성 CFD 코드를 이용하여 IR 신호 계산에 필요한 열유동장 및 노즐표면 온도 정보를 산출하였다. 플룸 IR 신호를 계산해 본 결과 축방향 신호수준은 상당히 감소하는 반면, 노즐의 좌우 측면에서는 노즐의 가로세로비 증가로 인해 플룸이 좌우로 확장되어 특정 가로세로비에서 상대적으로 증가된 플룸 IR 신호가 발생함을 확인하였다. 다음으로 LOWTRAN 7 코드와 연계하여 계절 및 관측거리 변화에 따른 대기 투과율을 분석하고 그 결과를 바탕으로 대기효과가 고려된 플룸 IR 신호를 계산하였다. 계산결과 계절이 여름일 경우와 비교적 근접의 관측거리에서 이산화탄소 밴드에서 IR 신호가 현저히 감소하는 것을 확인하였다.
For the planned experiments of Korea Sounding Rocket-III (KSR-III), we have constructed a model of MUV dayglow in the mid-latitude. The model computes relative intensities of individual emission lines in the Vegard-Kaplan and 2PG band systems of $N_2$ in the wavelength range of 2500-3500${\AA}$. In addition to the emission lines, solar scattered continuum was computed by an extended LOWTRAN7 code, in which we have included solar scattering in altitudes higher than 100 km by using MSIS90 thermosphere model. Ratios among vibrational bands of VK and 2PG system, were computed from the observed MUV dayglow spectra of Cleary et al. (1995). The model provides MUV dayglow intensitiy profiles with a wavelength resolution of 3.13${\AA}$ as a function of altitude. The computed intensity profiles have been utilized in designing the KSR-III airglow photometers.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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