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大气偏振模式中包含有丰富的信息,通过分析大气偏振模式的分布特征,可获得空间方位、地表特性以及大气成分等信息,对偏振光导航、生物偏振感知机理、大气光学特性分析以及遥感探测等研究都具有十分重要的意义。本文基于大气散射原理,针对大气偏振模式的分布和变化特征进行了研究和分析,分别对理想和混浊大气环境下的偏振模式特征进行建模研究,并设计实现了两种针对大气偏振模式中性点的检测方法。 主要内容包括: (1)在瑞利散射原理的基础上,对理想大气偏振模式的分布形态表征进行了建模,获得了大气偏振模式形态特征的解析表征,对比瑞利模型验证了该解析表征的准确性。并基于这一表征,对理想大气偏振模式的分布特征进行解析分析。 (2)在分析大气偏振模式的偏振度分布特性和中性线分布特性的基础上,实现了两种中性点检测识别方法,设计实现了对中性点的自动识别。实验结果表明,两种方法均实现了对实际大气偏振模式中性点的识别,综合两种方法,可以进一步提高对中性点的检测精度。 (3)在偏振Monte Carlo方法的基础上,改进了一种新的大气偏振模式的建模方法,该方法根据三维天球模型描述大气环境,利用偏振Monte Carlo方法模拟太阳光在大气中的传输过程,实现了对混浊大气的偏振模式建模。实验表明,该建模表征结果同混浊大气偏振模式的分布规律一致,利用该模型可对混浊大气的偏振模式分布与变化特性进行分析和预测。