基于改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的參與性介質(zhì)輻射特性反演研究.pdf

1、伴隨著科技水平的深入發(fā)展，在國(guó)民科技生產(chǎn)的諸多方面，如生物制藥、污染防治、紅外探測(cè)、衛(wèi)星遙感等眾多領(lǐng)域中對(duì)參與性介質(zhì)輻射物性的研究正日益密切。參與性介質(zhì)本身的輻射物性如粒徑分布情況、入射激光光學(xué)常數(shù)、散射系數(shù)和吸收系數(shù)等，都直接影響著輻射傳輸?shù)幕具^(guò)程。顆粒物粒子系廣泛分布于各種參與性介質(zhì)中，無(wú)論是氣相、液相還是固相。大氣中的氣溶膠粒子系的存在對(duì)于氣候變化和太陽(yáng)輻射有著重要影響，而工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)品粒子系的粒徑大小和分布情況直接關(guān)系著產(chǎn)品的

2、質(zhì)量和性能?，F(xiàn)代工業(yè)上用到的顆粒材料的尺寸已經(jīng)達(dá)到納米級(jí)，這些超細(xì)顆粒材料的運(yùn)用能力，直接體現(xiàn)了高科技發(fā)展?fàn)顩r和國(guó)防建設(shè)的科研實(shí)力。而參與性介質(zhì)的光學(xué)常數(shù)也是其重要的物性參數(shù)之一，它是求解參與性介質(zhì)輻射傳輸問(wèn)題的必要條件，對(duì)于研究飛行器紅外隱身和軍事探測(cè)紅外目標(biāo)都具有特別重要的意義。
　　目前，對(duì)于參與性介質(zhì)粒子系物性的反演手段有很多，對(duì)于參與性介質(zhì)粒子系粒徑分布的反演主要使用的是消光法和光全散射法；而對(duì)于參與性介質(zhì)粒子系光學(xué)常數(shù)

3、的反演手段則主要有反射法、散射法、投射法等，再結(jié)合K-K關(guān)系式來(lái)求得。本文中對(duì)于參與性介質(zhì)粒徑分布和光學(xué)常數(shù)的反演主要運(yùn)用的是透射-反射結(jié)合的方法，該方法的使用避免了求解K-K關(guān)系式。對(duì)于參與性介質(zhì)粒子系散射系數(shù)和吸收系數(shù)而言，一般采用Mie理論進(jìn)行求解，但這是以球形粒子為前提，其本身具有相對(duì)的局限性。
　　本文先介紹了參與性介質(zhì)物性廣泛研究的時(shí)代背景、意義及參與性介質(zhì)物性研究的發(fā)展歷程和現(xiàn)實(shí)狀況。然后在介紹了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和微

4、粒群優(yōu)化算法（PSO）理論的基礎(chǔ)上，針對(duì)微粒群優(yōu)化算法自身存在的局域范圍內(nèi)搜索精度不夠和種群尋優(yōu)過(guò)程多樣性易降低的問(wèn)題，提出了相應(yīng)的改進(jìn)模型。并且將多策略改進(jìn)的PSO算法用來(lái)優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的閾值系數(shù)和權(quán)系數(shù)，建立了一種多策略改進(jìn)微粒群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法（MPOPSO-BP）模型。再通過(guò)測(cè)試函數(shù)的驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，該算法在受到多策略微粒群訓(xùn)練完成后，算法收斂精確度和速率均有提高。最后，本文中將這一多策略改進(jìn)微粒群優(yōu)化的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法用于參