commit ab0146339f8144ab5df85c26abfe29ba1f73080d Author: Tian jianyong <11429339@qq.com> Date: Sun Oct 13 13:22:45 2024 +0800 项目V1.0.0发布 diff --git a/.cursorrules b/.cursorrules new file mode 100644 index 0000000..3b14016 --- /dev/null +++ b/.cursorrules @@ -0,0 +1,69 @@ + + # C# 开发规则 + + 您是一名C#开发专家。 + + ## 代码风格和结构 + - 编写简洁、符合习惯的 C# 代码，并提供准确的示例。 + - 根据需要使用面向对象和函数式编程模式。 + - 优先使用 LINQ 和 lambda 表达式进行集合操作。 + - 使用描述性变量和方法名称（例如，'IsUserSignedIn', 'CalculateTotal'）。 + + ## 命名约定 + - 类名、方法名和公共成员使用 PascalCase。 + - 局部变量和私有字段使用 camelCase。 + - 常量使用 UPPERCASE。 + - 接口名称以 "I" 开头（例如，'IUserService'）。 + + ## C# 使用 + - 在适当的情况下使用 C# 10+ 特性（例如，记录类型、模式匹配、空合并赋值）。 + - 有效使用 Entity Framework Core 进行数据库操作。 + - 使用依赖注入实现松耦合和可测试性。 + - 使用主构造函数构建类，成员变量使用属性初始化。 + + ## 语法和格式 + - 遵循 C# 编码约定（https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/csharp/fundamentals/coding-style/coding-conventions） + - 使用 C# 的表达式语法（例如，空条件运算符、字符串插值） + - 当类型明显时，使用 'var' 进行隐式类型声明。 + + ## 错误处理和验证 + - 对于异常情况使用异常，而不是控制流。 + - 使用内置的 .NET 日志记录或第三方日志记录器实现适当的错误日志记录。 + - 使用数据注解或 Fluent Validation 进行模型验证。 + - 实现全局异常处理的中间件。 + - 返回适当的 HTTP 状态码和一致的错误响应。 + + ## API 设计 + - 遵循 RESTful API 设计原则。 + - 在控制器中使用属性路由。 + - 为您的 API 实现版本控制。 + - 使用操作过滤器处理跨切关注点。 + + ## 性能优化 + - 对于 I/O 密集型操作，使用 async/await 进行异步编程。 + - 使用 IMemoryCache 或分布式缓存实现缓存策略。 + - 使用高效的 LINQ 查询，避免 N+1 查询问题。 + - 对于大型数据集实现分页。 + + ## 关键约定 + - 使用依赖注入实现松耦合和可测试性。 + - 根据复杂性实现仓储模式或直接使用 Entity Framework Core。 + - 如有需要，使用 AutoMapper 进行对象到对象的映射。 + - 使用 IHostedService 或 BackgroundService 实现后台任务。 + + ## 测试 + - 使用 xUnit、NUnit 或 MSTest 编写单元测试。 + - 使用 Moq 或 NSubstitute 模拟依赖项。 + - 为 API 端点实现集成测试。 + + ## 安全性 + - 使用身份验证和授权中间件。 + - 实现 JWT 身份验证以进行无状态 API 身份验证。 + - 使用 HTTPS 并强制 SSL。 + - 实现适当的 CORS 策略。 + + ## API 文档 + - 使用 Swagger/OpenAPI 进行 API 文档（根据安装的 Swashbuckle.AspNetCore 包）。 + - 为控制器和模型提供 XML 注释，以增强 Swagger 文档。 + + 遵循官方 Microsoft 文档，以获取路由、控制器、模型和其他 API 组件的最佳实践。 diff --git a/.gitignore b/.gitignore new file mode 100644 index 0000000..2b97d60 --- /dev/null +++ b/.gitignore @@ -0,0 +1,51 @@ +# 构建结果 +[Bb]in/ +[Oo]bj/ +[Ll]ib/ + +# Visual Studio 文件 +.vs/ +*.user +*.userosscache +*.suo +*.userprefs + +# 编译文件 +*.dll +*.exe +*.pdb + +# 日志文件 +*.log + +# 临时文件 +[Tt]emp/ +[Tt]mp/ + +# 缓存文件 +*.cache +*.bak + +# 测试结果 +[Tt]est[Rr]esult*/ +[Bb]uild[Ll]og.* + +# NuGet包 +*.nupkg +**/packages/* +!**/packages/build/ + +# Visual Studio Code 设置 +.vscode/ + +# Rider 设置 +.idea/ + +# 操作系统文件 +.DS_Store +Thumbs.db + +# 其他 +*.swp +*.*~ +project.lock.json \ No newline at end of file diff --git a/AirTransmission/AtmosphericTransmittanceCalculator.cs b/AirTransmission/AtmosphericTransmittanceCalculator.cs new file mode 100644 index 0000000..5b4ad4d --- /dev/null +++ b/AirTransmission/AtmosphericTransmittanceCalculator.cs @@ -0,0 +1,144 @@ +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 提供各种大气传输模型的计算方法 + /// + public static class AtmosphericTransmittanceCalculator + { + /// + /// 计算激光在给定天气条件和距离下的大气透过率 + /// + /// 天气条件 + /// 传输距离（米） + /// 大气透过率 + public static double CalcLaser(WeatherCondition weather, double distance) + { + var model = new LaserTransmittanceModel(weather); + return model.CalculateTransmittance(distance); + } + + /// + /// 计算激光在有烟雾条件下的大气透过率 + /// + /// 天气条件 + /// 传输距离（米） + /// 烟雾浓度 + /// 烟雾厚度（米） + /// 大气透过率 + public static double CalcLaserWithSmoke(WeatherCondition weather, double distance, double smokeConcentration = 0, double smokeThickness = 0) + { + var model = new LaserTransmittanceModel(weather); + return model.CalculateTransmittanceWithSmoke(distance, smokeConcentration, smokeThickness); + } + + /// + /// 计算红外线在给定条件下的大气透过率 + /// + /// 天气条件 + /// 传输距离（米） + /// 烟雾浓度 + /// 烟雾厚度（米） + /// 大气透过率 + public static double CalcIR(WeatherCondition weather, double distance, double smokeConcentration = 0, double smokeThickness = 0) + { + var model = new IRTransmittanceModel(weather); + double transmittance = model.CalculateTransmittance(distance); + double smokeTransmittance = TransmittanceModel.CalculateSmokeScreenTransmittance(smokeConcentration, smokeThickness); + return transmittance * smokeTransmittance; + } + + /// + /// 计算毫米波在给定条件下的大气透过率 + /// + /// 天气条件 + /// 传输距离（米） + /// 烟雾浓度 + /// 烟雾厚度（米） + /// 大气透过率 + public static double CalcMillimeterWave(WeatherCondition weather, double distance, double smokeConcentration = 0, double smokeThickness = 0) + { + var model = new MillimeterWaveTransmittanceModel(weather); + double transmittance = model.CalculateTransmittance(distance); + double smokeTransmittance = TransmittanceModel.CalculateSmokeScreenTransmittance(smokeConcentration, smokeThickness); + return transmittance * smokeTransmittance; + } + + /// + /// 计算接收到的辐射功率 + /// + /// 大气透过率 + /// 激光能量（焦耳） + /// 脉冲宽度（纳秒） + /// 目标距离（米） + /// 接收器距离（米） + /// 目标反射率 + /// 接收到的辐射功率（瓦特） + public static double CalculateReceivedRadiation(double transmittance, double laserEnergy, double pulseWidth, double targetDistance, double receiverDistance, double targetReflectivity) + { + double totalDistance = targetDistance + receiverDistance; + // 计算峰值功率（W） + double peakPower = laserEnergy / (pulseWidth * 1e-9); + + // 假设坦克为朗伯反射体 + double reflectedPower = peakPower * targetReflectivity / Math.PI; + + // 计算立体角（假设导弹导引头接收面积为10cm^2） + double receiverArea = 0.001; // 10cm^2 转换为m^2 + double solidAngle = receiverArea / (receiverDistance * receiverDistance); + + // 计算接收到的能量（J） + double receivedEnergy = reflectedPower * transmittance * solidAngle * (pulseWidth * 1e-9); + + // 输出计算过程中的关键参数 + Console.WriteLine($"Laser energy: {laserEnergy:F2} J"); + Console.WriteLine($"Pulse width: {pulseWidth} ns"); + Console.WriteLine($"Peak power: {peakPower:E2} W"); + Console.WriteLine($"Target distance: {targetDistance} km"); + Console.WriteLine($"Target reflected power: {reflectedPower:E2} W"); + Console.WriteLine($"Receiver distance: {receiverDistance} km"); + Console.WriteLine($"Double path transmittance: {transmittance:F4}"); + Console.WriteLine($"Received energy: {receivedEnergy:E2} J"); + Console.WriteLine($"Received power: {receivedEnergy / (pulseWidth * 1e-9):E2} W"); + + return receivedEnergy / (pulseWidth * 1e-9); // 返回接收功率（W） + } + + /// + /// 计算单程传输中接收到的辐射功率 + /// + /// 大气透过率 + /// 目标辐射（W/Sr） + /// 接收器距离（米） + /// 接收到的辐射功率（W/Sr） + public static double CalculateReceivedRadiationSinglePath(double transmittance, double targetRadiation, double receiverDistance) + { + // 计算立体角（假设导弹导引头接收面积为10cm^2） + double receiverArea = 0.001; // 10cm^2 转换为m^2 + double solidAngle = receiverArea / (receiverDistance * receiverDistance); + + double receivedPower = targetRadiation * transmittance * solidAngle; + + // 输出计算过程中的关键参数 + Console.WriteLine($"Target radiation: {targetRadiation} W/Sr"); + Console.WriteLine($"Receiver distance: {receiverDistance} m"); + Console.WriteLine($"Single path transmittance: {transmittance:F4}"); + Console.WriteLine($"Received power: {receivedPower:E2} W/Sr"); + + return receivedPower; + } + + /// + /// 计算紫外线在给定天气条件和距离下的大气透过率 + /// + /// 天气条件 + /// 传输距离（米） + /// 大气透过率 + public static double CalcUV(WeatherCondition weather, double distance) + { + var model = new UVTransmittanceModel(weather); + return model.CalculateTransmittance(distance); + } + } +} diff --git a/AirTransmission/AtmosphericTurbulenceModel.cs b/AirTransmission/AtmosphericTurbulenceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..f9e7c1e --- /dev/null +++ b/AirTransmission/AtmosphericTurbulenceModel.cs @@ -0,0 +1,126 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现大气湍流对光传输影响的计算模型。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 大气湍流模型类，用于计算大气湍流对光传输的影响 + /// + public class AtmosphericTurbulenceModel + { + // 波数，假设波长为1.06微米（常用的激光波长） + private const double k = 2 * Math.PI / 1.06e-6; + + /// + /// 计算大气湍流对光传输的综合影响 + /// + /// 传输距离（米） + /// 传输高度（米） + /// 风速（米/秒） + /// 大气折射率结构常数 + /// 湍流效应（0到1之间的值，1表示无影响，0表示完全衰减） + public static double CalculateTurbulenceEffect(double distance, double height, double windSpeed, double C2n) + { + double r0 = CalculateFriedParameter(C2n, distance); + double sigmaI2 = CalculateScintillationIndex(C2n, k, distance); + double beamWander = CalculateBeamWander(C2n, distance, height); + + // 修改综合湍流效应计算 + double turbulenceEffect = Math.Exp(-sigmaI2) * (1 - Math.Exp(-r0 / beamWander)); + + // 增加一个缩放因子，使效应更明显 + double scalingFactor = 0.8; + turbulenceEffect = 1 - scalingFactor * (1 - turbulenceEffect); + + return turbulenceEffect; + } + + /// + /// 使用修改后的 Hufnagel-Valley 模型计算大气折射率结构常数 + /// + /// 高度（米） + /// 风速（米/秒） + /// 大气折射率结构常数 + public static double CalculateC2n(double height, double windSpeed) + { + // 修改 Hufnagel-Valley 模型，增加湍流强度 + double A = 1.7e-13; // 增加了一个数量级 + double v = windSpeed; + return A * Math.Pow(v / 27, 2) * Math.Pow(height * 1e-5, 10) * Math.Exp(-height / 1000) + + 2.7e-15 * Math.Exp(-height / 1500); + } + + /// + /// 计算弗里德参数（Fried parameter） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 传输距离（米） + /// 弗里德参数（米） + private static double CalculateFriedParameter(double C2n, double L) + { + return Math.Pow(0.423 * k * k * C2n * L, -3.0 / 5.0); + } + + /// + /// 计算闪烁指数（Scintillation Index） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 波数 + /// 传输距离（米） + /// 闪烁指数（无量纲） + private static double CalculateScintillationIndex(double C2n, double k, double L) + { + return 1.23 * C2n * Math.Pow(k, 7.0 / 6.0) * Math.Pow(L, 11.0 / 6.0); + } + + /// + /// 计算光束漂移（Beam Wander） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 传输距离（米） + /// 传输高度（米） + /// 光束漂移（弧度） + private static double CalculateBeamWander(double C2n, double L, double h) + { + return 2.87 * Math.Pow(C2n * L * Math.Pow(h, 5.0/3.0), 1.0/3.0); + } + + /// + /// 计算相干长度（Coherence Length） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 传输距离（米） + /// 相干长度（米） + private static double CalculateCoherenceLength(double C2n, double L) + { + return Math.Pow(1.46 * k * k * C2n * L, -3.0 / 5.0); + } + + /// + /// 计算到达角（Angle of Arrival） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 传输距离（米） + /// 接收器口径（米） + /// 到达角（弧度） + public static double CalculateAngleOfArrival(double C2n, double L, double D) + { + return 2.91 * Math.Pow(C2n * L / Math.Pow(D, 1.0/3.0), 0.6); + } + + /// + /// 计算等晕角（Isoplanatism Angle） + /// + /// 大气折射率结构常数 + /// 传输距离（米） + /// 等晕角（弧度） + public static double CalculateIsoplanatismAngle(double C2n, double L) + { + return 0.314 * Math.Pow(C2n * k * k * L, -3.0 / 5.0); + } + } +} diff --git a/AirTransmission/IRTransmittanceModel.cs b/AirTransmission/IRTransmittanceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..2ba9a08 --- /dev/null +++ b/AirTransmission/IRTransmittanceModel.cs @@ -0,0 +1,189 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现红外线在大气中的传输特性计算，包括水蒸气和CO2的影响。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 红外线传输模型类，用于计算红外线在大气中的传输特性 + /// + public class IRTransmittanceModel(WeatherCondition weather) : TransmittanceModel(weather) + { + // 红外线波长（微米） + private const double IR_WAVELENGTH = 10.0; + + /// + /// 计算给定距离的红外线透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 红外线透过率（0到1之间的值） + public override double CalculateTransmittance(double distance) + { + double attenuationFactor = CalculateIRAttenuationFactor(); + double rainAttenuation = CalculateRainAttenuation(distance, IR_WAVELENGTH); + double fogAttenuation = CalculateFogAttenuation(distance); + double dustAttenuation = CalculateDustAttenuation(distance); + double snowAttenuation = CalculateSnowAttenuation(distance, IR_WAVELENGTH); + double waterVaporAttenuation = CalculateWaterVaporAttenuation(distance); + double co2Attenuation = CalculateCO2Attenuation(distance); + + double transmittance = Math.Exp(-attenuationFactor * distance - rainAttenuation - fogAttenuation - dustAttenuation - snowAttenuation - waterVaporAttenuation - co2Attenuation); + + return Math.Max(0, Math.Min(1, transmittance)); + } + + /// + /// 计算雨对红外线的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数K + protected override double CalculateRainKCoefficient(double wavelength) + { + if (wavelength >= 8 && wavelength <= 12) + { + // 对于远红外波段（8-12μm） + return 0.187; + } + else if (wavelength >= 3 && wavelength <= 5) + { + // 对于中远红外波段（3-5μm） + return 0.2656; + } + + return 0; + } + + /// + /// 计算雨对红外线的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数α + protected override double CalculateRainAlphaCoefficient(double wavelength) + { + if (wavelength >= 8 && wavelength <= 12) + { + // 对于远红外波段（8-12μm） + return 0.784; + } + else if (wavelength >= 3 && wavelength <= 5) + { + // 对于中远红外波段（3-5μm） + return 0.7978; + } + + return 0; + } + + /// + /// 计算雪对红外线的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数K + protected override double CalculateSnowKCoefficient(double wavelength) + { + return 0.365; + } + + /// + /// 计算雪对红外线的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数α + protected override double CalculateSnowAlphaCoefficient(double wavelength) + { + return 0.88; + } + + /// + /// 计算红外线的总衰减因子 + /// + /// 红外线总衰减因子 + private double CalculateIRAttenuationFactor() + { + double molecularFactor = CalculateIRMolecularFactor(); + double aerosolFactor = CalculateIRAerosolFactor(); + return molecularFactor + aerosolFactor; + } + + /// + /// 计算红外线的分子散射因子 + /// + /// 红外线分子散射因子 + private double CalculateIRMolecularFactor() + { + // 对于10μm波长，分子散射可以忽略不计 + return 0.0001; + } + + /// + /// 计算红外线的气溶胶散射因子 + /// + /// 红外线气溶胶散射因子 + private double CalculateIRAerosolFactor() + { + // 使用更适合IR的模型 + double beta = 0.0116 * Math.Pow(Visibility, -0.75); + return beta; + } + + /// + /// 计算雾对红外线的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 雾对红外线的衰减 + private double CalculateFogAttenuation(double pathLength) + { + if (!IsFoggy) + return 0; + + double q = 0.585 * Math.Pow(Visibility, 1.0/3.0); + double beta = 3.91 / Visibility * Math.Pow(IR_WAVELENGTH / 0.55, -q); + return beta * pathLength * 0.5; + } + + /// + /// 计算水蒸气对红外线的衰减 + /// + /// 传输距离（米） + /// 水蒸气对红外线的衰减 + private double CalculateWaterVaporAttenuation(double distance) + { + double waterVaporDensity = CalculateWaterVaporDensity(); + double absorptionCoefficient = 0.0005; // 这个值需要根据具体波长调整 + return absorptionCoefficient * waterVaporDensity * distance; + } + + /// + /// 计算水蒸气密度 + /// + /// 水蒸气密度（g/m³） + private double CalculateWaterVaporDensity() + { + // 使用Magnus公式计算饱和水汽压 + double a = 17.27; + double b = 237.7; + double saturationVaporPressure = 6.112 * Math.Exp((a * Temperature) / (b + Temperature)); + + // 计算实际水汽压 + double actualVaporPressure = (Humidity / 100.0) * saturationVaporPressure; + + // 计算水汽密度 (g/m³) + return (actualVaporPressure * 2.16679) / (Temperature + 273.15); + } + + /// + /// 计算二氧化碳对红外线的衰减 + /// + /// 传输距离（米） + /// 二氧化碳对红外线的衰减 + private double CalculateCO2Attenuation(double distance) + { + double co2Concentration = CO2Concentration; // ppm + double absorptionCoefficient = 0.00001; // 这个值需要根据具体波长调整 + return absorptionCoefficient * (co2Concentration / 1000000) * distance; + } + } +} diff --git a/AirTransmission/LaserTransmittanceModel.cs b/AirTransmission/LaserTransmittanceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..fe71d18 --- /dev/null +++ b/AirTransmission/LaserTransmittanceModel.cs @@ -0,0 +1,205 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现激光在大气中的传输特性计算，包括湍流效应。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 激光传输模型类，用于计算激光在大气中的传输特性 + /// + public class LaserTransmittanceModel(WeatherCondition weather) : TransmittanceModel(weather) + { + /// + /// 激光波长（微米） + /// + private const double LASER_WAVELENGTH = 1.06; + + /// + /// 计算给定距离的激光透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 激光透过率（0到1之间的值） + public override double CalculateTransmittance(double distance) + { + double attenuationFactor = CalculateAttenuationFactor(); + double rainAttenuation = CalculateRainAttenuation(distance, LASER_WAVELENGTH); + double snowAttenuation = CalculateSnowAttenuation(distance, LASER_WAVELENGTH); + double fogAttenuation = CalculateFogAttenuation(distance); + double dustAttenuation = CalculateDustAttenuation(distance); + + double transmittance = Math.Pow(STANDARD_TRANSMITTANCE, attenuationFactor * distance) * + Math.Exp(-rainAttenuation - snowAttenuation - fogAttenuation - dustAttenuation); + + // 确保透过率在有效范围内 + transmittance = Math.Max(0, Math.Min(1, transmittance)); + + return transmittance; + } + + /// + /// 计算考虑湍流效应的激光透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 考虑湍流效应的激光透过率 + public double CalculateTransmittanceWithTurbulence(double distance) + { + double transmittance = CalculateTransmittance(distance); + return ApplyTurbulenceEffect(transmittance, distance); + } + + /// + /// 计算雨对激光的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数K + protected override double CalculateRainKCoefficient(double wavelength) + { + // 对于1.06μm激光 + return 0.25; + } + + /// + /// 计算雨对激光的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数α + protected override double CalculateRainAlphaCoefficient(double wavelength) + { + // 对于1.06μm激光 + return 0.659; + } + + /// + /// 计算雪对激光的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数K + protected override double CalculateSnowKCoefficient(double wavelength) + { + if (wavelength == LASER_WAVELENGTH) + return 0.56; + else if (wavelength == 10.6) + return 0.8; + else + return 0; + } + + /// + /// 计算雪对激光的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数α + protected override double CalculateSnowAlphaCoefficient(double wavelength) + { + if (wavelength == LASER_WAVELENGTH) + return 0.57; + else if (wavelength == 10.6) + return 0.75; + else + return 0; + } + + /// + /// 计算激光的总衰减因子 + /// + /// 激光总衰减因子 + private double CalculateAttenuationFactor() + { + double molecularFactor = CalculateMolecularFactor(); + double aerosolFactor = CalculateAerosolFactor(); + double visibilityFactor = CalculateVisibilityFactor(); + + return molecularFactor * aerosolFactor * visibilityFactor; + } + + /// + /// 计算分子散射因子 + /// + /// 分子散射因子 + private double CalculateMolecularFactor() + { + return (Pressure / 1013.25) * (288.15 / Temperature); + } + + /// + /// 计算气溶胶散射因子 + /// + /// 气溶胶散射因子 + private double CalculateAerosolFactor() + { + double q; + if (Visibility > 50) + q = 1.6; + else if (Visibility > 6) + q = 1.3; + else if (Visibility > 1) + q = 0.585 * Math.Pow(Visibility, 1.0/3.0); + else + q = 0.585 * Math.Pow(1, 1.0/3.0); + + double aerosolFactor = 3.91 / Visibility * Math.Pow(LASER_WAVELENGTH / 0.55, -q); + + if (Visibility < 5) + { + aerosolFactor *= (1 + (5 - Visibility) / 5); + } + + if (IsDusty) + { + aerosolFactor *= 1.3; + } + + return Math.Max(1, aerosolFactor); + } + + /// + /// 计算雾对激光的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 雾对激光的衰减 + private double CalculateFogAttenuation(double pathLength) + { + if (!IsFoggy) + return 0; + + double q = 0.585 * Math.Pow(Visibility, 1.0/3.0); + double beta = 3.91 / Visibility * Math.Pow(LASER_WAVELENGTH / 0.55, -q); + return beta * pathLength * 0.5; + } + + /// + /// 计算考虑烟雾的激光透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 烟雾浓度 + /// 烟雾厚度（米） + /// 考虑烟雾的激光透过率 + public double CalculateTransmittanceWithSmoke(double distance, double smokeConcentration, double smokeThickness) + { + double transmittance = CalculateTransmittance(distance); + double smokeTransmittance = CalculateSmokeScreenTransmittance(smokeConcentration, smokeThickness); + return transmittance * smokeTransmittance; + } + + /// + /// 应用湍流效应到透过率 + /// + /// 原始透过率 + /// 传输距离（米） + /// 考虑湍流效应后的透过率 + protected static double ApplyTurbulenceEffect(double transmittance, double distance) + { + double height = 10; // 假设光束平均高度为10米 + double windSpeed = 5; // 假设风速为5 m/s + double C2n = AtmosphericTurbulenceModel.CalculateC2n(height, windSpeed); + + double turbulenceEffect = AtmosphericTurbulenceModel.CalculateTurbulenceEffect(distance * 1000, height, windSpeed, C2n); + + // 修改湍流效应的应用方式 + return transmittance * (0.7 + 0.3 * turbulenceEffect); + } + } +} diff --git a/AirTransmission/MillimeterWaveTransmittanceModel.cs b/AirTransmission/MillimeterWaveTransmittanceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..9942cbe --- /dev/null +++ b/AirTransmission/MillimeterWaveTransmittanceModel.cs @@ -0,0 +1,124 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现毫米波在大气中的传输特性计算，包括氧气和水蒸气的影响。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 毫米波传输模型类，用于计算毫米波在大气中的传输特性 + /// + public class MillimeterWaveTransmittanceModel(WeatherCondition weather) : TransmittanceModel(weather) + { + /// + /// 毫米波波长（毫米） + /// + private const double MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH = 3.19; // 毫米（对应94 GHz） + + /// + /// 计算给定距离的毫米波透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 毫米波透过率（0到1之间的值） + public override double CalculateTransmittance(double distance) + { + double attenuationFactor = CalculateMillimeterWaveAttenuationFactor(); + double rainAttenuation = CalculateRainAttenuation(distance, MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH); + double fogAttenuation = CalculateMillimeterWaveFogAttenuation(distance); + double snowAttenuation = CalculateSnowAttenuation(distance, MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH); + double transmittance = Math.Exp(-attenuationFactor * distance - rainAttenuation - fogAttenuation - snowAttenuation); + + return transmittance; + } + + /// + /// 计算雨对毫米波的衰减系数K + /// + /// 波长（毫米） + /// 雨衰减系数K + protected override double CalculateRainKCoefficient(double wavelength) + { + // 对应94 GHz毫米波 + return 0.926; + } + + /// + /// 计算雨对毫米波的衰减系数α + /// + /// 波长（毫米） + /// 雨衰减系数α + protected override double CalculateRainAlphaCoefficient(double wavelength) + { + // 对应94 GHz毫米波 + return 0.9551; + } + + /// + /// 计算雪对毫米波的衰减系数K + /// + /// 波长（毫米） + /// 雪衰减系数K + protected override double CalculateSnowKCoefficient(double wavelength) + { + return 0.997; + } + + /// + /// 计算雪对毫米波的衰减系数α + /// + /// 波长（毫米） + /// 雪衰减系数α + protected override double CalculateSnowAlphaCoefficient(double wavelength) + { + return 1.064; + } + + /// + /// 计算毫米波的总衰减因子 + /// + /// 毫米波总衰减因子 + private double CalculateMillimeterWaveAttenuationFactor() + { + double oxygenAttenuation = CalculateOxygenAttenuation(); + double waterVaporAttenuation = CalculateWaterVaporAttenuation(); + return oxygenAttenuation + waterVaporAttenuation; + } + + /// + /// 计算氧气对毫米波的衰减 + /// + /// 氧气衰减因子 + private double CalculateOxygenAttenuation() + { + double gamma = 0.01 * (MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH / 60.0) * (Temperature / 293.15); + return gamma * (Pressure / 1013.25); + } + + /// + /// 计算水蒸气对毫米波的衰减 + /// + /// 水蒸气衰减因子 + private double CalculateWaterVaporAttenuation() + { + double rho = Humidity * 0.01 * 6.11 * Math.Exp(17.27 * (Temperature - 273.15) / (Temperature - 35.85)); + return 0.05 * rho * (MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH / 100.0) * (Temperature / 293.15); + } + + /// + /// 计算雾对毫米波的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 雾对毫米波的衰减 + private double CalculateMillimeterWaveFogAttenuation(double pathLength) + { + if (!IsFoggy) + return 0; + + double liquidWaterDensity = 0.05; // 假设的液态水密度，单位：g/m³ + double specificAttenuation = 0.4 * MILLIMETER_WAVE_WAVELENGTH * liquidWaterDensity / 1000.0; + return specificAttenuation * pathLength; + } + } +} diff --git a/AirTransmission/TransmittanceModel.cs b/AirTransmission/TransmittanceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..0c56ea2 --- /dev/null +++ b/AirTransmission/TransmittanceModel.cs @@ -0,0 +1,287 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现大气透过率模型的基类，包括各种天气条件下的衰减计算。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 大气透过率模型的抽象基类，提供了各种大气条件下的透过率计算方法 + /// + public abstract class TransmittanceModel(WeatherCondition weather) + { + // 常量 + /// + /// 标准大气透过率 + /// + protected const double STANDARD_TRANSMITTANCE = 0.979; // 标准大气透过率 + /// + /// 标准能见度（公里） + /// + protected const double STANDARD_VISIBILITY = 23.0; // 标准能见度 (km) + /// + /// 标准气溶胶密度（粒子/立方厘米） + /// + protected const double STANDARD_AEROSOL_DENSITY = 100.0; // 标准气溶胶密度 (particles/cm³) + + + /// + /// 当前天气条件 + /// + protected WeatherCondition weatherCondition = weather; + // 大气模型参数 + /// + /// 温度（开尔文） + /// + protected double Temperature { get; set; } = weather.Temperature + 273.15; + /// + /// 大气压力（百帕） + /// + protected double Pressure { get; set; } = 1013.25; + /// + /// 相对湿度（百分比） + /// + protected double Humidity { get; set; } = weather.RelativeHumidity; + /// + /// 气溶胶密度（粒子/立方厘米） + /// + protected double AerosolDensity { get; set; } = CalculateAerosolDensity(weather.Visibility); + /// + /// 能见度（公里） + /// + protected double Visibility { get; set; } = weather.Visibility; + /// + /// 是否下雨 + /// + protected bool IsRaining { get; set; } = weather.Type == WeatherType.雨天; + /// + /// 降雨量（毫米/小时） + /// + protected double RainRate { get; set; } = weather.Type == WeatherType.雨天 ? (weather.Precipitation ?? 0) : 0; + /// + /// 是否有雾 + /// + protected bool IsFoggy { get; set; } = weather.Type == WeatherType.雾天; + /// + /// 是否有沙尘 + /// + protected bool IsDusty { get; set; } = weather.Type == WeatherType.沙尘; + /// + /// 是否下雪 + /// + protected bool IsSnowing { get; set; } = weather.Type == WeatherType.雪天; + /// + /// 降雪量（毫米/小时） + /// + protected double SnowRate { get; set; } = weather.Type == WeatherType.雪天 ? (weather.Precipitation ?? 0) : 0; + /// + /// 二氧化碳浓度（ppm） + /// + protected double CO2Concentration { get; set; } = 415; // ppm, 默认值 + + /// + /// 计算给定距离的大气透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 大气透过率（0到1之间的值） + public abstract double CalculateTransmittance(double distance); + + /// + /// 根据能见度计算气溶胶密度 + /// + /// 能见度（公里） + /// 气溶胶密度（粒子/立方厘米） + protected static double CalculateAerosolDensity(double visibility) + { + // 使用指数关系来计算气溶胶密度 + return STANDARD_AEROSOL_DENSITY * Math.Pow(STANDARD_VISIBILITY / Math.Max(visibility, 0.1), 0.75); + } + + /// + /// 计算雨对电磁波的衰减系数K + /// + /// 波长（微米或毫米） + /// 雨衰减系数K + protected abstract double CalculateRainKCoefficient(double wavelength); + /// + /// 计算雨对电磁波的衰减系数α + /// + /// 波长（微米或毫米） + /// 雨衰减系数α + protected abstract double CalculateRainAlphaCoefficient(double wavelength); + + /// + /// 计算雪对电磁波的衰减系数K + /// + /// 波长（微米或毫米） + /// 雪衰减系数K + protected abstract double CalculateSnowKCoefficient(double wavelength); + /// + /// 计算雪对电磁波的衰减系数α + /// + /// 波长（微米或毫米） + /// 雪衰减系数α + protected abstract double CalculateSnowAlphaCoefficient(double wavelength); + /// + /// 计算雨对电磁波的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 波长（微米或毫米） + /// 雨衰减（dB） + protected double CalculateRainAttenuation(double pathLength, double wavelength) + { + if (!IsRaining || RainRate <= 0) + return 0; + + // 计算 k 和 α 系数 + double k = CalculateRainKCoefficient(wavelength); + double alpha = CalculateRainAlphaCoefficient(wavelength); + + // 计算特定衰减（dB/km） + double specificAttenuation = k * Math.Pow(RainRate, alpha); + + // 计算总衰减（dB） + return specificAttenuation * pathLength; + } + + /// + /// 计算雪对电磁波的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 波长（微米或毫米） + /// 雪衰减（dB） + protected double CalculateSnowAttenuation(double pathLength, double wavelength) + { + if (!IsSnowing || SnowRate <= 0) + return 0; + + // 雪的衰减系数（这里使用一个简化模型，实际上可能需要更复杂的计算） + double k = CalculateSnowKCoefficient(wavelength); + double alpha = CalculateSnowAlphaCoefficient(wavelength); + + // 计算特定衰减（dB/km） + double specificAttenuation = k * Math.Pow(SnowRate, alpha); + + // 计算总衰减（dB） + return specificAttenuation * pathLength; + } + + /// + /// 计算沙尘对电磁波的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 沙尘衰减（dB） + protected double CalculateDustAttenuation(double pathLength) + { + if (!IsDusty) + return 0; + + // 沙尘天气衰减计算 + double dustFactor = 1.5; // 沙尘对衰减的额外影响因子 + double beta = (3.91 / Visibility) * dustFactor; + return beta * pathLength; + } + + /// + /// 计算能见度因子 + /// + /// 能见度因子 + protected double CalculateVisibilityFactor() + { + // 调整能见度因子计算，减小低能见度的影响 + double factor; + if (Visibility >= STANDARD_VISIBILITY) + factor = 1; + else if (Visibility > 5) + factor = Math.Pow(STANDARD_VISIBILITY / Visibility, 0.2); + else + factor = Math.Pow(STANDARD_VISIBILITY / Visibility, 0.3); + + if (IsDusty) + { + // 沙尘天气下，进一步降低能见度因子 + factor *= 0.9; + } + + return factor; + } + + /// + /// 计算烟幕对电磁波的透过率 + /// + /// 烟幕浓度（g/m³） + /// 烟幕厚度（米） + /// 烟幕透过率（0到1之间的值） + public static double CalculateSmokeScreenTransmittance(double smokeConcentration, double smokeThickness) + { + if (smokeConcentration <= 0 || smokeThickness <= 0) + return 1; // 如果没有烟幕，返回1（无衰减） + + // 烟幕衰减系数（假设值，需要根据实际烟幕特性调整） + double smokeAttenuationCoefficient = 0.5; + + // 使用Beer-Lambert定律计算透过率 + double transmittance = Math.Exp(-smokeAttenuationCoefficient * smokeConcentration * smokeThickness); + + Console.WriteLine($"烟幕透过率计算:"); + Console.WriteLine($"烟幕浓度: {smokeConcentration:F2} g/m³"); + Console.WriteLine($"烟幕厚度: {smokeThickness:F2} m"); + Console.WriteLine($"烟幕透过率: {transmittance:F4}"); + + return transmittance; + } + + /// + /// 打印天气信息 + /// + /// 天气条件 + public static void PrintWeatherInfo(WeatherCondition weather){ + Console.WriteLine($"---天气类型: {weather.Type}, 温度: {weather.Temperature}°C, 相对湿度: {weather.RelativeHumidity}%, 能见度: {weather.Visibility}km, 降水量: {weather.Precipitation ?? 0}mm/h"); + } + } + + /// + /// 天气类型枚举 + /// + public enum WeatherType + { + 晴天, + 雨天, + 雪天, + 雾天, + 沙尘 + } + + /// + /// 天气条件类 + /// + public class WeatherCondition(WeatherType type, double temperature, double relativeHumidity, double visibility, double? precipitation = null, double co2Concentration = 415) + { + /// + /// 天气类型 + /// + public WeatherType Type { get; set; } = type; // 天气类型 + /// + /// 温度（摄氏度） + /// + public double Temperature { get; set; } = temperature; // 温度 + /// + /// 相对湿度（百分比） + /// + public double RelativeHumidity { get; set; } = relativeHumidity; // 相对湿度 + /// + /// 能见度（公里） + /// + public double Visibility { get; set; } = visibility; // 能见度 + /// + /// 降水量（毫米/小时） + /// + public double? Precipitation { get; set; } = precipitation; // 降水量 + /// + /// 二氧化碳浓度（ppm） + /// + public double CO2Concentration { get; set; } = co2Concentration; + } +} \ No newline at end of file diff --git a/AirTransmission/UVTransmittanceModel.cs b/AirTransmission/UVTransmittanceModel.cs new file mode 100644 index 0000000..88eb7ce --- /dev/null +++ b/AirTransmission/UVTransmittanceModel.cs @@ -0,0 +1,143 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现紫外线在大气中的传输特性计算。作者：田建勇 + */ + +using System; + +namespace AirTransmission +{ + /// + /// 紫外线传输模型类，用于计算紫外线在大气中的传输特性 + /// + public class UVTransmittanceModel(WeatherCondition weather) : TransmittanceModel(weather) + { + /// + /// 紫外线波长（微米） + /// + private const double UV_WAVELENGTH = 0.308; // 微米 (308 nm) + + /// + /// 计算给定距离的紫外线透过率 + /// + /// 传输距离（米） + /// 紫外线透过率（0到1之间的值） + public override double CalculateTransmittance(double distance) + { + double attenuationFactor = CalculateUVAttenuationFactor(); + double rainAttenuation = CalculateRainAttenuation(distance, UV_WAVELENGTH); + double fogAttenuation = CalculateFogAttenuation(distance); + double dustAttenuation = CalculateDustAttenuation(distance); + double snowAttenuation = CalculateSnowAttenuation(distance, UV_WAVELENGTH); + + double transmittance = Math.Pow(STANDARD_TRANSMITTANCE, attenuationFactor * distance) * + Math.Exp(-rainAttenuation - fogAttenuation - dustAttenuation - snowAttenuation); + + return Math.Max(0, Math.Min(1, transmittance)); + } + + /// + /// 计算雨对紫外线的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数K + protected override double CalculateRainKCoefficient(double wavelength) + { + // 对于UV波段 (308 nm) + return 0.4715; + } + + /// + /// 计算雨对紫外线的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雨衰减系数α + protected override double CalculateRainAlphaCoefficient(double wavelength) + { + // 对于UV波段 (308 nm) + return 0.6296; + } + + /// + /// 计算雪对紫外线的衰减系数K + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数K + protected override double CalculateSnowKCoefficient(double wavelength) + { + // 对于UV波段 (308 nm) + return 0.5225; + } + + /// + /// 计算雪对紫外线的衰减系数α + /// + /// 波长（微米） + /// 雪衰减系数α + protected override double CalculateSnowAlphaCoefficient(double wavelength) + { + // 对于UV波段 (308 nm) + return 0.7937; + } + + /// + /// 计算紫外线的总衰减因子 + /// + /// 紫外线总衰减因子 + private double CalculateUVAttenuationFactor() + { + double molecularFactor = CalculateUVMolecularFactor(); + double aerosolFactor = CalculateUVAerosolFactor(); + double visibilityFactor = CalculateVisibilityFactor(); + + return molecularFactor * aerosolFactor * visibilityFactor; + } + + /// + /// 计算紫外线的分子散射因子 + /// + /// 紫外线分子散射因子 + private double CalculateUVMolecularFactor() + { + // UV分子散射比可见光更强 + return (Pressure / 1013.25) * (288.15 / Temperature) * 2.0; + } + + /// + /// 计算紫外线的气溶胶散射因子 + /// + /// 紫外线气溶胶散射因子 + private double CalculateUVAerosolFactor() + { + double q = 0.585 * Math.Pow(Visibility, 1.0/3.0); + double aerosolFactor = 3.91 / Visibility * Math.Pow(UV_WAVELENGTH / 0.55, -q); + + if (Visibility < 5) + { + aerosolFactor *= (1 + (5 - Visibility) / 5); + } + + if (IsDusty) + { + aerosolFactor *= 1.5; + } + + return Math.Max(1, aerosolFactor); + } + + /// + /// 计算雾对紫外线的衰减 + /// + /// 传输路径长度（米） + /// 雾对紫外线的衰减 + private double CalculateFogAttenuation(double pathLength) + { + if (!IsFoggy) + return 0; + + double q = 0.585 * Math.Pow(Visibility, 1.0/3.0); + double beta = 3.91 / Visibility * Math.Pow(UV_WAVELENGTH / 0.55, -q); + return beta * pathLength * 0.7; // UV在雾中的衰减可能比可见光更强 + } + } +} diff --git a/Program.cs b/Program.cs new file mode 100644 index 0000000..67cb31b --- /dev/null +++ b/Program.cs @@ -0,0 +1,274 @@ +/* + * 版本历史： + * 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本，实现基本的大气透过率计算和测试功能。作者：田建勇 + */ + +using System; +using AirTransmission; + +class Program +{ + static void Main(string[] args) + { + Console.WriteLine("脉冲激光目标指示器辐射能量计算"); + + // 创建一个晴天的天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: WeatherType.晴天, + temperature: 25, + relativeHumidity: 60, + visibility: 10 + ); + + // 设置激光和目标参数 + double laserEnergy = 0.130; // 130 mJ + double pulseWidth = 15; // 15 ns + double targetDistance = 1; // 1公里 + double receiverDistance = 1; // 1公里 + double targetReflectivity = 0.2; // 假设坦克反射率为20% + + // 计算激光透过率和接收功率 + double transmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcLaser(weatherCondition, targetDistance); + double receivedPower = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalculateReceivedRadiation(transmittance, laserEnergy, pulseWidth, targetDistance, receiverDistance, targetReflectivity); + + Console.WriteLine($"\n导弹导引头接收到的平均功率: {receivedPower:E2} W"); + + // 执行各种测试 + Console.WriteLine("\n单程辐射能量计算"); + CalculateSinglePathRadiation(); + + Console.WriteLine("\n烟幕影响计算"); + TestSmokeScreenEffect(); + + Console.WriteLine("\n不同天气条件下的激光透过率测试"); + TestLaserTransmittanceInDifferentWeather(); + + Console.WriteLine("\n不同天气条件下的红外线透过率测试"); + TestIRTransmittanceInDifferentWeather(); + + Console.WriteLine("\n不同天气条件下的毫米波透过率测试"); + TestMillimeterWaveTransmittanceInDifferentWeather(); + + Console.WriteLine("\n不同天气条件下的紫外线透过率测试"); + TestUVTransmittanceInDifferentWeather(); + + Console.WriteLine("\n湍流效应对激光透过率的影响"); + TestTurbulenceEffect(); + } + + // 测试不同天气条件下的激光透过率 + static void TestLaserTransmittanceInDifferentWeather() + { + // 测试各种天气条件 + TestLaserTransmittance(WeatherType.晴天, "晴朗"); + TestLaserTransmittance(WeatherType.雨天, "小雨", relativeHumidity: 60, precipitation: 2.5, visibility: 5); + TestLaserTransmittance(WeatherType.雨天, "大雨", relativeHumidity: 90, precipitation: 25, visibility: 2.5); + TestLaserTransmittance(WeatherType.雾天, "雾", relativeHumidity: 70, visibility: 1); + TestLaserTransmittance(WeatherType.沙尘, "沙尘", visibility: 0.5); + TestLaserTransmittance(WeatherType.雪天, "雪天", temperature: -5, relativeHumidity: 80, visibility: 1, precipitation: 2.5); + } + + // 测试特定天气条件下的激光透过率 + static void TestLaserTransmittance(WeatherType type, string description, + double temperature = 25, double relativeHumidity = 50, + double visibility = 10, double? precipitation = null, double latitude = 30) + { + double[] distances = [0.1, 0.5, 1, 5, 10]; // 测试不同距离（公里） + + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: type, + temperature: temperature, + relativeHumidity: relativeHumidity, + visibility: visibility, + precipitation: precipitation + ); + + // 输出结果 + Console.WriteLine($"\n[{description}条件下的激光透过率]"); + TransmittanceModel.PrintWeatherInfo(weatherCondition); + foreach (var d in distances){ + double laserTransmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcLaser(weatherCondition, d); + Console.WriteLine($"距离：{d}公里, 1.06μm激光透过率为: {laserTransmittance:P2}"); + } + } + + // 计算单程辐射能量 + static void CalculateSinglePathRadiation() + { + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: WeatherType.晴天, + temperature: 25, + relativeHumidity: 60, + visibility: 10 + ); + + double targetRadiation = 2E+006; // 100 W/Sr + double receiverDistance = 3; // 3公里 + + // 计算透过率和接收功率 + double transmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcLaser(weatherCondition, receiverDistance); + double receivedPower = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalculateReceivedRadiationSinglePath(transmittance, targetRadiation, receiverDistance); + + Console.WriteLine($"\n导弹导引头接收到的辐射能量: {receivedPower:E2} W/Sr"); + } + + // 测试特定天气条件下的红外线透过率 + static void TestIRTransmittance(WeatherType type, string description, + double temperature = 25, double relativeHumidity = 50, + double visibility = 10, double? precipitation = null, double latitude = 30) + { + double[] distances = [0.1, 0.5, 1, 5, 10]; // 测试不同距离（公里） + + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: type, + temperature: temperature, + relativeHumidity: relativeHumidity, + visibility: visibility, + precipitation: precipitation + ); + + // 输出结果 + Console.WriteLine($"\n[{description}条件下的红外线透过率]"); + TransmittanceModel.PrintWeatherInfo(weatherCondition); + foreach (var d in distances) + { + double irTransmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcIR(weatherCondition, d); + Console.WriteLine($"距离：{d}公里, 红外线透过率为: {irTransmittance:P2}"); + } + } + + // 测试烟幕效应 + static void TestSmokeScreenEffect() + { + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: WeatherType.晴天, + temperature: 25, + relativeHumidity: 60, + visibility: 10 + ); + + double smokeConcentration = 0.5; // 假设烟幕浓度为0.5 g/m³ + double smokeThickness = 15; // 假设烟幕墙厚度为5米 + + // 计算烟幕透过率 + double smokeScreenTransmittance = TransmittanceModel.CalculateSmokeScreenTransmittance(smokeConcentration, smokeThickness); + Console.WriteLine($"\n仅考虑烟幕的透过率: {smokeScreenTransmittance:P2}"); + } + + // 测试不同天气条件下的毫米波透过率 + static void TestMillimeterWaveTransmittanceInDifferentWeather() + { + // 测试各种天气条件 + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.晴天, "晴朗"); + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.雨天, "小雨", relativeHumidity: 60, precipitation: 2.5, visibility: 5); + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.雨天, "大雨", relativeHumidity: 90, precipitation: 25, visibility: 2.5); + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.雾天, "雾", relativeHumidity: 70, visibility: 1); + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.沙尘, "沙尘", visibility: 0.5); + TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType.雪天, "雪天", temperature: -5, relativeHumidity: 80, visibility: 1, precipitation: 5); + } + + // 测试特定天气条件下的毫米波透过率 + static void TestMillimeterWaveTransmittance(WeatherType type, string description, + double temperature = 25, double relativeHumidity = 50, + double visibility = 10, double? precipitation = null) + { + double[] distances = [0.1, 0.5, 1, 5, 10]; // 测试不同距离（公里） + + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: type, + temperature: temperature, + relativeHumidity: relativeHumidity, + visibility: visibility, + precipitation: precipitation + ); + + // 输出结果 + Console.WriteLine($"\n[{description}条件下的毫米波透过率]"); + TransmittanceModel.PrintWeatherInfo(weatherCondition); + foreach (var d in distances) + { + double mmWaveTransmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcMillimeterWave(weatherCondition, d); + Console.WriteLine($"距离：{d}公里, 毫米波透过率为: {mmWaveTransmittance:P2}"); + } + } + + // 测试不同天气条件下的红外线透过率 + static void TestIRTransmittanceInDifferentWeather() + { + // 测试各种天气条件 + TestIRTransmittance(WeatherType.晴天, "晴朗"); + TestIRTransmittance(WeatherType.雨天, "小雨", relativeHumidity: 60, precipitation: 2.5, visibility: 5); + TestIRTransmittance(WeatherType.雨天, "大雨", relativeHumidity: 90, precipitation: 25, visibility: 2.5); + TestIRTransmittance(WeatherType.雾天, "雾", relativeHumidity: 70, visibility: 1); + TestIRTransmittance(WeatherType.沙尘, "沙尘", visibility: 0.5); + TestIRTransmittance(WeatherType.雪天, "雪天", temperature: -5, relativeHumidity: 80, visibility: 1, precipitation: 5); + } + + // 测试不同天气条件下的紫外线透过率 + static void TestUVTransmittanceInDifferentWeather() + { + // 测试各种天气条件 + TestUVTransmittance(WeatherType.晴天, "晴朗"); + TestUVTransmittance(WeatherType.雨天, "小雨", relativeHumidity: 60, precipitation: 2.5, visibility: 5); + TestUVTransmittance(WeatherType.雨天, "大雨", relativeHumidity: 90, precipitation: 25, visibility: 2.5); + TestUVTransmittance(WeatherType.雾天, "雾", relativeHumidity: 70, visibility: 1); + TestUVTransmittance(WeatherType.沙尘, "沙尘", visibility: 0.5); + TestUVTransmittance(WeatherType.雪天, "雪天", temperature: -5, relativeHumidity: 80, visibility: 1, precipitation: 5); + } + + // 测试特定天气条件下的紫外线透过率 + static void TestUVTransmittance(WeatherType type, string description, + double temperature = 25, double relativeHumidity = 50, + double visibility = 10, double? precipitation = null) + { + double[] distances = [0.1, 0.5, 1, 5, 10]; // 测试不同距离（公里） + + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: type, + temperature: temperature, + relativeHumidity: relativeHumidity, + visibility: visibility, + precipitation: precipitation + ); + + // 输出结果 + Console.WriteLine($"\n[{description}条件下的紫外线透过率]"); + TransmittanceModel.PrintWeatherInfo(weatherCondition); + foreach (var d in distances) + { + double uvTransmittance = AtmosphericTransmittanceCalculator.CalcUV(weatherCondition, d); + Console.WriteLine($"距离：{d}公里, 紫外线透过率为: {uvTransmittance:P2}"); + } + } + + // 测试湍流效应对激光透过率的影响 + static void TestTurbulenceEffect() + { + // 创建天气条件 + var weatherCondition = new WeatherCondition( + type: WeatherType.晴天, + temperature: 25, + relativeHumidity: 60, + visibility: 10 + ); + + var laserModel = new LaserTransmittanceModel(weatherCondition); + + double[] distances = [0.1, 0.5, 1, 5, 10]; // 测试不同距离（公里） + + // 输出结果 + Console.WriteLine("\n[湍流效应对激光透过率的影响]"); + foreach (var d in distances) + { + double transmittanceWithoutTurbulence = laserModel.CalculateTransmittance(d); + double transmittanceWithTurbulence = laserModel.CalculateTransmittanceWithTurbulence(d); + Console.WriteLine($"距离：{d}公里, 无湍流透过率: {transmittanceWithoutTurbulence:P2}, 有湍流透过率: {transmittanceWithTurbulence:P2}"); + } + } +} diff --git a/README.md b/README.md new file mode 100644 index 0000000..5b6c891 --- /dev/null +++ b/README.md @@ -0,0 +1,69 @@ +# 大气透过率计算器 + +## 项目简介 + +大气透过率计算器是一个用于模拟和计算各种电磁波（包括激光、红外线、毫米波和紫外线）在不同大气条件下透过率的工具。本项目考虑了多种天气因素和大气湍流的影响，为光学和通信系统的设计与分析提供了有力支持。 + +## 功能特性 + +- 支持多种电磁波类型：激光、红外线、毫米波和紫外线 +- 考虑多种天气条件：晴天、雨天、雪天、雾天、沙尘天气 +- 模拟大气湍流对光传输的影响 +- 计算烟幕对透过率的影响 +- 灵活配置传输距离和天气参数 +- 提供详细的计算过程和结果输出 + +## 安装说明 + +1. 确保您的系统已安装 .NET Core 3.1 或更高版本。 +2. 克隆此仓库到本地机器： ``` + git clone https://github.com/tianjianyong/atmospheric-transmittance-calculator.git ``` +3. 进入项目目录： ``` + cd atmospheric-transmittance-calculator ``` +4. 编译项目： ``` + dotnet build ``` + +## 使用方法 + +1. 在项目根目录下运行程序： ``` + dotnet run ``` +2. 程序将自动执行一系列预设的测试场景，包括不同天气条件和传输距离。 +3. 查看控制台输出，了解各种条件下的透过率计算结果。 + +### 示例代码 + +如果您想在自己的程序中使用此计算器，可以参考Program.cs中的代码 + +## 项目结构 + +- `Program.cs`: 主程序入口，包含各种测试方法 +- `AtmosphericTransmittanceCalculator.cs`: 主要的计算接口 +- `TransmittanceModel.cs`: 透过率模型的基类 +- `LaserTransmittanceModel.cs`: 激光透过率模型 +- `IRTransmittanceModel.cs`: 红外线透过率模型 +- `MillimeterWaveTransmittanceModel.cs`: 毫米波透过率模型 +- `UVTransmittanceModel.cs`: 紫外线透过率模型 +- `AtmosphericTurbulenceModel.cs`: 大气湍流模型 + +## 版本历史 + +- 1.0.0 (2024-10-13): 初始版本发布 + +## 作者 + +田建勇 + +## 许可证 + +本项目采用 MIT 许可证。详情请见 [LICENSE](LICENSE) 文件。 + +## 联系方式 + +如有任何问题或建议，请通过以下方式联系我们： + +- 电子邮件： +- 项目 Issues： + +## 致谢 + +感谢所有为本项目做出贡献的开发者和研究人员。 diff --git a/air.csproj b/air.csproj new file mode 100644 index 0000000..206b89a --- /dev/null +++ b/air.csproj @@ -0,0 +1,10 @@ + + + + Exe + net8.0 + enable + enable + + + diff --git a/air.sln b/air.sln new file mode 100644 index 0000000..b859968 --- /dev/null +++ b/air.sln @@ -0,0 +1,25 @@ + +Microsoft Visual Studio Solution File, Format Version 12.00 +# Visual Studio Version 17 +VisualStudioVersion = 17.5.002.0 +MinimumVisualStudioVersion = 10.0.40219.1 +Project("{9A19103F-16F7-4668-BE54-9A1E7A4F7556}") = "air", "air.csproj", "{2A5A314C-58B2-4853-A6CA-F2B17F69A8E5}" +EndProject +Global + GlobalSection(SolutionConfigurationPlatforms) = preSolution + Debug|Any CPU = Debug|Any CPU + Release|Any CPU = Release|Any CPU + EndGlobalSection + GlobalSection(ProjectConfigurationPlatforms) = postSolution + {2A5A314C-58B2-4853-A6CA-F2B17F69A8E5}.Debug|Any CPU.ActiveCfg = Debug|Any CPU + {2A5A314C-58B2-4853-A6CA-F2B17F69A8E5}.Debug|Any CPU.Build.0 = Debug|Any CPU + {2A5A314C-58B2-4853-A6CA-F2B17F69A8E5}.Release|Any CPU.ActiveCfg = Release|Any CPU + {2A5A314C-58B2-4853-A6CA-F2B17F69A8E5}.Release|Any CPU.Build.0 = Release|Any CPU + EndGlobalSection + GlobalSection(SolutionProperties) = preSolution + HideSolutionNode = FALSE + EndGlobalSection + GlobalSection(ExtensibilityGlobals) = postSolution + SolutionGuid = {16FD379F-2B2B-4334-A010-A5740A406481} + EndGlobalSection +EndGlobal