临边观测下大气的辐射特性在目标识别，红外预警和天气预报等领域都有很重要的地位。本文从中低层平衡大气以及高层非平衡大气两方面着手，分别对中低层大气的辐射特性以及高层大气在极光扰动下的辐射特性进行研究和建模分析，主要研究内容如下：1）临边大气红外辐射建模与成像仿真算法本文针对稳态的中低层大气，利用MODTRAN建立了不同情况下的临边大气辐射强度数据库，并编制了用于仿真、分析临边观测的图形化软件。利用软件分析了在季节、地表情况、气象条件等因素的影响下，大气临边观测红外辐射强度的变化趋势；分析了高层卷云对临边观测下大气辐射的影响；对整个卫星临边观测过程进行了仿真，得到了模拟临边观测图像。2）高层大气非平衡红外大气建模首先，对IBC-II，IBC-III，IBC-III+三种极光扰动情况下，利用麦克斯韦分布模型，得到了大气层顶的初始电子能量谱；选用NRLMSISE-00模型计算了大气主要组分O、O2、N2等数密度；使用哈尔滨工业大学开发的AEDICUA软件计算了N(4S)的数密度以及二级电子能量谱和生成速率作为后续计算的输入数据；搜集了大气参数模型中未给出的CO2和NO数密度并建立数据库。其次，对大气中CO24.3微米碰撞激发辐射过程建模，考虑了CO2(001)-N2(v=1)系统的共振传能过程，极光电子能量沉降产生的二级电子与大气中基态的N2碰撞形成激发态的N2(v=1)过程，太阳的辐射对CO2的激发以及CO2(001)的自发辐射引起的退激发等过程；最后，计算得到了三种极光下N2(v=1)以及CO2v3带各能级的数密度。