湍流大气中的光波闪烁研究

根据湍流大气弱起伏区中的经典Rytov解,利用修正的湍流谱,将光波的强度起伏看成是由小尺度湍流起伏乘以大尺度湍流起伏的调制所决定的,在非零内尺度湍流模型下,得到了平面波和球面波入射时从弱湍流区到强湍流区闪烁指数随Rytov方差的变化规律。最后讨论了零内尺度模型下归一化强度协方差函数随湍流强度的变化情况。     

斜程传输中光波的闪烁问题研究

将修正的Rytov方法推广应用于研究斜程传输问题,推导了平面波和球面波斜程传输时的闪烁指数,并根据ITU-R湍流大气结构模型,对平面波和球面波在不同传播高度、近地面风速、近地面大气结构常数、零内尺度以及非零内尺度下的闪烁指数进行了理论据导,做出了具体的数值分析.研究结果表明,斜程传输在弱起伏情况下,利用修正Rytov方法得到的结果与经典Rytov方法结果基本上是一致的.但随着天顶角的增大,传播距离的增加,闪烁强度的表现结果有所不同,这时的经典Rytov方法也将不能适用.同时,采用修正的Rytov方法对平面波和球面波斜程传输的闪烁问题研究的方法,可以推广应用于波束波的闪烁问题研究中.     

Rytov近似法在闪烁效应中的应用与改进

利用Rytov近似法和湍流大气中高斯波束的传输理论,针对湍流大气中水平传输的主动探测激光,建立了其单程传输到达目标端接收平面的闪烁指数模型,对模型进行改进使其适用于强湍流的大气条件,并对数值仿真的结果进行实验验证。结果表明,改进后的模型更符合实际传输情况,传输距离、湍流强度等因素都会影响闪烁指数的变化,数值模拟与实验测量的结果在变化趋势上有较好的吻合。但由于系统本地噪声、探测器散粒噪声和背景噪声等随机因素的存在,使实测结果略大于数值模拟结果。     

大气相干长度测量实验与分析

大气相干长度是对大气湍流介质进行定量描述的重要参量之一。介绍光强闪烁法和到达角起伏方差法反演大气相干长度两种不同测量方法。在相距893m的水平路径上进行激光大气传输实验,每隔10分钟对数据进行采样,计算出光强闪烁指数和到达角起伏方差。在弱湍流情况下,利用光强闪烁指数和达到角起伏方差反演大气相干长度。实验结果表明两种测量方法存在一定差异,但总体趋势保持一致,但秋季与夏季的趋势不一致,并对两种测量方式产生误差的原因进行了分析。     

大气湍流闪烁方差与接收口径的关系测量实验与分析

本文旨在通过实验分析,测量得出大气湍流闪烁方差与接收口径的关系.通过改变接收孔径的大小,得出不同接收孔径下光强的变化,然后再统计出闪烁指数σ21.对试验测出的闪烁指数进行数据拟合,得出在不同接收孔径下,闪烁指数的变化关系;并分析得出随着口径的增加,大气湍流闪烁引起的抖动方差近似反比平方规律.由于接收口径与抖动方差并非线性关系,需要优化选取接收口径,对试验测出的闪烁指教进行数据拟合.     

大气湍流对CO2激光雷达成像的影响

系统分析了大气湍流对激光雷达系统的影响，重点研究了湍流导致的目标表面闪烁，利用扩展Ｈｕｙｇｅｎｓ－Ｆｒｅｓｎｅｌ原理建立了大气传播模型，并利用计算机模拟了湍闪烁 成像失真，并提出了提高成像质量的方法。     

大气湍流下无线光通信信道性能研究

无线光通信中大气湍流导致光信号在传输中产生光强起伏等现象,其影响成为无线光通信普及的一大障碍．基于大气湍流不同光强起伏信道模型,分别建立了弱、中及强湍流信道的中断概率与平均信道容量数学统计模型,研究了大气折射率结构常数和传输距离对湍流信道可靠性的影响．仿真结果表明,归一化闽值信噪比和通信距离的增加导致通信系统性能劣化．平均信道容量随着湍流强度的增大而降低,且随着接收机平均电信噪比增大,弱湍流下的信道容量增长速度明显大于强湍流．     

大气闪烁对激光信号检测的影响

激光在大气信道中传输时,会受到大气闪烁的影响,从而造成激光检测系统性能不稳定。文中对大气信道中大气闪烁效应对激光信号检测的影响作了初步的分析和计算,并给出了在一定大气湍流条件下激光检测相应的变化。     

大气湍流对激光信号传输影响的研究

在不同的大气条件下,分析和研究了大气湍流对激光信号传输时所产生的强度起伏、光束漂移、扩展和相位起伏及到达角起伏等现象,并在此基础上设计了相应的实验方案,对各种效应进行了具体测试。实验结果表明,随机大气信道湍流效应对激光信号传输的影响很大,在不同的条件下,大气湍流效应的不同影响程度、湍流的强弱与阳光的强烈程度有关。晴天中午前后最强,其他时间较弱。这为激光大气通信在大气湍流效应方面提供了一定的依据。     

Turbo码大气激光通信系统中交织器的仿真

结合大气信道的特点和Turbo码的基本编译码结构，构建了基于Turbo码的大气激光通信系统Simulink仿真模型。在此基础上，针对大气湍流的光强闪烁效应，运用MATLAB软件，采用Log-MAP译码算法，仿真分析了交织器方案对Turbo码大气激光通信系统性能的影响，得到利于Turbo码在大气激光通信系统中获得实际引用的一些结论。     

基于改进的Kolmogorov谱湍流模型的图像退化研究

大气湍流干扰空中目标的成像探测,使得观测到的目标图像是严重抖动和模糊的。文章研究了这些抖动和模糊效应,总结了湍流流场的统计特性和光在大气中的传输特性,具体分析了湍流效应退化图像的特征。采用包含了湍流内外尺度影响的波结构函数、折射率谱以及成像系统退化函数的新退化模型,相比Kolmogorov谱模型,该模型引入了更完整的先验约束条件,更接近大气湍流的物理特性。通过对计算结果进行分析,验证了退化模型的合理性,并对图像退化给出了定量的描述。对进一步进行湍流效应退化图像校正算法研究具有重要意义。结果表明采用了改进的Kolmogorov谱模型的图像的退化效果更加接近真实的退化情况。     

采用改进的退化模型恢复湍流降质图像

采用考虑湍流内外尺度影响的退化模型来恢复大气湍流降质图像,运用包含了湍流内外尺度影响的波结构函数、折射率谱以及薄透镜成像的退化函数导出了新的退化模型。相对由Kolmogorov谱推导出的模型,该模型引入了更完整的先验约束条件,更接近大气湍流的物理特性。针对飞机目标湍流退化图像,利用约束最小二乘滤波的方法对该退化模型进行了复原验证,模拟结果表明了该模型比较理想,恢复效果较好。     

An empirical L-band scintillation model for a mid-latitude station,Weihai, China during the low solar activity period

Mid-latitude ionospheric scintillation has been studied in very poor proportion as compared to the equatorial and high latitude ionospheric scintillation. Mid-latitude ionospheric scintillations are often associated with either day time photo-ionization or due to the storm enhanced density. Using the phase screen model and the wave propagation theory in random media, we have identified the orientation of the ionospheric irregularities over Weihai with the local geomagnetic field. Amplitude and phase scintillation data observed using global positioning system(GPS) scintillation receiver deployed at the mid-latitude observation station Weihai, have been used along with K-index derived from the horizontal magnetic field component of the local magnetometer. The proposed model uses the scintillation indices relationship with the local K-index. We identified the scintillation dependence over local K-index during geomagnetic quiet and disturbed condition. This dependence coefficient is used on the real scintillation data for modeling. The presented scintillation model has been validated by comparing it to the real observations. The co-relation coefficient is more than 90% during the disturbed as well as quiet geomagnetic conditions.     

激光大气传输相干长度实验研究

通过激光水平大气传输实验,对接收的光强闪烁和光斑尺度特征进行记录。在强湍流条件下,利用光强闪烁计算出大气折射率结构常数Cn2,并以此反演大气相干长度r0,从而计算出光斑尺度;通过与实际测量得到的等效光斑尺度进行对比分析发现：二者存在一定偏差,在rn小于O．055m的条件下相差大约200μm2,但是其量级和时间变化趋势上基本一致,分析了误差产生的原因。