一种应用于大气边界层大气湍流强度测量的系统

提出了一种用于大气边界层气象参数与温度脉动测量的系统.系统由系留飞艇提供载荷,包括4层温度脉动传感器和温度、湿度、气压传感器,通过无线传感器网络实现信号的采集与传输.     

基于FPGA和DSP技术的自适应光学系统在线大气湍流参数测量平台

为了实现大气湍流参数的实时估计，提出并设计了一种基于FPGA 和DSP 技术的自适应光学系统在线大气参数测量平台。该测量平台采用FPGA 作为前端处理器，在自适应光学系统闭环工作时，利用多通道并行技术和流水线技术从闭环数据高速复原开环泽尼克系数，采用DSP 作为后端处理器，根据复原的开环泽尼克系数，利用其编程灵活的特点实现大气相干长度r0、外尺度L0、风速v 和相干时间t0的复杂统计运算。最后将该测量平台应用在127 单元的自适应光学系统上，以实际天文恒星为观测目标，进行了大气湍流参数的测量。     

一种基于超短基线干涉仪的大气湍流参数测量算法

目前，对流层大气湍流造成的随机变化的相位误差已严重影响了高频段深空测控通信系统的工作性能.为了量化湍流强度，基于超短基线干涉仪系统接收的地球同步卫星信号，统计信号干涉相位的标准偏差，结合经典的Kolmogorov-Obukhov"2/3"扰动理论和随机场理论建立了大气湍流参数计算模型，实时获取表征湍流强度的物理量:大气折射率结构常数C_n2.分别在郑州、杭州进行了连续多天的晴天、雨天相位观测试验，利用试验数据计算C_n2，并利用气象探空数据经验模型进行了验证.试验数据计算结果显示:C_n2在郑州晴天的正午前后要明显高于早晨和傍晚，而在杭州雨天则没有明显的规律性.C_n2在10-15~10-13的数量级范围变化，与经验模型计算的结果相吻合，验证了算法的合理性和准确性.     

光纤传感技术用于大气光学湍流测量

简要回顾了几种常用的光学湍流测量方法,分析了其适用条件和存在的主要问题.阐述了将光纤传感技术引入大气光学湍流测量领域的思想,并且提出了两种有望获得突破的技术方案,即光纤干涉法和光纤准直耦合法.实验研究表明,前者在2 cm的空气路径上,后者在10 cm的空气路径上即可获得明显的湍流信息.同时发现光纤系统的噪声和稳定性是制约研究进展的主要因素.     

大气能见度与湍流同步测量系统的软硬件协同设计

为了探测和研究大气能见度与湍流特征,应考虑大气湍流气团运动与气溶胶粒子之间存在的复杂关系。但传统测量仪器只能单独测量能见度或者大气湍流,忽略了二者之间的相互作用。基于布格-朗伯定律与光强起伏原理,设计并实现了大气能见度与湍流同步测量系统。实测结果表明系统可用,与同行业已有仪器测量结果相对误差为6.7%。相对于传统仪器,其设计更为简捷,成本更加低廉。     

典型地区大气光学湍流测量与模式研究

在东南沿海地区、合肥地区和西北干旱地区进行了常规气象参数和光学湍流的测量.从地域气候上分析三个实验点所具有的典型特征.分析了不同下垫面对近地面光学湍流强度的影响,提出了近地面和高空光学湍流估算方法,并探讨了光学湍流的预报模式.Bulk方法可用于估算陆地和海面上的Cn2.通过对输入参数进行适当调整,近地面湍流预报模式估算结果和实际测量结果在量级和变化趋势上较为一致.可以用常规气象参数估算光学湍流廓线,合肥上空的光学湍流可以用Hufnagel模式进行拟合.     

辐射特性测量大气传输修正研究:大气辐射传输模式和关键大气参数分析

工作于大气中的光电测量（或遥感）设备接收的目标辐射信号受大气衰减和大气背景辐射影响。大气传输修正是目标辐射特性测量的一个重要环节。介绍了目前国际上实用的大气辐射传输计算模式及影响大气传输的重要大气光学参数的探测方法。对影响红外波段大气传输的重要大气光学参数作了分析,论证了辐射测量大气传输修正系统必须测量的大气参数。     

大气光学湍流廓线探测方法研究进展

激光在大气传输过程中,由于湍流折射率的随机起伏会引起波前畸变、光斑漂移、闪烁等一系列光学湍流效应,因此严重制约了遥感成像系统和激光通信技术的发展.通过分析大气光学湍流对多个领域的影响,指出了探测大气光学湍流廓线的重要意义.要想获取光学湍流的时空分布规律并准确评估光学湍流对光学成像或激光传输系统的影响,就必须对光学湍流进...     

载波调制型大气光学湍流光纤测量系统的实验研究

介绍了利用载波调制型光纤Mach-Zehnder干涉仪测量大气光学湍流折射率起伏的原理,给出了载波调制信号的解调方法.实验研究表明,该系统测量大气折射率起伏方差的噪声水平为2.5×10-16.在真实的大气环境下,通过与传统温度脉动仪的对比测试分析表明,两者的探测结果无论在量级上还是在变化趋势上都有很好的一致性,这标志着大气湍流的光纤测量技术已初步迈入实用阶段.     

空投式气象测量系统

海拔3000 m范围内,垂直间隔10 m各层次的水平面风速风向是关系到空降空投准确性的关键参数。空投式气象测量系统由3～10个测量节点和1个中继节点组成,所有节点空投至空降场上空。利用二维超声波风速风向测量仪和三维电子罗盘,提出了伞降过程中水平面风速风向测量方法,给出伞降测量节点和中继节点的设计方案,采用星型网络拓扑结构无线连接测量节点和中继节点,引入载波侦听多点接入/冲突避免协议,避免多个测量节点与中继节点通信时可能发生的冲突。基于嵌入式开发平台,搭建原理样机。采用NS2仿真软件对MAC层通信协议进行了仿真,物理和仿真实验结果表明,空投式气象测量系统能自动组网并探测空降场上各个水平面的气象参数。     

大气湍流对激光通信系统的影响分析

大气湍流是影响大气激光通信系统性能的主要因素之一。在忽略光通信系统中的其它噪声且仅考虑 由大气湍流引起的系统误码率的情况下,对激光信号在大气湍流中斜程传输时的通信系统误码率(BER)、信噪比(SNR)与 对数振幅起伏之间的关系进行了研究;依据ITU--R公布的随高度变化的大气结构常数模型,用FORTRAN对信噪比和误码率在 不同波长与不同天顶角的条件下随高度的变化情况进行了数值模拟。结果表明,当传输高度相同时,用长波激光和较小的天顶角 进行斜程传输,可以有效地减小系统的误码率和增加系统的信噪比,从而提高激光的通信质量。     

高准确度数字式时频域实时频率测量系统

针对弱信号条件下的频率精确测量问题,提出了一种新的时域和频域相结合的算法, 实现了一种数字式实时高准确度频率测量系统。搭建了系统测试平台,测试结果表明,测量 时间为1 024个采样点、归一化频率为05条件下,信噪比10 dB情况下相对均方根 准确度约为1.2×1 0-5,信噪比0 dB条件下相对均方根准确度约为77×10－5。在较高信噪 比、10万点测量时间下相对均方根准确度可达71×10－11。     

一种适用于大气弱湍流信道的极化纠错编码调制方案

针对服从对数正态分布的大气弱湍流信道模型,基于高斯近似的方法计算分析信道的极化现象,提出了一种适用于大气弱湍流信道的极化编码调制方案,并对其性能进行了仿真分析.不同湍流强度下采用串行抵消译码算法时的仿真结果表明,相比于递归构造方案,文中所提方案在达到1e-5误码率时可获得大约1.0dB到1.4dB的编码增益提升.对极化码分别采用开关键控（OOK）调制与脉冲位置调制（PPM）时的仿真结果表明,采用2-PPM的极化编码调制方案可有效提升无线光通信链路在弱湍流条件下的译码纠错性能.     

海洋大气湍流对激光通信系统性能的影响分析

大气湍流引起光波强度在光束截面内的闪烁,降低了激光通信系统的信噪比.应用基于Rytov近似的激光大气传输光强起伏理论模型,在局地均匀各向同性Kolmogolov湍流谱的假设条件下,对大气湍流引起的光强起伏进行了分析.并从信号检测理论出发,将大气湍流与激光通信系统误码率指标相结合.分析结果表明,在典型的海洋大气湍流环境下,以误码率指标衡量,随着C2n的增加,激光通信系统的有效作用距离大大缩短,当C2n达到5×10-15m-2/3时,通信的有效距离不足2 km,当C2n达到3×10-14m-2/3时,通信的有效距离降至1 km以下.