斜程大气湍流中漫射目标的散射特性

根据推广的惠更斯-菲涅尔原理及ITU-R大气结构常数模型(2001年国际电信联盟提出的随高度变化的大气结构常数模型),考虑了大气湍流对激光从发射机到目标和从目标到接收机双程路径的影响,研究了大气湍流中漫射目标的激光波束散射问题,导出了考虑对数振幅起伏和相位占优情况下在斜程大气湍流中传输时激光波束散射场的互相关函数、强度协方差和强度方差的计算公式,并给出了数值计算结果.数值分析了波长、接收机高度和传播距离对强度协方差和归一化强度方差的影响. 关键词： 激光散射 斜程湍流 强度方差 强度协方差     

大气湍流中光束的高阶强度矩

研究了光束通过大气湍流传输的高阶强度矩, 提出了大气湍流中光束高阶强度矩的推导方法, 并推导出了一至四阶光束强度矩传输的解析表达式. 所得结果具有一般性,任意某一光束在自由空间和大气湍流中传输的高阶强度矩均可作为本文结果的特例. 另一方面, 以高斯光束为例, 研究了其K参数在湍流大气中的传输规律. 研究表明,高斯光束在大气湍流中其K参数并不是一个传输不变量,它与传输距离、束腰半径、湍流内外尺度以及湍流强度均有关.这个结论与采用Rytov相位结构函数二次近似或强湍流近似下的结论不同,本文给出了合理解释. 关键词： 高阶强度矩 大气传输 大气湍流 K参数')" href="#">K参数     

高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计

基于广义惠更斯菲涅耳原理分析了高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计特性。假定相位结构函数起主导作用,根据高斯谢尔光束的交叉密度函数,推导了散斑场的互相干函数表达式,进而得出接收面处的散斑尺寸大小和强湍流起伏的时延协方差函数表达式。数值分析了源相干长度、波长、湍流强度对互相干函数的影响。对理想漫射目标,接收面的散斑尺寸大小由束腰宽度、源相干长度和湍流强度确定,随着湍流强度的增加,散斑尺寸变小;在弱湍流区,散斑尺寸由源相干长度决定,当湍流增强时,散斑尺寸大小逐渐趋于一致。     

高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计

基于广义惠更斯菲涅耳原理分析了高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计特性。假定相位结构函数起主导作用,根据高斯谢尔光束的交叉密度函数,推导了散斑场的互相干函数表达式,进而得出接收面处的散斑尺寸大小和强湍流起伏的时延协方差函数表达式。数值分析了源相干长度、波长、湍流强度对互相干函数的影响。对理想漫射目标,接收面的散斑尺寸大小由束腰宽度、源相干长度和湍流强度确定,随着湍流强度的增加,散斑尺寸变小;在弱湍流区,散斑尺寸由源相干长度决定,当湍流增强时,散斑尺寸大小逐渐趋于一致。     

高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计(英文)

基于广义惠更斯菲涅耳原理分析了高斯谢尔光束通过湍流大气漫射目标的散射统计特性。假定相位结构函数起主导作用,根据高斯谢尔光束的交叉密度函数,推导了散斑场的互相干函数表达式,进而得出接收面处的散斑尺寸大小和强湍流起伏的时延协方差函数表达式。数值分析了源相干长度、波长、湍流强度对互相干函数的影响。对理想漫射目标,接收面的散斑尺寸大小由束腰宽度、源相干长度和湍流强度确定,随着湍流强度的增加,散斑尺寸变小;在弱湍流区,散斑尺寸由源相干长度决定,当湍流增强时,散斑尺寸大小逐渐趋于一致。     

液晶大气湍流模拟器

提出平行取向液晶器件作为大气湍流模拟器(ATS)的应用,研制出平行排列TFT型二维阵列液晶湍流模拟器(LC ATS)．基于Zernike多项式模拟大气湍流的理论,在Zygo干涉仪上,利用此湍流模拟器产生Zernike模式面形,能够很好的产生Zernike多项式的前2~8项模式面形．并且选取前231项Zernike模式,进行湍流的计算模拟与液晶湍流模拟器的实验模拟,计算模拟与实验模拟的湍流结果比较接近,说明此类型液晶湍流模拟器可以模拟大气湍流.     

湍流路径积分参量与湍流大气中光的传播效应

根据光波在湍流大气中传播的理论分析了弱起伏条件下决定光波传播效应的折射率结构常数Ｃ＾２ｎ的各种路径积分参量之间的关系，导出了由光波的强度起伏所确定的等效折射率结构常数对计算大气相干长度与光波的到达角起伏，光束的扩展及漂移的相对偏差的表达式。针对折射率结构常数Ｃ＾２ｎ具有周期性，递减，递增和随     

大气湍流对空间目标偏振成像探测的影响

为研究大气湍流对空间目标偏振成像探测准确度的影响,构建了大气湍流影响下的偏振成像探测模型,并对大气湍流导致的空间目标偏振度探测偏差进行仿真分析.通过对分时和同时偏振成像方式进行仿真,发现大气湍流会对空间目标偏振成像探测准确度造成明显影响,且对分时偏振成像探测准确度的影响明显大于同时偏振成像方式.通过自适应系统校正部分低阶像差,能明显减小大气湍流对偏振成像探测准确度的影响.为了兼顾图像信噪比和大气湍流影响下的偏振成像探测准确度,给出了一种结合分时和同时成像方式的改进偏振成像探测方式,大气湍流对其的影响略大于同时偏振成像方式,但该方式图像信噪比明显优于同时偏振成像方法.另外仿真分析发现,采用多帧图像叠加能效减小大气湍流带来的空间目标偏振成像探测偏差,在使用分时偏振成像方式时效果尤为明显.     

湍流大气中光波闪烁的圆环孔径平均因子

利用弱起伏条件下球面波在大气湍流中传输的光强起伏(闪烁)理论和圆环孔径滤波函数,获得了圆环孔径平均因子的精确表达式。将圆环孔径平均因子关于一个无量纲参量(孔径半径与菲涅耳尺度的比值)拟合成2阶多项式,再找出多项式系数与孔径内外径之比的函数关系,获得了圆环孔径平均因子关于该参量和孔径内外径之比的函数关系式。通过误差分析确定了拟合关系式的适用范围,在此范围内,拟合式与精确式的相对误差小于25%。分别用Tatarskii谱和修正Hill谱分析了湍流内尺度对圆环孔径平均因子的影响,结果显示:在其他条件不变的情况下,内尺度越大,孔径平均效应相对越小。     

湍流大气中图像传输的信息量

分别从系统像的信息量和信息自由度的角度分析了大气湍流对相干和不相干照明光学系统成像质量和分辨率的影响。理论上，处于一定大气湍流条件下的相干照明系统存在着超出经典衍射极限的超分辨率。     

用于探测飞行目标的光电成像系统信噪比分析

在地基上用可见光CCD成像仪观测夜间天空被太阳光照明的飞行目标,目的是研究目标在飞行过程中的辐射特性(辐强度和辐亮度),并配合经纬仪确定方位和轨迹。CCD成像仪的信噪比是限制对目标探测的一个重要因素,也是衡量相机成像性能的重要指标。分析了典型太阳照明条件下设定参量CCD成像仪的信噪比,并得出典型信噪比与探测距离、光学系统有效入瞳直径的关系,为实用系统的设计提供了依据。     

Average intensity of flattened Gaussian beam in non-Kolmogorov turbulence

Based on the extended Huygens-Fresnel principle and the first-order approximation of wave structure function, an analytical expression for the average intensity of flattened Gaussian beam (FGB) in non-Kolmogorov turbulence has been derived. The variations of normalized intensity with some parameters, such as wave coherence length, Fresnel number, waist width and the order of FGB are investigated in detail.     

Echo-wave scattering characteristics of the diffuse target in the slant atmospheric turbulence

The extended Huygens–Fresnel principle is utilized to make analysis of the received intensity for laser beam propagation through the atmospheric turbulence in the slant path. For a diffuse target, the effects of the turbulence on the statistical parameters such as the mutual coherence function and the mean intensity are studied in detail. The influence of the incident wave radius and the distance of the incident beam on these parameters are discussed.     

干涉成像系统信噪比的统计分析

根据统计光学建立了干涉成像系统信噪比的理论模型,数值分析了干涉成像系统信噪比与系统参数之间的关系。分析结果表明:为了提高系统的信噪比,应提高信号光场强度与噪声光场强度之比,使参考光和测试光光强接近相等,降低系统中光学元件的数量和每个元件的偏差,使光源相干长度约为测试光和参考光间光程差的2～5倍。要使信噪比大于10,则要求系统中光学元件总偏差的标准差小于1/4波长。信噪比的统计理论模型可为干涉成像系统设计和干涉测量提供理论指导。     

倾斜离轴高斯-谢尔模型光束在大气湍流中通过猫眼光学镜头反射光的光强特性

本文研究了大气湍流和探测光空间相干性对倾斜离轴激光束通过猫眼光学 镜头反射光光强特性的影响. 研究表明: 由于光阑效应以及光束倾斜或离轴, 反射光光强出现振荡和非对称分布现象. 大气湍流不会改变其非对称性, 但湍流中其光强不再振荡. 当猫眼光学镜头存在微弱正离焦δ_max情况下, 轴上光强可达到最大值. 猫眼光学镜头焦距越大, 所需δ_max越大. 但是, 大气湍流和探测光相干性好坏都不会改变所需δ_max值. 在大气湍流中传输距离足够远时, 反射光强会成为离轴类高斯分布. 随着传输距离的增大, 相干性越差的探测光的反射光束扩展可以更小, 这与部分相干光自由空间传输规律完全不同. 探测光相干性越好, 其反射光强受湍流的影响越大, 但差异不大. 本文所得结果对激光主动探测的应用具有意义. 关键词： 猫眼光学镜头 大气湍流 部分相干光 光强     

干涉成像系统信噪比的统计分析

根据统计光学建立了干涉成像系统信噪比的理论模型,数值分析了干涉成像系统信噪比与系统参数之间的关系。分析结果表明：为了提高系统的信噪比,应提高信号光场强度与噪声光场强度之比,使参考光和测试光光强接近相等,降低系统中光学元件的数量和每个元件的偏差,使光源相干长度约为测试光和参考光间光程差的2~5倍。要使信噪比大于10,则要求系统中光学元件总偏差的标准差小于1/4波长。信噪比的统计理论模型可为干涉成像系统设计和干涉测量提供理论指导。     

基于似然比检验的红外小弱目标快速航迹起始方法

利用红外测量跟踪系统获取目标信号幅度信息,提出了一种基于序列似然比检验的小弱运动目标航迹快速起始方法。用动态2维分配算法关联量测-航迹,采用序列似然比检验衡量航迹质量,一旦似然函数比达到阈值则确认目标航迹。该方法可根据目标信噪比不同采取不同帧数来起始、确认目标航迹,做到信噪比越大起始帧数越少,目标航迹检测概率越高,而信噪比越小则起始帧数越多。理论分析和试验结果表明,该方法既能提高航迹起始速度,又能提高目标航迹检测概率,避免和解决了M/N逻辑法需要固定扫描帧数才能确认航迹的局限性。     

基于似然比检验的红外小弱目标快速航迹起始方法

利用红外测量跟踪系统获取目标信号幅度信息,提出了一种基于序列似然比检验的小弱运动目标航迹快速起始方法。用动态2维分配算法关联量测-航迹,采用序列似然比检验衡量航迹质量,一旦似然函数比达到阈值则确认目标航迹。该方法可根据目标信噪比不同采取不同帧数来起始、确认目标航迹,做到信噪比越大起始帧数越少,目标航迹检测概率越高,而信噪比越小则起始帧数越多。理论分析和试验结果表明,该方法既能提高航迹起始速度,又能提高目标航迹检测概率,避免和解决了M/N逻辑法需要固定扫描帧数才能确认航迹的局限性。     

一种单稳随机共振系统信噪比增益的数值研究

采用四阶Runge-Kutta数值求解方法, 发现一种单稳随机共振系统信噪比增益的随机共振现象, 并且在一定的条件下系统信噪比增益大于1.通过调节单稳随机共振系统参数可以改变信噪比增益.本文结果拓展了这类单稳的已有研究范围, 在信号检测与处理以及通信领域有着潜在的应用价值. 关键词： 单稳随机共振 信噪比增益 数值分析 非线性