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.     

海岸带混浊水域MODIS图像的大气校正

大气校正的精确度主要取决于气溶胶光学特性和漫射透过率等参数的精度.针对目前混浊水域上空气溶胶光学特性反演方法的缺点,给出了基于MODIS图像混浊水域上空气溶胶光学特性反演的新方法,论证了该方法的可行性,并给出了一组通过了验证的用来计算大气漫射透过率的参数.讨论了该技术用于海岸带混浊水域上空大气校正的可行性,可以为我国海洋和风云系列卫星资料的大气校正研究提供相关的技术基础.     

太阳高度角对图像能量的影响及其校正

在研究以太阳光为主的可见光波段的大气辐射传输过程中,成像时遥感器位置的变化导致了太阳高度角有所变化,从而使图像接收的能量有所不同。阐明了太阳高度角的基本概念并利用辐射传输模型Modtran5定量分析了不同太阳高度角对遥感器入瞳处能量的差别,在总结其他学者研究天顶角校正的基础上通过数值模拟的方法建立不同天顶角时刻的辐射能量同0°天顶角的辐射能量的关系模型,从而实现校正。校正后的入瞳处辐亮度同原0°天顶角辐亮度对比,结果相对误差小于1%,校正结果较为理想。     

激光大气传输数值模拟中对计算参量的选取

根据数值计算的抽样原则、传输介质的特性及传输效应等,对激光大气传输数值模拟中计算参量的选取进行了比较全面的分析,总结了选取计算参量时应遵循的基本要求.针对湍流效应、稳态热晕效应数值模拟中横向抽样网格间距和传输步长的选取分别进行了分析,并得到了这些计算参量与大气传输效应特征参量的关系,从而为激光大气传输的数值仿真提供依据.     

中国低空大气波导出现概率和波导特征量的统计分析

本文简要说明了我们对大气波导的统计方法，并对统计结果作了讨论和分析。文中详细讨论了中国低空大气波导在不同地区的出现情况，说明了它们在各地出现概率随季节月份的变化情况及日变化情况，还说明了悬空波导和贴地波导基本分布状况；对于波导顶高、强度、厚度、高度等特征量，主要给出了它们的平均值和波导在不同数值上的分布。结果表明，我国低空大气波导出现的高概率区是南部沿海、东南沿海、东部沿海和西北地区中部；我国的四大高原、天山以北和东北平原是无波导区；我国低空大气波导的顶高一般在地面上２０００ｍ以内，强度在０～２０Ｍ单位之间，厚度一般是１００～５００ｍ，高度是西北地区绝大部分为０米，沿海地区大多数超过３００ｍ。同时文中也讨论了我国低空大气波导的分布和我国各地的具体地理位置、气候条件的相关情况。     

海洋大气湍流对海军光电装备性能的影响

依据观测数据给出沿海地区低层大气湍流的季节及日变化特征,以误码率、角跟踪精度以及调制传递函数和分辨率等作为衡量包括光通信设备、光电探测设备以及光电跟踪系统在海洋大气湍流环境下的性能指标,在局地均匀、各向同性Kolmogolov湍流谱以及Rytov近似假设的条件下进行了分析.结果表明:以误码率指标衡量,光通信系统的有效作用距离大大缩短;在中等湍流强度下,光电成像探测设备的湍流受限MTF及分辨率与系统的衍射受限MTF及分辨率相比存在着显著的差异,海洋大气湍流对短波、中波红外成像设备的影响已经大于衍射受限的影响,而对于长波的影响并不显著;在中等湍流强度下,相位起伏引起的角跟踪误差将从几微弧度上升到二十几微弧度.     

红外靶标的研制及应用

提出了一种采用定量的红外源来代替实际红外目标的测量红外告警设备性能参数的一种试验方法．研制一种探照灯式定量红外靶标,论述了该靶标的原理、结构、标定、应用和计算方法．在实际应用中,采用该靶标测得了点源型红外侦察告警设备的作用距离、探测灵敏度等性能参数和现场测量大气透过率．该靶标也可作为模拟红外移动目标使用．     

基于CL-IPPM的单光源逆向调制自由空间光通信系统

在单光源逆向调制(modulating retro-reflecto r,MRR)自由空间光通信(free-space optical,FSO)系统中,光收发端在接收MRR 端上行 再调制信号时,会受到自身下行信号的串扰,导致系统误码率性能恶化。本文提出采用组合 逻辑(combinatorial logic,CL)反向脉位调制(inverse pulse position modulation,IP PM)方案来消除下行信号对上行再调制信号的串扰,进而降低单光源MRR FSO通信系统误码 率。本项研究设计了基于CL-IPPM的单光 源MRR FSO通信实验装置,进行了仿真及全双工通信实验。实验结果表明,使用CL-IPPM 方案的单光源MRR FSO系统增益约5dB。同时,光收发端和MRR端均采用IPPM时, CL-IPPM方案可获得较好的误码率性能。此外,本文利用微角锥棱镜阵列的伪相位共轭特 性来提升该系统的鲁棒性,将CL-IPPM方案与微角锥棱镜阵列结合应用于单光源MRR FSO 通信系统,可实现弱/中湍流强度下误码率为10－3以下的全双 工通信。     

利用激光雷达测量湍流强度廓线的研究

介绍了一种新颖的利用激光雷达测量湍流廓线的原理,通过对经过分层大气湍流的光束波面误差的测量,获取各分层大气湍流的相干长度,据此利用一定的算法反演湍流强度廓线.通过大量的实验,验证了通过测量波面误差获得大气折射率结构常数这种方法的可行性.提出了在一定近似条件下利用平面波积分方程的递推算法反演大气折射率结构常数,获得了较为满意的相似度,并且与球面波算法进行了比较,分析了各自的反演效果.     

组束激光大气传输远场功率密度的数值分析

从组束激光的耦合效率出发,对组束激光的输出功率进行了估计,结果表明该输出功率可以达到105瓦量级。基于此功率量级对组束激光的远场平均功率密度进行了分析,结果表明在弱湍流和热晕条件下,组束激光的有效作用距离约为km量级,具有一定的战术应用能力。