大气湍流对激光半主动制导精度的影响
大气湍流中的激光传输
使用适应性强的接收器
要点一
总结词
使用适应性强的接收器可以捕获更多信号，降低噪声和干 扰。
要点二
详细描述
在湍流大气中，光束的形状和强度可能会快速变化。因此 ，使用适应性强的接收器非常重要。这种接收器能够快速 响应光束的变化，并捕获更多的信号能量。此外，接收器 还应具有较低的噪声和干扰水平，以提高信号检测的准确 性。通过结合适应性强的接收器和适当的信号处理技术， 可以进一步改善激光传输的性能，提高通信和探测系统的 可靠性。
激光遥感技术能够实现高分辨率、高精度的目标成像，为地理信 息获取、资源调查等领域提供支持。
穿透性强
激光的波长较短，能够穿透一定厚度的云层和植被，因此在气象预 报、森林防火等领域有广泛应用。
实时监测
激光遥感技术能够实现实时、动态的目标监测，为灾害预警、环境 保护等领域提供及时的信息支持。
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大气湍流的特性
总结词
大气湍流的特性包括随机性、非线性和尺度变化等。
详细描述
大气湍流的随机性表现在流场中各点的速度和方向都是随机的，无法预测下一个时刻的状态。非线性则是指湍流 中各种物理量之间的相互作用是非线性的，导致流场的复杂性和混沌性。此外，大气湍流还具有尺度变化的特性， 从小尺度到大气边界层，湍流的作用范围广泛。
04
大气湍流中激光传输的改善方 法
提高激光功率
总结词
提高激光功率可以增强信号强度，减少 因大气湍流引起的信号衰减。
VS
详细描述
通过使用更高功率的激光器，可以增加信 号的能量，从而提高在湍流大气中传输的 信号强度。这有助于克服湍流引起的光束 漂移和扩展，降低误码率，提高通信和探 测系统的性能。
优化光学系统设计
大气湍流中的激光传输
n( p,T , ) 1 77.6(1 7.52 103 2 )( p / T ) 106
折射率结构常数Cn2: 描述折射率湍流强度的系数
强湍流 弱湍流 中等湍流
Cn2>2.5x10-13 Cn2<6.4x10-17 2.5x10-13>Cn2>6.4x10-17
近地面的大气湍流状态会随着地面状况和天气而有所变化。
大气湍流的成因
·
▶热力原因：地面的太阳加热使暖空气热泡 上升，形成湍涡。
▶动力原因：地面对气流的摩擦拖 曳力产生风切变，常常演变为湍流。
光波在大气中传播所呈现的一切性质的改变来源于空气折射率的影响，且 由于湍流介质的随机性和复杂性，我们都必须研究大气湍流折射率的问题。 在光学波段范围内，对流层（高度<17km）中大气的空气折射率可用下式 描述：
大气湍流中的激光传输
xXXXXXXXXX
背景和意义
由于激光特有的高强度、高单色性、高相干性、高方向性等 诸多特性，因此在激光通信中有着容量更大、波束更窄、增益 更高、抗干扰性更强和保密性更好等优点。 近年来，激光的近地应用，如激光通讯、激光测距、激光制导、 激光雷达等，已得到了很好的发展。
但大气湍流引起的折射率随机起伏导致激光束光场的随机变 化，严重限制了不同近地激光工程系统的使用性能。
4径或面积的变化。湍流大气中传 播的激光光斑在时刻漂移着，如果 我们长时间观测（或观察光斑的长 曝光照片），因光斑漂移引起的累 加效果会形成比瞬时光斑（短曝光 光斑）大得多的弥散斑，这通常称 为长时扩展。而湍流大气的影响也 会使激光束的瞬时光斑扩大，通常 称为短时扩展。
谢谢大家！
大气湍流对激光传输的影响
2
相位起伏和到达角起伏
大气湍流对高能激光系统瞄准精度的影响(英文)
大气湍流对高能激光系统瞄准精度的影响
赵 刚，邓万涛，夏惠军
(西南技术物理研究所，四川 成都 610041)
摘 要 ： 对于高能激光系统，由于普遍存在发射激光与探测跟踪的波长差，大气湍流成为了其瞄准精度 的影响因素之一，所以文中旨在研究大气湍流对高能激光系统瞄准精度的影响。采用高能激光系统的发 射激光轴和光电探测跟踪轴的角偏差表征瞄准精度的受影响程度，首先利用 Zernike 多项式法构造大气 湍流相位屏，然后通过角谱衍射理论建立激光传输模型，最后基于以上方法仿真分析了不同大气湍流强 度和不同跟踪成像波长两种情况下角偏差的变化情况。最终开展了相关的实验证实了上述仿真结果的 正确性。研究结果表明，在相同的湍流条件下，不同的跟踪成像波长会带来不同的角偏差,其中跟踪成像 波长与发射激光波长越接近，角偏差越小；而在同一探测跟踪波长条件下，角偏差随着湍流强度的增大 而增大。上述结果可对高能激光系统在工程应用中提升跟瞄毁伤能力提供重要的参考依据。 关键词： 高能激光系统； 瞄准精度； 大气湍流； 相干长度
第 48 卷第 S2 期 Vol.48 No.S2
红外与激光工程 Infrared and Laser Engineering
2019 年 9 月 Sep.2019
Influence of atmospheric turbulence on the pointing accuracy of high energy laser system
大气湍流对激光半主动制导精度的影响
大气湍流对激光半主动制导精度的影响
叶顺流;朱少岚;孙启兵;阎德科
【期刊名称】《激光与红外》
【年(卷),期】2010(040)006
【摘要】根据强度起伏导致的对数振幅方差和相位起伏导致的到达角方差,计算出由大气湍流引起的激光半主动制导跟踪系统的角误差,并通过专用软件仿真了大气湍流引起的角误差对激光半主动制导瞄准精度的影响.计算和仿真结果表明:大气湍流引起的跟踪误差可达几十微弧度,导致制导系统的瞄准精度下降10%左右.
【总页数】4页(P628-631)
【作者】叶顺流;朱少岚;孙启兵;阎德科
【作者单位】中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西,西安,710119;中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西,西安,710119;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西,西安,710119;中国科学院研究生院,北京100039;中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西,西安,710119;中国科学院研究生院,北京100039
【正文语种】中文
【中图分类】TN977
【相关文献】
1.目标反射特性对激光末制导精度的影响 [J], 张群兴;李广勇
2.高重频激光对激光半主动制导武器干扰技术研究 [J], 刘勇;彭晨
3.大气湍流对半主动激光制导中光斑检测精度的影响 [J], 李海廷;胡鑫;曾双;李少波;周国家;高志峰
4.目标倾角对激光末制导精度的影响 [J], 宋静
5.激光光斑抖动对激光半主动制导精度的影响 [J], 沈浩;祁载康
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大气光学介质对激光通信性能的影响分析
大气光学介质对激光通信性能的影响分析激光通信作为一种高速、高效的通信方式，正在被广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。
然而，随着通信技术的不断发展，大气光学介质对激光通信性能的影响也越来越受到关注。
激光在大气中传播时，会受到大气光散射、吸收和折射的影响，导致光束的传输受到衰减和扩散。
首先，大气光散射会使得光束在传输过程中产生多次散射，导致光的传输路径变长，增加了传输的损耗。
特别是在大气中含有大量的尘埃、气溶胶等颗粒物质时，光散射现象就会更为显著。
其次，大气对激光的吸收也会对通信性能产生重要影响。
在大气透明窗口范围内，激光通信的传输速率和传输距离受到大气分子吸收的限制。
当光束穿过大气时，水汽、二氧化碳等分子会吸收部分能量，导致激光的强度减弱，从而降低通信速率和传输距离。
此外，大气折射对激光通信的影响也不容忽视。
大气折射会导致光束的传输路径发生偏折，从而使得激光通信中的光束对准度变差。
尤其是在大气层中存在温度和湿度等变化时，大气密度分布不均匀，从而引起大气折射率的变化，进而影响光束的传输特性。
针对以上问题，科学家和工程师们采取了一系列措施来改善激光通信的性能。
首先，对于光束传输路径中的大气光散射，可以通过提高激光的空间相干性和波束质量，减少散射现象的发生。
其次，通过选择适当的频率和波长，可以避免大气分子吸收的影响。
此外，利用自适应光学系统、大气折射补偿技术等，可以有效减小大气折射对通信性能的影响。
除了大气光学介质的影响外，激光通信还面临其他一些挑战。
例如，大气湍流现象会引起光束的波前畸变，进而导致信号传输中的相位失真和功率损耗。
此外，气象条件的突变，如大雾、雨雪等天气现象，也会对激光通信的传输质量产生重大影响。
综上所述，大气光学介质对激光通信性能具有重要影响。
充分认识和理解这些影响，采取相应的技术手段和改善措施，可以提高激光通信系统的传输速率和稳定性，拓展其应用领域。
随着科学技术的不断进步，相信激光通信将在未来更加广泛地应用于各个领域，为人们的通信带来更加便利和高效的体验。
大气散射对激光制导武器对抗态势构建影响研究
龙源期刊网
大气散射对激光制导武器对抗态势构建影响研究
作者：张岩岫王志清刘立武梁冬明徐天野
来源：《现代电子技术》2012年第21期
摘要：从半主动激光制导武器科研试验态势构建出发，简要介绍了激光角度欺骗干扰体
制和原理，利用制导激光信号在近地大气中传输的米氏散射模型，定量计算了激光全路径后向散射辐射照度分布，分析了后向散射激光对半主动激光制导武器试验态势构建的影响，最终给出装备布设距离的具体要求。
关键词：大气散射； Mie散射；半主动激光制导；辐射照度
0 引言
半主动激光制导武器由于技术成熟、制导精度高、成本低等特点被各国军方大量装备，随之而来的激光对抗系统也取得了长足发展。
对激光制导武器的有源干扰主要采用欺骗式激光干扰、高重频激光干扰及大功率激光干扰等，欺骗式干扰由于对激光器功率要求较低且可将制导武器诱偏至预计假目标处而被广泛采用。
在对激光干扰系统进行检验、鉴定的科研试验中发现，激光干扰设备、照射激光源（制导激光信号源）和制导导引头三者不同布局，往往对干扰效果有着不同程度的影响。
而这种影响的根本原因在于激光在大气中传输时会受到近地气溶胶粒子的散射和吸收，大气散射有前向散射和后向散射两种，如果在某种特定布局和气象条件下被气溶胶粒子散射回来的激光能量超过制导导引头的探测灵敏度，便会造成制导导引头无法正常跟踪预攻击目标，从而对试验结果造成影响。
本文正是基于这方面的考虑，定量计算大气散射辐射照度的空间分布，并对该类试验态势构建提出具体要求。
1 欺骗式激光干扰原理分析
1.1 角度欺骗干扰原理及对抗态势。
大气湍流效应对激光传输影响的仿真研究
大气湍流效应对激光传输影响的仿真研究郭惠超;孙华燕;吴健华【摘要】针对大气湍流效应对半导体激光光束远场光束质量的影响进行仿真研究。
首先理论分析泽尼克多项式产生的相位屏及指数高斯光束通过湍流大气传输后的光斑畸变情况；然后利用M atlab软件对相位屏及单束、多束半导体激光光束通过相位屏后的光斑光强分布进行仿真，并采用不均匀度指标对远场光束质量进行评价；最后指出多光束并合方法是抑制大气湍流效应影响的有效方法，对构建激光主动照明成像系统具有指导意义。
%This paper mainly simulates the irradiance distribution changes of laser beam through the atmosphere .First ,it uses Zernike polynomial to produce a random phase screen and analyzes the spot changes through atmospheric transmission ,then uses Matlab software to simulate the random phase screen and the spot changes through the atmosphere transmission ,and analyzes the spot by uni-formity ,finally gets the conclusion that the multi beam combining is a useful method to improve the effectiveness of laser atmosphere transmission ,and it is significant to construct the laser light image system .【期刊名称】《装备学院学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P116-119)【关键词】激光传输;大气湍流;泽尼克多项式;相位屏【作者】郭惠超;孙华燕;吴健华【作者单位】装备学院光电装备系，北京 101416;装备学院光电装备系，北京101416;92853部队【正文语种】中文【中图分类】TN241大气湍流是大气的一种重要运动形式,它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度。
大气对激光传输的影响
第19 卷第1 期2007 年3 月光散射学报THE JOUR NAL OF L IGHT SCATTERIN GVol119 No11March1 2007文章编号:100425929 (2007) 0120043206大气对激光传输的影响ΞΞΞ刘波涛(海军工程大学兵器工程学院, 湖北武汉430033)摘要: 本文分析了激光传输过程中大气这一传输介质对其的影响,由大气的成分出发,采用辐射传输理论描述了大气介质的吸收和散射特性,着重分析了其中对辐射影响最大的两种因素,即大气消光和大气湍流。
并建立了大气传输系统的传递函数模型。
最后通过LOWTRAN 模拟软件包对本文所得的模型进行评估。
关键词: 大气传输特性; 大气湍流; 大气消光中图法分类号: TN92911 文献标识码: AThe Attenuation of Laser in the AtmosphereL IU Bo2tao( N av a l U niversit y o f E ngineering , Enginee r ing Instit ution of Weapon ,Hubei Prov . , W u han 430033 , China)Abstract : The attenuation of laser through the atmosphere is analyzed. Atmosphere absorption and scattering are described by radiation propagation theory. We analyze air extinction and air on flow on emphasis which are the most important factors to the absorption of radiation propa2 gation. The atmospheric t ransfer function model is constructed. At last , we evaluate this func2 tion model with the help of LOW TRA N software.Key words : Atmospheric propagation characteristic ; A ir on flow ; Air extinction1 大气的结构与对激光的影响随着光电成像技术的发展,远程摄像应用越来越广泛。
大气光学介质对激光传输的影响研究
大气光学介质对激光传输的影响研究激光技术作为一种高度聚焦的光束传输技术，在军事、通信、医疗等领域有着广泛的应用。
然而，在大气传输过程中，激光束会受到大气光学介质的影响，从而降低传输效率和质量。
因此，深入研究大气光学介质对激光传输的影响，对于提高激光传输技术的稳定性和可靠性具有重要意义。
大气光学介质主要包括大气湍流、大气吸收和大气散射。
其中，大气湍流是激光传输中最主要的影响因素之一。
湍流的存在会引起光束的弯曲、扩散和弥散，从而导致光束的能量损失和衍射效应的发生。
为了减少湍流对激光传输的影响，研究人员通常采用自适应光学技术，即通过实时监测并校正大气湍流引起的相位畸变，使激光束能够更准确地传输到目标区域。
除了大气湍流外，大气吸收也会对激光传输产生重要影响。
大气中水蒸气、雾霾等成分会吸收激光束的能量，从而导致光束的衰减和能量损失。
针对这一问题，研究人员通常采用频率调制和波长调制等技术来减少大气吸收对激光传输的影响。
此外，多光束合成技术也被广泛应用于激光通信中，通过将激光能量分成多个小光束进行传输，可以降低相邻光束间的干扰和衰减。
大气散射是另一个重要的光学现象，会对激光传输造成干扰和衰减。
大气散射可以分为弹性散射和非弹性散射两种形式。
弹性散射是指光束与大气中分子和粒子相互作用后，沿原来方向散射出去，不引起光束能量的损失。
而非弹性散射则会导致光束吸收和能量损失。
因此，精确研究大气散射的性质和机制，对于减少散射对激光传输的干扰具有重要意义。
同时，开发新型的散射补偿技术也是提高激光传输效率的关键。
除了以上介绍的大气光学介质对激光传输的影响外，大气温度、湿度、气压等气象因素也会对激光传输造成一定的影响。
高温和高湿度会导致大气中水蒸气含量增加，进而增加大气吸收和衰减；气压变化会影响大气湍流的强度和分布。
因此，准确地感知和监测大气的气象因素，对于预测和优化激光传输效果至关重要。
综上所述，大气光学介质对激光传输的影响并不容忽视。
湍流大气中激光波束目标回波特性
湍流大气中激光波束目标回波特性湍流大气中激光波束目标回波特性激光雷达技术是一种重要的远程目标检测手段，广泛应用于军事、安全、环境监测和自动驾驶等领域。
然而，湍流大气对激光波束的传播和目标回波产生了很大的影响，导致目标回波信号的损失和失真。
因此，研究湍流大气中激光波束目标回波特性具有重要的理论和实际意义。
湍流大气是由于气流混合和不规则温度分布引起的，它的特点是空间和时间上的波动和不稳定性。
当激光波束穿过湍流大气时，会受到湍流的折射、散射和吸收，导致波束的传输损耗和畸变。
湍流大气对激光波束传输的主要影响因素包括湍流强度、相关尺度、湍流内外尺度比例以及湍流脉动等。
这些影响因素的复杂性使得激光波束的传输特性变得难以预测和控制。
在湍流大气中，激光波束与目标交互作用后，会产生目标回波信号。
目标回波信号包含了目标物体的特征信息，如位置、形状、尺寸等。
然而，湍流大气中激光波束的传输损耗和畸变影响了目标回波信号的强度和形态，使得目标信号难以被准确捕获和分析。
因此，研究湍流大气中激光波束目标回波特性对于提高激光雷达系统的性能至关重要。
目前，研究者们对湍流大气中激光波束目标回波特性进行了广泛的研究。
一方面，他们通过数值模拟和实验验证的方法，研究了湍流大气对激光波束的传输损耗和畸变的影响规律。
另一方面，他们通过改进激光雷达系统参数、引入自适应光学技术、应用信号处理算法等手段，尝试对湍流大气中的激光波束目标回波进行增强和矫正。
研究结果表明，在湍流大气中激光波束目标回波特性受到湍流强度和相关尺度的显著影响。
随着湍流强度的增加，目标回波信号的强度减弱，信噪比下降。
湍流相关尺度的增加会增加目标回波信号的时间相关性，导致回波信号的畸变和模糊。
此外，湍流脉动也会影响目标回波信号的相位和强度分布。
针对湍流大气中激光波束目标回波的特性，研究者们提出了一些应对策略。
一是改进激光雷达系统的参数设计，如增加激光功率、优化激光发射波形、改进接收系统灵敏度等，以增强目标回波信号。
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引起 的激光 半 主动制 导跟踪 系统 的角误 差 ， 并通 过专 用 软件 仿 真 了大 气湍 流 引起 的角误 差 对 激光 半主 动制 导瞄准 精度 的影 响。计 算和仿 真结 果表 明 ： 气湍 流 引起 的跟踪 误 差 可达 几 十 大
微 弧度 ， 致制 导系 统 的瞄准精度 下 降 １ ％ 左右 。 导 ０
大 气 湍 流对 激 光 半 主动 制 导 精 度 的影 响
叶顺流 ， 少岚 孙启 兵 －阎德 科 朱 ， ． ， ，
（． １ 中国科学院西安光学精密机械研究所 ， 陕西 西安 ７ ０ １ ；． １ １９ ２ 中国科学 院研究生院 ， 北京 １ ０ ９强度 起伏 导致 的对 数振 幅方差 和相位 起伏 导致 的到 达角 方差 ， 根 计算 出由大气湍 流
１ 引 言
流 的影 响不可 忽视 ， 特别 是 在 低 仰 角实 时 跟 踪情 况 下， 跟踪 系统往 往 会 脱 靶 。这 是 由于在 求 解 角脱 靶 量 时假定 光斑 本身 的强 度分 布是均 匀 的或呈 高斯分 布， 四个 象 限上光 强 的不 同仅 是 由于分 配 的份额 即 角位 置不 同 ， 实 际上 大 气 湍 流 造成 光 斑 的相位 起 但 伏 和光 强 的 随 机分 布 Ｊ 。所 以研 究 大 气 湍 流 对 激 光半 主 动制导 精度 的影 响对 国防建 设具有 重要 的现
第４ 卷 ０
第６ 期
激 光 与 红 外
Ｌ Ｅ ＡＳ Ｒ ＆ Ｉ ＲＡＲＥ ＮＦ Ｄ
Ｖ １４ Ｎ ． ｏ ． ０， ｏ ６
２ １ ６月 ００年
Ｊ ｎ ，０１ ｕ ｅ２ ０
文章编号 ：０ １ ０ ８ ２ １ ）６０ ２ －４ １０ － ７ （０ ０ ０ － ８０ ５ ６
・
光 电对抗 ・
关 键词 ： 光半 主动制 导 ； 激 强度起伏 ； 位起伏 ； 踪误 差 ； 相 跟 瞄准精度
中图分 类号 ：Ｎ ７ Ｔ ９７ 文献 标识 码 ： Ａ
Ｉ ｆｕ ｎｃ ｆａ ｍ ｏ ｐ ｅ ｉ ｕｒ ｕ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｎ ｌ ｅ ｅ ｏ ｔ ｓ ｈ ｒｃ ｔ ｂ ｌ ｎ ｅ ｏ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｓ ｍ ｉａ ｔｖ ａ ｅ ｕ ｄ ｎ ｅ ｅ － ｃ ｉｅ ｌ ｓ ｒ ｇ ｉ ａ ｃ
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