各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光傳播若干特性研究

《各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光傳播若干特性研究》是依託北京航空航天大學，由崔林艷擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光傳播若干特性研究
• 外文名：Study on some characteristics of light propagation in Anisotropic non-Kolmogorov atmospheric turbulence
• 依託單位：北京航空航天大學
• 項目負責人：崔林艷
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

研究各向異性非Kolmogorov大氣光學湍流特性，通過推廣各向同性非Kolmogorov大氣湍流折射率起伏譜理論模型，獲得各向異性非Kolmogorov大氣湍流折射率起伏譜理論模型，考慮大氣湍渦尺度空間分布方向差異性、大氣湍流內、外尺度、大氣湍流譜指數等大氣湍流參量的影響。基於各向異性非Kolmogorov湍流折射率起伏譜理論模型，利用Rytov近似理論和修正Rytov理論，推導近似水平和近似垂直路徑下弱起伏和中強起伏各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光波到達角起伏方差理論模型和光強起伏方差理論模型。基於Taylor湍流凍結假設獲得各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光波到達角起伏時間能量跨禁陵譜理論模型和光強起伏時間能量譜理論模型，考慮各向異性大氣湍流參量及光傳播路徑影響。最後，通過數值模擬研究各向異性非Kolmogorov大氣湍流中光傳播特性。

結題摘要

大氣湍流是降低雷射通信、遠距離光電成像目標探測、地對空觀測成像等系統性能的主要原因之一。隨著理論研究的深入和大氣湍流探測技術的發展，儘可能真實地考慮大氣湍流狀況是大氣光學湍流特性研究的趨勢。本項目以各向異性乃譽灑非Kolmogorov（簡稱N-K）大氣光學湍流為研究對象，開展了各向異性N-K大氣湍流中光傳播特性理論建模研究工作。研究建立了能更好表征各向異性N-K大氣湍流中湍渦統計分布的折射率起伏譜鞏櫃模型，即提出建立了綜合考慮了湍渦尺度分布方向差異性、有限湍流內、外尺度、湍流譜指數等湍流參量的各向異性廣義指數湍流譜模型和各向異性廣義Von Karman湍流譜模型。 結果表明所建立的湍流譜模型在慣性區間和已有模型具有較好的一致性，而在耗散區間能更好地表征有限湍流內尺度引起的快速衰減現象，這與真實院姜采大氣湍流情況更為吻合。此外，研究了弱起伏和中強起伏各向異性N-K大氣湍流中光傳播特性理論模型，建立了適用於弱起伏和中強起伏各向異性N-K大氣湍流效應理論模型，綜合考慮了湍渦尺度分布方向差異性、有限湍流內、外尺度、湍流譜指數等湍流參量。結果表明，隨著各向異性係數的增大，各向異性N-K大氣湍流對光傳播所產生的影響會減弱。同時，湍流內尺度和湍流外尺度分別對各向異性N-K大氣湍流中光波強度起伏和光波到達角起伏產生重要影響，該結論與經典的各向同翻囑棄性大氣湍流下的結論具有較好的一致性。本項目以研究各向異性N-K大氣湍流中光傳播機理為目標，探索了各向異性湍渦對光傳播影響規律，將為光電系統設計、技術參數制戀習射符甩廈悼殃訂、論證及其性能評估提供理論依據和技術支撐。