为了研究随高度变化的大气湍流外尺度对斜程路径点目标回波闪烁指数的影响，基于修正Rytov方法，将斜程路径下双基系统及单基系统点目标回波的闪烁指数模型拓展至中度及强起伏湍流区域。该模型不仅包含内尺度因素，而且考虑了随高度变化的外尺度因素。数值模拟结果表明：当湍流起伏较弱时，外尺度对于闪烁指数的影响远小于内尺度；但当系统处于中度及强起伏湍流时，随高度变化的外尺度因素的影响作用明显，不可忽略。在激光通信、激光探测等系统中，可利用该研究结果对系统所处湍流区域引起的闪烁效应进行预测，以调整系统至最佳配置。

大气湍流是影响光学成像系统分辨率不可避免的因素之一。为了研究大气湍流内外尺度、湍流轮廓线及探测高度对光学成像系统分辨率的影响，根据光学成像系统积分分辨率理论及修正Von Karman湍流谱，推导了斜程传输路径下考虑湍流内、外尺度的光学成像系统的分辨率积分公式。数值计算中应用ITU-R公布的随高度变化的大气折射率结构常数模型，结果表明：湍流内尺度对光学成像系统分辨率的影响要远小于湍流外尺度对分辨率的影响，而湍流内尺度又限制着外尺度对光学成像系统分辨率的影响；斜程传输时，湍流轮廓线的影响大于外尺度对积分分辨率的影响；光学成像系统分辨率在近地面受近地面大气结构常数的影响大，而当高度大于5 000 m时，光学成像系统分辨率受风速的影响大。

卫星上的角反射器在空间探测、跟踪目标时不可避免要受到大气湍流的影响，湍流效应会使光强产生明显的起伏，即光强闪烁，严重影响探测信号的质量。为了探索大气湍流的内外尺度对闪烁效应的影响，基于随高度变化的ITU-R大气折射率结构常数模型，应用受内、外尺度影响的湍流折射率起伏功率谱，对激光从发射机到角反射器和从角反射器到接收机双斜程路径回波的闪烁指数进行了研究，推导了反射器回波闪烁指数与菲涅耳率的变化关系。数值计算结果表明：在弱湍流区，湍流内尺度对回波闪烁指数的影响大于外尺度；在强湍流区时，随着外尺度的增大，回波的闪烁指数也在增加，且大于内尺度对闪烁指数的影响。

为了研究大气湍流的闪烁效应对合成孔径激光雷达成像的影响，基于Kolmogorov湍流谱模型，根据Mellin变换技术及随高度变化的大气湍流结构常数模型推导了大气湍流中激光波束斜程传输时接收机处波束的对数振幅方差；数值分析了不同目标高度、不同波长情况下对数振幅方差随传输距离的变化关系；利用此结果根据大气湍流中激光反射回波闪烁效应的概率密度函数对大气湍流中未经滤波的合成孔径激光雷达成像进行仿真，结果表明随着波束对数振幅方差的增加即湍流强度的增加，图像变得越来越模糊。特别当湍流接近饱和时，目标几乎无法识别，影响成像系统的分辨率。

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITUR大气折射率结构常数模型，考虑内尺度及从发射机到目标和从目标到接收机双斜程路径影响的条件下，应用修正Hill湍流折射率起伏功率谱，对反射器目标激光回波闪烁指数进行了研究。推导了回波闪烁指数随菲涅耳率的变化关系，数值分析了不同内尺度、传输距离、激光波长以及目标高度对回波闪烁指数的影响。结果表明：内尺度和目标高度对回波闪烁指数的影响要远大于波长和传输距离的影响。