相同关键词【折射率结构常数】论文列表 -- 中国光学期刊网

大气光学与海洋光学

基于新疆南山实测大气相干长度和等晕角的大气折射率结构常数反演计算

曹玉玺 ¹姚海峰 ^2,**张恒 ¹张雷 ^1,*[ ... ]陶小可 ⁴

作者单位

摘要

¹ 长春理工大学光电工程学院，吉林长春 130022

² 北京理工大学光电学院，北京 100081

³ 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林长春 130022

⁴ 32215部队

大气折射率结构常数

C_{n}^{2}

是反映湍流强度变化状况的重要大气参数。针对反演

C_{n}^{2}

时所需初始输入数据多、未运用单一类型数据反演的问题，提出一种以整层大气相干长度

r_{0}

和整层大气等晕角

θ_{0}

数据为输入反演

C_{n}^{2}

的新方法。基于广义的Hufnagel-Valley（HV）湍流模型，推导出

r_{0}

和

θ_{0}

之间的理论关系式，以新疆南山实测的

r_{0}

和

θ_{0}

数据为基础，反演计算得到广义HV模型的七个参数进而计算出

C_{n}^{2}

廓线，再将七个参数值代入推导出的

r_{0}

、

θ_{0}

理论关系式计算出单日

θ_{0}

值。仿真计算结果表明，拟合出的平均

C_{n}^{2}

廓线和单日

C_{n}^{2}

廓线，其变化趋势与香河模型相比，一致性较好，吻合度较高；单日计算

θ_{0}

值与实测

θ_{0}

值之间的日相关系数平均值达到了81.95%，最高达87%。该结果验证了所提方法的可行性，为研究

C_{n}^{2}

廓线的反演提供了参考。

大气光学大气湍流大气折射率结构常数大气相干长度等晕角

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激光与光电子学进展

2023, 60(21): 2101003

大气光学与海洋光学

利用多源测量数据实时估算整层大气光学湍流

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耿丹 ^1,*朱文越 ^2,3彭进先 ¹罗金鹏 ¹[ ... ]刘强 ^2,3,**

作者单位

摘要

¹ 63611部队，新疆库尔勒 841000

² 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室，安徽合肥 230031

³ 先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥 230037

综合利用微波辐射计、风廓线雷达、自动气象站、温度脉动仪及历史探空资料等多源测量数据可实时估算整层大气光学湍流。本文通过构建实时大气参数廓线，计算边界层高度，在边界层和自由大气层分别采用指数递减模式和Dewan外尺度模式估算大气折射率结构常数（

C_{n}^{2}

）廓线，拼接后积分实现了大气相干长度（

r_{0}

）的实时估算，并与相干长度仪实测

r_{0}

进行了对比。通过误差分析可知，

r_{0}

的模式估算值与实测值在大气层结不稳定状态均方根误差最小，相关性较好，在稳定和近中性状态均方根误差较大，相关性较差，尤其在近中性状态均方根误差最大。研究结果表明，利用多源大气测量数据，采用分层估算的方法实时估算整层大气光学湍流是可行的，具有一定的工程应用价值。

大气与海洋光学大气湍流多源测量数据大气湍流模式折射率结构常数大气相干长度

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光学学报

2023, 43(18): 1801003

光学遥感

利用气象火箭探测资料估算戈壁地区高空折射率结构常数廓线

耿丹 ^1,*赵增亮 ²范志强 ²吴作伟 ¹[ ... ]张向星 ¹

作者单位

摘要

¹ 63611部队, 新疆库尔勒 841000

² 北京应用气象研究所, 北京 100029

大气光学湍流严重影响光学系统的正常工作，大气折射率结构常数

C_{n}^{2}

廓线的获取是计算大气湍流影响效应的基础，而目前

C_{n}^{2}

廓线的实测与估算通常限于平流层底部以下，对于平流层中部以上的

C_{n}^{2}

廓线则研究较少。为了研究更高高度的

C_{n}^{2}

分布特征，利用戈壁地区气象火箭探测获取的常规气象参数，以30 km为界分两层估算了

C_{n}^{2}

廓线，在30 km以上，探索性地尝试了基于Tatarskii公式的参数化方案。研究结果表明：在30 km以下，估算的

C_{n}^{2}

数量级和变化趋势与历史数据较一致；在30 km以上，在假定满足均匀各向同性理论情况下，估算的

C_{n}^{2}

随着高度增加整体呈减小趋势且变化平稳，平均数量级从10^-20减小到10^-23。由于目前关于湍流的理论基础还不够完善，因此本文对30 km以上

C_{n}^{2}

的估算还仅仅是探索性的尝试，但为认识平流层以上

C_{n}^{2}

特性提供另一种思路与参考。

大气光学折射率结构常数湍流参数化气象火箭常规气象参数 atmospheric optics refractive index structure constant turbulence profile meteorological rocket conventional meteorology parameters

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大气与环境光学学报

2023, 18(2): 99

大气光学与海洋光学

利用超声风速仪阵列估算近海面光学湍流强度

下载：639次

张昊镓 ^1,2孙刚 ^1,*朱黎明 ^1,2张汉九 ^1,3[ ... ]李学彬 ¹

作者单位

摘要

¹ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室，安徽合肥 230031

² 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽合肥 230026

³ 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽合肥 230031

在中国南部热带海域，基于超声风速仪阵列测量的大气三维风速可计算得到速度结构常数

C_{v}^{2}

，结合折射率梯度可计算得到折射率结构常数

C_{n}^{2}

，其中温度和湿度对

C_{n}^{2}

的影响是通过折射率梯度体现。将超声单点虚温估算方法的计算结果作为标定，与本研究的超声风速仪阵列估算方法的144次计算结果进行相关性分析，得到平均相关系数为0.85，最高可达0.99，最低为0.71；通过误差分析，可得平均

|Δ l g C_{n}^{2}|

为0.3。研究表明：超声风速仪阵列能够捕捉高频光学湍流效应的变化情况，利用超声风速仪阵列估算近海面光学湍流强度可以从风速、湿度、温度等不同方面分析湍流效应，实现在无人值守情况下对光学湍流的连续、长期的全天候观测。

大气光学光学湍流超声风速仪风速结构常数折射率结构常数

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光学学报

2023, 43(6): 0601001

光纤光学与光通信

低空大气湍流对无线紫外光通信性能的影响分析

下载：763次

赵太飞 ^1,2,*张海军 ¹李咪娜 ¹李晖 ^1,2

作者单位

摘要

¹ 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西西安 710048

² 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室，陕西西安 710000

无线紫外光在大气中进行非直视散射通信时，大气微粒的散射和吸收作用以及低空大气湍流的变化会对紫外光通信（UVC）性能产生强烈的影响。建立了低空大气湍流无线紫外光非直视（NLOS）单次散射通信链路模型，通过计算机仿真分析了收发端范围、折射率结构参数、指向角等不同因素下NLOS散射通信的光强分布特性、信噪比、信号衰减等系统通信性能，以及高度变化对白天和夜间UVC的影响。仿真结果表明：不同高度湍流变化下昼夜间无线UVC性能存在一定差距，水平通信、垂直通信和斜程通信时：在夜间的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.09、1/2.16、1/2.03；在白天的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.07、1/2.15、1/1.96。夜间通信受湍流的影响更大，白天的通信性能比夜间好，湍流对垂直通信的影响较大。

光通信紫外光通信湍流信道大气折射率结构常数光强分布特性信号衰减

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光学学报

2022, 42(24): 2406001

大气光学与海洋光学

基于MAD光流计算近地面大气光学湍流参数

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郭一鸣 ^1,2,3吴晓庆 ^1,3,*青春 ^1,3刘庆 ^1,3[ ... ]胡晓丹 ^1,2,3

作者单位

摘要

¹ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室，安徽合肥 230031

² 中国科学技术大学，安徽合肥 230026

³ 先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥 230037

提出一种基于绝对中位值偏差（MAD）的光流计算方法，并用于计算近地面大气湍流折射率结构常数

C_{n}^{2}

。通过光流计算捕捉望远镜系统拍摄的前后多帧目标图像的抖动信息，得到传输路径上的到达角起伏方差均值，从而估算近地面大气湍流折射率结构常数。通过在合肥市进行了为期6天的观测实验，将模型估计的

C_{n}^{2}

均值与观测路径上温度脉动仪的实测结果进行充分对比，最终得到估算值与实测值的平均偏差（BIAS）、方均根误差（RMSE）、相关系数分别为-0. 0202、0. 2391、0. 8230，充分证明所提方法可以有效估算近地面大气湍流折射率结构常数，为基于图像反演大气湍流参数提供参考。

大气光学 MAD光流计算湍流到达角起伏方差大气湍流折射率结构常数

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光学学报

2022, 42(24): 2401006

大气光学与海洋光学

大气湍流对空基光学成像系统影响的仿真研究

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陈欣欣 ^1,2,3苑克娥 ^1,3,*时东锋 ^1,3黄见 ^1,3王英俭 ^1,3

作者单位

摘要

¹ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽合肥 230031

² 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽合肥 230026

³ 先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥 230037

基于光波大气传输理论，模拟了斜程大气路径下空基光学系统的成像过程，分析了不同条件下大气湍流对成像质量的影响，并与理论结果进行了对比。当系统口径小于大气相干长度时，分辨率随口径的增大明显提高，而在系统口径大于大气相干长度后，分辨率随口径的增大逐渐趋于一稳定值，最佳口径值为

2 r_{0}

（

r_{0}

为大气相干长度）。通过对不同折射率结构常数模型的仿真可以看出，随着传输距离的增加，最小可分辨长度先是逐渐增大，在传输距离大于50 km后，最小可分辨长度趋于一稳定值。由此可见，当传输距离小于50 km时，大气湍流对光学系统成像质量的影响较大。较弱的大气湍流对空基光学系统地面分辨率的影响为2~3 cm，而较强的大气湍流对空基光学系统地面分辨率的影响可达到7~10 cm。对流层顶的高空湍流对成像效果的影响较为显著，若不考虑此高空湍流的影响，分辨率可提升1.4倍左右。

大气光学大气折射率结构常数数值模拟成像质量最小可分辨长度分辨率

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光学学报

2022, 42(18): 1801002

大气光学与海洋光学

双向大气相干长度测量获取湍流模式及日变化分析

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仇陈祥 ^1,2,3侯再红 ^1,3靖旭 ^1,3,*何枫 ^1,3张巳龙 ^1,3

作者单位

摘要

¹ 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽合肥 230031

² 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽合肥 230026

³ 先进激光技术安徽省实验室, 安徽合肥 230037

大气相干长度是定量描述大气湍流强度的重要参数,提出一种通过对同一斜程路径进行双向大气相干长度测量、从而建立实时的湍流强度随高度的分布模式的方法,并进行了多日全天观测实验以验证所提方法。通过不同天气条件下得到的测量路径湍流强度时空分布的相互比较,以及对多日大气相干长度测量比值的统计分析,初步验证了所提方法的准确性。

大气光学大气湍流大气相干长度大气折射率结构常数模式分布特性

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光学学报

2022, 42(9): 0901002

大气光学与海洋光学

基于改进粒子群算法拟合大气光学湍流廓线模式的研究

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冯克涛 ¹李晓毅 ^1,*钱璇 ²吴乐华 ¹[ ... ]刘博 ³

作者单位

摘要

¹ 陆军工程大学通信士官学校，重庆 400035

² 中国科学院国家天文台，北京 100101

³ 中国人民解放军78092部队，四川成都 610036

提出一种改进自适应粒子群算法并将其应用于大气光学湍流廓线模式的拟合研究。为提高粒子群算法的寻优速度，避免陷入局部最优，提出一种改进的自适应粒子群算法。采用当前粒子与全局最优位置的距离来调控惯性权重系数，进行非线性自适应变化；采取对称线性变化思想设计自我学习因子和社会学习因子，实现了各阶段寻优重点的自适应改变。把改进的自适应粒子群算法引入到求解阿里地区广义Hufnagel-Valley湍流模式中，拟合得到该地区早晚和四季的湍流模式廓线。仿真表明，本文算法的判定系数均在0.997以上，这与探空获得的统计平均廓线保持一致。对比其他自适应粒子群算法，本文算法的收敛精度基本一致但速度更快。本研究为基于Hufnagel-Valley湍流廓线模式拟合提供了新方法。

大气光学大气折射率结构常数湍流廓线模式改进的粒子群优化算法

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激光与光电子学进展

2022, 59(5): 0501002

遥感与传感器

基于多普勒激光雷达的边界层内湍流参数估算封面文章

下载：853次

靳翔 ¹宋小全 ^1,2,*刘佳鑫 ¹云龙 ³邵士勇 ⁴

作者单位

摘要

¹ 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东青岛 266100

² 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东青岛 266237

³ 深圳市环境监测中心站, 广东深圳 518049

⁴ 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽合肥 230031

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数 $C_{n}^{2}$ 和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分析了时空变化特征,研究了各参数变化对 $C_{n}^{2}$ 的具体影响。折射率结构常数 $C_{n}^{2}$ 与垂直速度方差 $σ_{a}^{2}$ 有较强的相关性,相关系数一般在0.7以上。在白天湍流充分混合发展的情况下,湍流动能耗散率ε与 $C_{n}^{2}$ 相关系数一般达到0.5以上, $C_{n}^{2}$ 、 $σ_{a}^{2}$ 及ε的相关性体现了湍流在水平和垂直两个方向变化的一致性。这表明在缺乏温度压强数据情况下,基于温度压强模型估算 $C_{n}^{2}$ 是可行的。基于误差分析,温度梯度对 $C_{n}^{2}$ 的贡献率达28.84%、温度对 $C_{n}^{2}$ 的贡献率达30.12%,这要求在计算过程中尽量获取准确的温度廓线。结果对研究深圳地区地-气系统能量、物质交换和天气变化等具有借鉴意义。

大气光学大气湍流激光雷达折射率结构常数湍流动能耗散率

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中国激光

2021, 48(11): 1110001

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