海军航空工程学院电子信息工程系山东省信号与信息处理重点实验室 山东 烟台 264001
利用大气光束动态测试仪对近海面的光斑扩展进行实验测量，将海洋环境大气折射率起伏功率谱与传统Kolmogorov大气折射率起伏功率谱下的光斑扩展模型进行对比分析。结果表明，实测光斑扩展起伏幅度比海洋谱和Kolmogorov谱的光斑扩展起伏幅度大，而海洋谱下的光斑扩展理论计算值在使用了实测的内尺度数据后起伏幅度很小；随着大气折射率结构常数的增加，大气海洋谱光斑扩展模型较Kolmogorov谱光斑扩展模型更接近实测值；当链路距离为1 km时，海洋谱光斑扩展的理论计算值与实测值的差值为0.1~1.5 cm，当链路距离为2 km时，差值为0.1~1.8 km，相对误差均在0.1%~11.4%之间。
大气光学 近海面 大气湍流 光斑扩展 准直高斯光束 大气折射率起伏功率谱 激光与光电子学进展
2016, 53(7): 070105
1 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东 烟台 264001
2 山东省信号与信息处理重点实验室, 山东 烟台 264001
大气湍流引起的光强信号衰落严重影响无线光通信性能。利用大孔径闪烁仪分别对公路环境和近海面环境下大气湍流效应进行测试，在测得的大气折射率结构常数的基础上，对两种环境下无线光通信的衰落特性展开研究。分析了公路环境和近海面环境下大气折射率结构常数的差异，发现前者的湍流强度明显强于后者的湍流强度；在闪烁指数分别取最小值、平均值以及最大值时，研究了准直高斯光束在两种环境下衰落概率的变化特征，得出公路环境下光强信号的衰落程度明显比近海面环境下衰落程度要严重，同时还对衰落概率保持在10-6时，衰落阈值参数的取值情况进行了讨论。
无线光通信 大气湍流 公路环境 近海面环境 衰落特性
1 海军航空工程学院电子信息工程系, 山东 烟台 264001
2 山东省信号与信息处理重点实验室, 山东 烟台 264001
大气折射率结构常数(C2n)是衡量湍流强度的重要物理量之一。利用大孔径闪烁仪对烟台地区近海面环境下2014年1～6月份的大气折射率结构常数进行了测量，对实测数据进行频率计数、日变化以及月变化统计特性分析，并与其他地理环境下的C2n 值变化特征进行对比。统计分析对比结果表明：近海平面C2n 值主要集中分布在10-17~10-14 m-2/3 范围内，属于典型的中等偏弱湍流范畴；不同时段的C2n 值没有呈现出其他环境常见的“转换时刻”变化特征，且夜晚与白天的C2n 值无明显差别，日均值在10-16~10-14 m-2/3 范围内变化，同时结合标准差对测试期间C2n 数据的离散程度进行了详细的分析。
大气光学 大气湍流 近海面环境 闪烁仪 折射率结构常数 统计特性
1 海军海洋水文气象中心, 北京 100161
2 海军航行保证部, 天津 300042
3 61741部队, 北京 100081
通过在黄海北部某海域进行的海上大气光学湍流观测实验，对比分析了不同大气稳定度环境下四种大气光学湍流C2n计算模型的性能。针对中性和近中性环境下模型误差大的问题，基于温度折射率结构参数fT与稳定度的对应关系，利用实测数据和函数拟合，提出了一个新的fT函数形式。误差分析表明采用新的fT参数方案明显提高了C2n模型的计算精度，其性能大大高于其他几种计算模型。
大气光学 近海面 大气湍流 大气折射率结构常数 温度折射率结构参数 光学学报
2012, 32(11): 1101004
1 海军水文气象中心，北京100073
2 海军大连舰艇学院 军事海洋研究中心，辽宁 大连116018
3 水下测控技术国家重点实验室，辽宁 大连116013
基于近海面海气通量算法与抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型，评估最大探测距离(MIVR)，阐释蜃影出现的机制.通过数值分析以及海上对比试验验证，在相同的风速条件下，MIVR会随海气温差(ΔT)的减小而减小; 当海气温差ΔT不变时，随着风速的增大，MIVR逐渐减小; ΔT越小，MIVR的递减量越趋于平缓; MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的斜线，且MIVR随着高度参数的减小而递减; 通过实际海上试验验证，模型评估MIVR的准确率较高.
近海面 红外 负折射 探测距离 蜃影 near sea surface infrared subrefraction detection range mirage
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院研究生院, 北京 100049
大气湍流的复杂性以及利用光学手段测量近海面巨量时空范围内大气湍流的局限性,使得利用常规气象要素 估算近海面大气湍流成为目前描述巨量时空范围内大气湍流的一种可行的方法。从莫宁奥布霍夫相似 理论出发,结合Friehe等人在分析近海面光学湍流问题上对温度、风速以及湿度脉动的综合考虑,依 据19651997年,(10N21N, 110E120E)区域内 的常规气象要素,描述典型海域近海面大 气湍流特征。结果表明,南海海域近海面大气湍流的平均强度在10量级之间,湍流强度 随季节变化较为显著,总体上说,冬季南海大气湍流强度要大于夏季,而空间起伏不显著,滨海大气 湍流略大于公海大气湍流,但数值比较不显著。
海洋大气湍流 常规气象要素 南海 近海面 marine atmospheric turbulence routine meteorology factors South China Sea marine surface layer
1 海军大连舰艇学院 军事海洋研究中心, 辽宁 大连 116018
2 水下测控技术国家级重点实验室， 辽宁 大连 116013
基于几何光学和抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型，计算最大探测距离(MIVR)，并分析蜃影出现的成因。通过数值分析及海上试验的对比验证，结果表明：在相同的风速条件下，MIVR会随海气温差的增大而减小；当海气温差不变时，随着风速的增大，MIVR逐渐减小；海气温差越大，MIVR的递减量越趋于平缓；MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的直线，且MIVR随着高度参数的减小而递减；通过与试验数据的对比，模型评估MIVR的准确率较高。
红外探测 大气光学 近海面 负折射 蜃影 infrared system detection atmospheric optics near sea surface subrefraction mirage
1 海军大连舰艇学院军事海洋研究中心, 辽宁 大连 116018
2 山东胶南92771部队, 山东 青岛 266405
3 中国船舶重工集团公司960研究所水下测控技术国家级重点实验室, 辽宁 大连 116013
由于可见光和红外等光电设备对近海面（50 m范围内）的低空目标如海上舰船、掠海导弹和低空飞机进行跟踪探测时，受到大气折射效应影响显著，可导致探测距离的增大或者缩短，尤其是出现的蜃影现象，将增加系统的虚警概率，干扰对目标的跟踪。基于近海面海气通量算法与射线跟踪算法建立海上光电传输特征评估模型，并利用2009年11～12月在北黄海某海域开展的海上光电探测实验数据，实时评估了特征折射高度，最大探测距离等关键参数，仿真模拟了海上多目标图像，验证了模型的性能。结果表明，基于实时海洋气象环境信息，模型评估最大探测距离准确率较高，并且可以较准确地模拟不同距离上的目标图像。
大气光学 近海面 大气折射 探测距离 蜃影 模拟
