光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法技术

光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法属于大气光学及系统仿真技术领域。现有技术未能真实反映大气湍流对光束的强度时间分布的影响。本发明专利技术其特征在于，在空间上，将所述随机湍流相位屏设置于z轴上的发射位置T

【技术实现步骤摘要】
光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法


[0001]本专利技术涉及一种光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法，属于大气光学及系统仿真


技术介绍

[0002]无线光通信的很多链路都要经过大气，大气环境对光信号会形成不利影响，例如，由于大气的湍流运动使大气折射率随机起伏，因此，光信号在大气信道中传输时会产生光束随机相位的随机变化、光束本身的随机漂移、光束能量在光束截面上的重新分布(畸变、展宽、破碎等)，进而在光信号接收系统探测面上出现对应现象，从而会使光信号探测信噪比降低、瞄准捕获跟踪系统工作不正常，最终导致通信突发错误，甚至中断。可见，大气对无线光通信的影响是无线光通信技术应用研究的关键问题。
[0003]若仅仅采用野外测量、重复实验等手段研究大气对无线光通信的影响，不仅消耗大量的人力、物力和财力，而且，鉴于大气本身的不确定性，很难完全准确地反映各种天气环境下的湍流运动。于是，在该
，出现了通过模拟仿真建立光束大气传输模型，在仿真过程既无大气、也无光束，均采用数值仿真方法模拟，由此研究大气对无线光通信的影响。在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法其特征在于：随机湍流相位屏的极坐标生成函数为：式中：α
n
为随机正态分布的复振幅，n＝1，2，...，N，α
n
的统计特性服从如下规律：＜α
n
＞＝0，＜α
n
α
m
＞＝0，其中：s
n
为复振幅α
n
的方差，m为介于1～N之间的任意一个数值，δ
mn
是两个方差的差值；为随机向量，服从概率分布且：通过改变复振幅α
n
、随机向量模拟各种天气环境下的大气湍流运动对光信号相位分布的改变，并且在模拟每一种天气环境的过程中，随机切换的随机湍流相位屏模拟变化中的大气湍流运动；光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真过程在一个等效仿真系统中进行，在所述等效仿真系统中，沿光束传播路径依次排列发射有限孔径(1)、发射光学系统(2)、随机湍流相位屏接收光学系统(3)、接收有限孔径(4)、光电探测器(5)；在空间上，将所述随机湍流相位屏设置于z轴上的发射位置T
x
到接收位置R
x
之间；在时间上，在发射位置T
x
对一个光脉冲的光强分布在t1～t
n
时间段内做n段展开，得到n个光束相位切片，n的值满足奈奎斯特采样定理；通过设置每个光束相位切片上的总光强及光强分布来模拟光信号时间域上的强度变化，随机湍流相位屏随机切换，所述n个光束相位切片依次在所述随机湍流相位屏处发生衍射，受到模拟大气湍流对光信号传输的随机影响，在接收位置R
x
，接收到n个对应的受模拟大气湍流影响强度分布发生变化的光束相位切片；对每一个接收到的光束相位切片分别进行光能量求和，得到单个光脉冲，将多个不同光脉冲串联起来，得到模拟大气传输后的瞬态传输相位及强度分布发生变化的光信号，完成光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真。2.根据权利要求1所述的光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法，其特征在于，随机湍流相位屏的极坐标生成函数中的复振幅a
n
的方差s
n
的表达式为：式中：C＝0.4897，r
c
为表征大气湍流强度的大气相干长度；N为空间频率采样数；K
n
、K
n
‑1为随机系数，随机系数K
n
的表达式为：式中：ξ为随机数，在区间[0，1]内均匀分布。3.根据权利要求1所述的光信号大气瞬态传输相位及强度分布变化仿真方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：于信，倪小龙，陈纯毅，刘智，董喆，
申请(专利权)人：长春光客科技有限公司，
类型：发明
国别省市：