【技术实现步骤摘要】
一种基于U
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Net网络的大气湍流相位提取方法
[0001]本专利技术涉及一种基于U
‑
Net网络的大气湍流相位提取方法，属于无波前传感自适应光学领域。
技术介绍
[0002]自由空间相干光通信技术是以光为信息载体，以大气为传输通道的无线通信方式，因其具有数据容量大、通信速率高等突出技术优势，被认为是突破现有高速通信瓶颈的重要技术手段。然而，光信号在大气中传输时，会受到气体分子及气溶胶粒子的影响，如对光信号的吸收、散射而导致的光功率衰减以及大气湍流引起的光束闪烁、弯曲等。其中，以大气湍流对光信号传输的影响最为显著，光信号在通过湍流大气时会产生波前畸变和相位起伏，造成光强闪烁、散斑、到达角起伏等负面效应，严重影响传输光束的质量，从而降低自由空间相干光通信系统的性能。
[0003]目前，无波前传感自适应光学因其成本低、结构简单等突出技术优势成为近年来大气湍流抑制、提高自由空间相干光通信系统通信质量的主要研究方向之一。无波前传感自适应光学的最大特点就是通过优化算法直接控制波前校正器对波前...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于U
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Net网络的大气湍流相位提取方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤1，基于功率谱反演法与相位
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光强公式，建立信号光波经大气湍流传输后的波前相位与光强分布的定量模型，为U
‑
Net网络训练提供海量精确样本；步骤2，根据步骤1提供的海量精确样本对U
‑
Net网络进行有监督式的训练；步骤3，基于步骤2得到的训练后的网络，构建基于U
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Net网络的大气湍流相位提取模型，形成基于U
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Net网络的实时高精度大气湍流相位提取方法。2.根据权利要求1所述的一种基于U
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Net网络的大气湍流相位提取方法，其特征在于：所述步骤1的具体过程为：基于功率谱反演法产生大气湍流随机相位屏：首先生成一个频域内零均值、单位方差的Hermitian复高斯随机数矩阵R(k
x
,k
y
)，然后用符合大气湍流Kolmogorov谱的功率谱密度函数F
φ
(k
x
,k
y
)对其进行滤波，再进行逆傅里叶变换得到大气湍流随机相位屏φ(x,y)，即其中，x和y为空域内取样间隔的n倍，n为整数；k
x
和k
y
为波数域内取样间隔的m倍，m为整数；常数C来自标度因子(Δk
x
Δk
y
)
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，是控制相位屏方差的调节常数；模拟出大气湍流随机相位屏后，将信号光大气传输用多层相位屏模型来处理，就是将连续的随机介质分割为一系列厚度为Δz的平行薄片，每一片引起的相位调制可以看作一个位于该片中心的无线薄的相位屏；信号光经相位屏z
i
调制，然后在自由空间中传播至下一个相位屏z
i+1
的位置，每次传输仅改变光波的相位而不影响其振幅；把信号光传输路径Z分为N段，并把每个相位屏分为N
×
N个网格，每个网格的宽度为Δx，则根据相位
‑
光强公式Z
i+1
的光场为：其中，f和f<...
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