Изложены вопросы расчёта световых полей на локационных трассах в рассеивающих и случайно-неоднородных средах. Рассмотрены основные модели сигналов и атмосферных помех (аддитивных и мультипликативных). Отражена специфика распространения высокоэнергетического лазерного излучения в атмосфере. Проанализировано влияние атмосферы на энергетические и точностные характеристики лазерных локационных систем. Приведены методы оперативного контроля оптической обстановки на трассе локации и адаптивно-компенсационные методы приёма.

Для инженерно-технических работников, специализирующихся в области оптической локации, атмосферной оптики, астрономии.

Создание систем оптической локации, использующих атмосферный канал, немыслимо без всестороннего учёта свойств входных сигналов. Эго обусловлено тем, что атмосфера, искажая зондирующий сигнал и вызывая появление различного вида помех на входе приёмного устройства, ограничивает технические возможности оптических систем. Ясно, что в этих условиях успех как анализа, так и синтеза систем в значительной мере определяется тем, насколько полно построена модель сигналов и помех, действующих на систему.

В настоящее время уже имеется ряд монографии, посвящённых проблеме переноса лазерного излучения в рассеивающих и случайно-неоднородных средах. Однако сведения о характеристиках оптических сигналов на трассах с отражением, необходимые для проектирования лазерных локационных систем, не систематизированы.

В связи с этим возникла необходимость рассмотреть с единых методологических позиций круг вопросов, связанных с расчётом световых полей на локационных трассах в атмосфере. Это диктуется также требованиями повышения точности и помехозащищённости систем лазерной локации при их работе в реальных условиях земной атмосферы. Здесь приходится принимать во внимание состояние локационного канала (наличие аэрозольных слоёв, флуктуации показателя преломления, неоднородность и характер отражения лоцируемой поверхности), а также учитывать параметры локатора (режим работы источника, когерентность и поляризацию зондирующего пучка и т. д.) и характер взаимодействия лазерного излучения с атмосферой.

В книге поставлены следующие основные задачи: изложить с единых позиций методы расчёта характеристик сигналов и помех; разработать модели сигналов и помех, пригодные для анализа и синтеза систем лазерной локации; показать, как можно применить результаты теории к расчёту энергетических и точностных характеристик лазерных локационных систем; рассмотреть методы оперативного дистанционного контроля оптического состояния атмосферы на трассе локации; показать возможности адаптивно-компенсационных методов приёма…

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предисловие	3
Список основных обозначений	4

Г л а в а 1
Элементы локационной схемы и их модели	9

1.1. Модели лазерного источника и приёмного устройства	10
1.2. Модели отражающей поверхности	14

Г л а в а 2
Модель атмосферного канала	I5

2.1. Оптические характеристики аэрозольной атмосферы	18
2.1.1. Приземный слой	18
2.1.2. Облака и туманы	23
2.1.3. Модель высотного распределения оптических
характеристик аэрозольной атмосферы	25
2.2. Оптические характеристики турбулентной атмосферы	36

Г л а в а 3
Методы расчёта световых полей на трассе с отражением	41

3.1. Расчёт световых полей в рассеивающих средах	41
3.1.1. Приближённые методы	41
3.1.2. Численные методы	45
3.2. Методы расчёта световых полей в случайно-неоднородных
средах	48
3.3. Описание формирования изображения ламбертовского
источника методами теории когерентности и фотометрии	51

Г л а в а 4
Структура локационного сигнала. Энергетические
характеристики	54

4.1. Характеристики эхо-сигнала в турбулентной атмосфере	54
4.2. Эффект усиления эхо-сигнала в турбулентной атмосфере	62
4.3. Характеристики эхо-сигнала в аэрозольной атмосфере	68

Г л а в а 5
Структура локационного сигнала. Флуктуационные
характеристики	81

5.1. Флуктуации центра тяжести изображения	81
5.2. Флуктуации интенсивности эхо-сигнала	87
5.3. Усиление флуктуации и сохранение пространственной
корреляции интенсивности при совмещённых трассах
локации	93
5.3.1. Относительная дисперсия интенсивности	93
5.3 2. Коэффициент пространственной корреляции
интенсивности	99
5.3.3. Усредняющее действие приёмника излучения	104

Г л а в а 6
Структура помехи обратного рассеяния	107

6.1. Распределение интенсивности помехи обратного
рассеяния в плоскости приёмника излучения	107
6.2. Мощность помехи обратного рассеяния	112
6.2.1. Приближение однократного рассеяния	112
6.2.2. Малоугловое приближение	114
6.2.3. Приближение двукратного рассеяния	116
6.3. Статистические характеристики помехи обратного
рассеяния	123

Г л а в а 7
Структура фоновых помех	128

7.1. Фоновые помехи. Безоблачная атмосфера	128
7.2. Фоновые помехи. Облачная атмосфера	135

Г л а в а 8
Поляризационная структура сигнала и помехи	139

8.1 Элементы теории поляриметрии	139
8.2. Поляризационные характеристики рассеивающих сред	143
8.3. Применение метода Монте-Карло для расчёта
поляризационной структуры эхо-сигналов	146
8.4. Поляризационные характеристики сигналов обратного
рассеяния при моностатическом зондировании.
Приближение двукратного рассеяния	153
8.5. Деполяризация отражённых сигналов от различных
метеообразований и подстилающих поверхностей.
Экспериментальные данные	163

Г л а в а 9
Нелинейные оптические эффекты в атмосфере	167

9.1. Общая характеристика нелинейных оптических
эффектов	167
9.2. Тепловое расплывание и самоотклонение интенсивного
лазерного пучка в поглощающей атмосфере	169
9.2.1. Исходные уравнения	169
9.2.2. Нелинейное распространение одиночных импульсов
и их последовательности	172
9.2.3. Самоотклонение и расплывание структуры лазерных
пучков при сканировании или боковом ветре	176
9.3. Эффекты нелинейного взаимодействия интенсивного
света с атмосферным аэрозолем	179
9.3.1. Формирование каналов радиационного просветления
в замутнённой атмосфере	179
9.3.2. Самовоздействие интенсивных лазерных импульсов в
условиях взрывного испарения поглощающих капель
аэрозоля	184
9.3.3. Нелинейное светорассеяние и оптический пробой в
атмосфере с твёрдыми частицами аэрозоля	187

Г л а в а 10
Влияние атмосферы на энергетические и точностные
характеристики оптико-локационных систем	191

10.1. Характеристики обнаружения оптическогб сигнала	191
10.2. Точность измерения задержки сигнала	196
10.3. Точность измерения углового положения источника
излучения	198

Г л а в а 11
Оперативный контроль параметров атмосферного канала
методами лазерного зондирования	207

11.1. Определение прозрачности и профилей коэффициентов
аэрозольного рассеяния на локационной трассе	207
11.1.1. Метод интегрального накопления	210
11.1.2. Метод асимптотического сигнала	211
11.2. Методы определения метеорологических параметров
атмосферы	215
11.2.1. Корреляционный метод определения скорости и
направления ветра в атмосфере	216
11.2.2. Определение профилей влажности атмосферы	221
11.2.3. Определение профилей температуры в атмосфере	225
11.3. Метод определения параметра турбулентности C²_n,
основанный на рассеянии света атмосферным аэрозолем	229

Г л а в а 12
Адаптивно-компенсационный приём сигналов лазерной
локации	234

12.1. Основные схемы адаптивных систем при активной
лазерной локации	234
12.2. Теоретические основы работы систем когерентной
оптической адаптивной техники	238
12.3. Эффективность алгоритмов фазовой коррекции в системах,
работающих с опорным источником	243
12.4. Модовая коррекция фазовых искажений	247
12.5. Адаптивная коррекция искажений в условиях теплового
самовоздействия оптического излучения	251

Список литературы	254

Книги на ту же тему

Методы и средства лазерной прецизионной дальнометрии, Андрусенко А. М., Данильченко В. П., Прокопов А. В., Пономарев В. И., Лукин И. В., 1987
Метод характеристик в задачах атмосферной оптики, Сушкевич Т. А., Стрелков С. А., Иолтуховский А. А., 1990
Распространение лазерного пучка в атмосфере, Клиффорд С. Ф., Грачева М. Е., Гурвич А. С., Исимару А., Кашкаров С. С., Покасов В. В., Шапиро Д., Стробен Д., Ульрих П., Уолш Д., 1981
Лидарный контроль стратосферы, Зуев В. В., 2004
Сеточные методы равномерного зондирования для исследования и оптимизации динамических стохастических систем, Антонова Г. М., 2007
Многоцелевой статистический анализ случайных сигналов, Домарацкий А. Н., Иванов Л. Н., Юрлов Ю. И., 1975

elapsed time 0.019 sec

/Наука и Техника/Физика

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему