大气激光信道模型

大气激光信道模型大气吸收模型大气散射模型大气湍流模型大气吸收模型•比尔定律()0(,)()szIvzIve吸收系数由分子吸收光谱决定完整描述分子吸收特性应包括：•光频率•分子谱线线型•光强度分子吸收谱线0(,)gvv线型函数谱线加宽均匀加宽非均匀加宽自然加宽多普勒加宽碰撞加宽气体分子谱线加宽机理大气窗口•碰撞加宽和多普勒加宽形成综合加宽，大气通过综合加宽线型吸收光谱•由于氮、氧、臭氧分子的吸收作用，λ＜0.3μm紫外光和λ＞20μm红外光被大气吸收•激光在大气中传输时，吸收带中透射率较高的波段，形成大气窗口•可见光、1μm、3~5μm、8~12μm是常用的大气窗口大气散射模型•瑞利散射又称分子散射散射粒子线度在1/10波长以下•米耶散射又称微粒散射散射粒子线度与波长同量级弹性散射喇曼散射瑞利散射•波长四次方反比•强度随方向改变•散射光偏振度与观察方向有关2220421(2)(1)(1cos)VInIRN米耶散射•针对球形质点粒子•存在吸收•散射光强度随粒子尺度改变•散射光偏振性随粒子尺度改变•近似处理气溶胶粒子散射霾、云滴、冰晶、冰雹、雪花20(,)()ssQxnnrrdr大气湍流模型光束宽度•光束漂移l与湍流尺度的相对大小相关2l当时•到达角起伏2l当时2l当时•光束扩展•光强闪烁光束漂移•均匀各向同性弱起伏大气•Markov近似束心漂移位移方差22231/301.92(2)cnCza•光束漂移是一种0.1~10Hz的低频率抖动光束漂移•束心位移概率密度2222022()cslccslcPeI•漂移引起的光强起伏概率密度2222222000022()lnslaPPaaPPeIPPP到达角起伏•到达角起伏方差22220(1)2vzccev•等晕角210(1)/vzevz3/526/53/525/3000.058(cos)()nChhdh到达角起伏•均匀各向同性弱起伏大气•到达角起伏概率密度2212222201002202ln(/)()cacaPPPaPeIPP221221022(,)cccPzeI•到达角起伏光强分布光强闪烁•均匀各向同性弱起伏湍流大气•闪烁概率分布•对数正态分布22()21()2Pe0lnAA0.3光强闪烁•5~20km，γ60°，红外和夜间••对数振幅起伏方差27/811/625/64.78(sec)()AThnhChhdh227/611/60nACkz•Rytov近似下光强闪烁•对数强度起伏方差2ln14erfc22IBER22ln4I•误码率