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专利号: 2020100333503
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,建立模型

在距离目标适当距离的大气中,发射激光,设定发射激光与接受激光的目标物之间卷云的上下表面都为球形平面,设大气中任意一点的消光系数记做βair,计算激光经过大气后的直射分量Fair,如公式(2):Fair=F0exp(-τ)   (2)

公式(2)中,参数F0为激光发射的激光功率;参数 参数s1为激光穿过卷云的距离;

步骤2,基于步骤1中的直射分量Fair与光在介质中传播的基本方程,理想状态下,即不考虑大气分子和气溶胶的因素,利用逐次散射法的n介散射模型,进而得到一阶散射功率;

步骤3,当增加大气分子和气溶胶因素对激光的一阶散射作用时,计算得到考虑大气分子和气溶胶的一介散射功率,随后推导出大气衰减的一阶散射的表达式。

2.根据权利要求1所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法,其特征在于,步骤1中所述适当距离具体为不小于180公里。

3.根据权利要求1所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法,其特征在于,步骤1中所述的消光系数βair具体为公式(1):βair=βm+βa+βe   (1)

其中公式(1)中参数βm是大气分子的消光系数,参数βa是气溶胶的消光系数,参数βe是卷云的消光系数。

4.根据权利要求3所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法,其特征在于,步骤2中所述的n介散射模型如公式(3):公式(3)中,参数l为卷云厚度,参数Ω是立体角,参数J(n)(l',Ω)为n阶源函数,具体为公式(4),其中,参数P(Ω',Ω)是卷云中冰晶粒子的散射相函数,参数ω是单次散射反照率;

联立公式(3)和(4),可得理想状态下一阶散射功率,如公式(5),公式(5)中,参数 激光穿过卷云的距离,具体为 其中参数rUAV=r+hUAV是目标物与地心的距离,hUAV是目标物与地面之间的距离,参数ra=r+ha是发射激光的飞机与地心之间的距离,ha是发射激光的飞机与地面之间的距离,参数r是地球半径,参数γ具体为以地心为圆心,发射激光的飞机至接受激光目标物之间的弧长夹角。

5.根据权利要求4所述的适用于远距离激光穿过球形卷云的一阶散射计算方法,其特征在于,步骤3中所述考虑大气分子和气溶胶的一介散射功率为公式(6):其中公式(5)和公式(6)中,一阶源函数如公式(7),公式(7)中,Θ为散射角,参数 rUAV是激光接受的目标物距离地心半径,参数s是任意一个散射点与激光接受的目标物之间的距离,公式(7)中,直接传输为公式(8),