降雨量对激光传输距离的影响分析

激光在近地大气降雨环境中传输时,易被雨滴散射和吸收,研究不同降雨条件下激光透过特性,为激光探测在目标探测系统中克服降雨因素的影响提供了一定依据。在Mie散射光学理论基础上,以韦布分布为雨滴尺寸分布模型,计算激光波束在雨中的传输衰减特性在降雨量不同时随距离的变化关系,分析在不同传输距离上5种典型降雨量对激光在水平传输路径上的衰减影响,并利用Modtran软件计算结果验证该计算结果的正确性。研究表明,激光透过率随着降雨量以及传输距离的增加而下降,且降雨量越大,在一定传输距离上下降速度越快。这些结论为目标探测系统在不同降雨环境中发射系统功率与接收系统精度的选择提供了一定的理论依据。     

激光致盲武器雨雾条件下传输机理研究

非致命激光致盲武器在恶劣天气尤其是雨雾天气下使用时,打击效果较差,不能达到预期的致盲效果。因此,必须研究一种激光自动调节系统,而设计这个系统最关键的问题就是研究激光在雨雾条件下的传输机理,所以本文基于Mie散射理论分别研究了激光在雨中、雾中以及雨雾共存三种条件下的衰减情况,得到激光透过率与降雨量、雾浓度以及传输距离之间的关系。对其进行Matlab仿真,结果表明激光透过率随着降雨量的增大、雾浓度以及传输距离的增加而减小,且衰减明显。     

海上激光斜程传输的大气透过率研究

为了确定激光器的发射功率,研究了海上激光斜程传输的大气透过率.通过对海上激光大气衰减的分析,推导并计算了1.06μm激光斜程传输的大气透过率,绘出了10.6μm激光大气透过率与能见度及传输距离的关系图.最后得出了一些关于1.06μm和10.6μm激光海上斜程大气传输的数据和结论.这对激光武器的研究有一定参考价值.     

紫外光在雨中的传输衰减研究

针对目前雨中衰减模型在紫外光波段的适用局限性,介绍了考虑雨滴对光传输的遮挡作用时光的传输衰减模型,通过与Modtran数据及相关文献比较验证了模型在紫外光波段的适用性,分析了降雨时影响紫外光衰减的主要因素,表明降雨时能见度对紫外光的衰减影响较大,并结合实际的降雨情况考虑能见度的影响提出了紫外光在雨中的传输衰减计算模型。     

532 nm激光在雨中传输衰减模型的改进及实验

目前国内外研究激光在雨中传输的衰减问题时主要有两种模型:散射模型和遮挡模型。但是遮挡模型在处理位于激光器视场近端的大尺寸雨滴时存在理论缺陷,而散射模型对于视场远端的雨滴多次散射问题的计算量过于庞大。提出了一种基于接收端雨滴投影圆面积判据的雨滴衰减模型改进算法,对接收透镜视角内出现单个雨滴全遮挡的情况进行了修正。并且采用MATLAB对模型进行了仿真分析,得到改进的衰减模型与散射模型和遮挡模型的衰减曲线对比图。最后,通过自然雨场实验验证改进理论算法的精确度,结果表明:传输距离在100 m且降雨量为1.2 mm/h时,改进的理论模型相比较原遮挡模型精度提高了54.6%,说明上述改进算法能够提高雨滴衰减模型的精确性。该项目的研究为蓝绿激光大气通信探测技术的发展提供了一定的理论支撑。     

1.06μm激光的大气传输仿真研究

为了研究激光的大气传输特性,基于激光大气传输的一般模型,建立了激光传播到某一距离的功率衰减公式。采用定性定量的方法,利用MATLAB软件对模型进行仿真计算,分析了1.06μm激光大气传输的大气透过率以及到靶功率。结果表明,该模型对激光干扰空间探测器、清除微小碎片等提供了可靠的理论依据。这对于深入研究激光的大气衰减特性有一定参考价值。     

基于非球形雨滴的降雨对激光传输衰减的影响

为了进一步确定降雨对激光在大气中传输衰减的影响,将雨滴的非球形效应考虑在内,在雨滴的近似椭球模型、归一化谱分布的基础上,利用射线追踪法计算群雨滴在可见光和近红外波段的散射和衰减特性,讨论分析雨滴谱分布和降雨强度对可见光和近红外波段激光传输衰减的影响。数值模拟结果表明,不同谱分布的群雨滴散射能力从大到小依次为JD、MP、Gamma和JT分布;激光衰减不仅受降雨强度的影响,也与雨滴的数密度有关,数密度越大,激光衰减越大;而形状对群雨滴的影响较小。所得出的结论有助于准确评估降雨对激光传输的影响以及改善激光传输、通信和激光测风等应用。     

近地空间通信中的降雨衰减影响分析

近地空间通信中链路损耗随着传输仰角的降低而增加。在低仰角传输中,大气传输损耗由于信道复杂度的增加而衰减严重。文中基于ITU-R的降雨衰减模型,结合低仰角远距离传输,分析了近地空间通信链路中冰/雨层与纬度位置的关系,并在不同频段,不同轨道高度对降雨衰减及雨衰导致天线尺寸的变化进行数值计算和仿真。仿真结果表明：在低仰角的传输环境中,降雨对近地空间通信链路的影响较大,不可忽视。其中S频段比X和Ku波段衰减小近20dB。最后总结了传输电波的工作频率、覆盖半径以及平台高度给降雨衰减带来的影响,以此来正确估计大气传输损耗对通信链路性能的影响,为近地空间在低仰角下远距离传输的链路预算提供了一个理论参考值。     

机载激光武器仿真系统与分析

在分析机载激光武器(ABL)战技术指标和作战过程的基础上,建立了机载激光武器仿真系统,该系统由弹道导弹、载机、测距激光、跟瞄系统、激光大气传输和高能激光毁伤评估模块组成。重点研究了机载激光武器的建模,包括测距激光探测概率计算、复合轴跟瞄系统设计、大气对激光造成的衰减和扩散以及高能激光毁伤计算等。最后,搭建了仿真系统进行反导拦截试验,从攻防两方面对影响机载激光武器毁伤效果的主要因素进行了分析,并给出了仿真结果。该仿真系统可以为机载激光武器反导效能的分析评估提供平台和依据。     

1.064μm激光制导半实物仿真大气衰减模型研究

在激光制导武器半实物仿真系统中,激光大气传输衰减模型的精度直接决定着整个系统的仿真精度。为给出一种满足工程应用且较简单的、可用于1.064μm激光制导武器半实物仿真的大气衰减模型,基于战场背景环境,综合考虑大气组分的吸收和散射效应,依据天气状况将气溶胶对激光的影响分解为气溶胶(无云无雾情况下)、云、雾、雨、雪和战场烟剂6部分。应用大气对激光辐射的衰减规律,结合一些经验公式,建立了各部分的大气衰减模型。最后利用所建大气衰减模型,计算了几种典型天气条件下大气对激光传输产生的衰减,并与LOWTRAN7计算结果进行了比较和分析,结果表明所建模型是正确有效的。     

激光引信在降雨中的光束扩展特性

激光引信在降雨中工作时会受到雨滴的散射和衰减效应,使光束质量变差,回波能量减小,从而影响探测系统的性能。以蒙特-卡罗方法为基础,给出了激光在降雨中的传输模型,分析不同模拟条件下光束的扩展特性,并进行实验测试。由仿真分析可知,雨滴对光束的散射作用导致光斑扩散,从而光束能量密度减小,并且随着降雨强度、传输距离和光束发散角的增大,光子散射次数增多,光斑直径扩大,到达接收面的光子减少,光束能量衰减。实验测试结果与仿真计算基本一致,最大误差不超过4%,很好地验证了模型的准确性。     

降雨对海南地区无线激光通信系统的影响

根据海口市连续10年降雨统计资料分析降雨对该地区架设无线激光通信设备的影响.研究了海口地区降雨特点对光链路传输的影响,对链路功率余量,误码率和最大通信距离进行了分析和计算.结果显示降雨严重影响系统的通信时长和通信距离.为海南以及类似气候条件地区建立大气激光通信系统的设计提供了参考.     

地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1~1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。     

A simple method for estimating rain attenuation distribution

This paper deals with a method for estimating rain attenuation distribution at frequencies above 10 GHz. This method depends only on point rainfall rate. Based on statistical independence among rain cells, a relation connecting cell dimension, path distance, precipitation and attenuation is established. Numerical results have shown good agreement with experimental data.     

雨滴谱模型对雨衰减计算的适用性分析

雨滴谱分布模型是影响红外激光在雨中传输性能的一个重要因素。尽管现有的雨滴谱模型很多,但并未形成统一的结论,具体应用中模型的选择没有依据,使得计算中模型的选择具有一定的盲目性。针对此问题,论文从Mie散射理论出发,采用理论分析与仿真分析相结合的方法,讨论了几种雨滴的谱分布特性,比较了几种典型雨滴谱模型下的光传输衰减特性,分析了雨滴尺寸分布在计算大气衰减时的差异。并通过与实测雨衰减数据进行比较,最终得到了L-P模型对大雨条件下的衰减计算较为准确,Joss模型对小雨条件下的衰减计算较为准确的结论。论文的结论对于无线光通信等应用领域中模型的合理选择具有一定的指导意义。     

Microwave Signal Attenuation Over Terrestrial Link at 26?GHz in Malaysia

The effect of rain on the microwave systems is more critical especially for countries located in tropical and equatorial region that experience high rainfall rate throughout the year. In order to predict a reliable and an accurate rain prediction model, it is required to determine the one-minute integration time of rainfall rate together with direct measurement of rain attenuation. In order to counter the current trend of employing higher frequencies especially in tropical and equatorial regions, there is an urgent need to carry out studies related to the effect of rain in order to get a better rain attenuation prediction model. Therefore, the purpose of this study is to investigate the effect of rain on terrestrial microwave system operating at 26?GHz in Malaysia. The rain intensity with one minute integration time is measured at Universiti Teknologi Malaysia-Skudai (UTM-Skudai) and 99 rain gauges located throughout the Peninsular Malaysia. This study explains the detailed experimental set up and analyses of both rain rate and rain attenuation measurements. The analysis on large-scale study area includes the comparisons between the measured rainfall data and the Drainage and Irrigation Department (DID) rainfall data and also with the Malaysia Meteorological Services (MMS) rainfall data. This study has successfully proposed a new rain rate and rain attenuation prediction model and the obtained results show satisfactory performance and good agreement.