[发明专利]一种基于谱反演法的大气湍流相位屏仿真方法

权利要求书

1.一种基于谱反演法的大气湍流相位屏仿真方法，其特征是，所述方法首先选取大气湍流模型，得到需要仿真的相位功率谱密度Φ_φ(f)，然后对需要仿真的相位功率谱密度Φ_φ(f)进行均匀采样，得到相位屏的高频部分φ_HF(m，n)；在低频区域，使用一种改进的次谐波方法进行重采样，得到相位屏的低频部分φ_LF(m，n)，最后将相位屏的高频部分与低频部分相加，构成最终的湍流相位屏φ(m，n)，所述方法包括以下步骤：

a.选取大气湍流模型，得到需要仿真的相位功率谱密度Φ_φ(f)，f为选取的空间频率；

b.设置初始条件，包括：相位屏的x方向和y方向的二维空间尺寸G_x，G_y、x方向和y方向的采样点数N_x，N_y、x方向和y方向的频域采样间隔Δf_x，Δf_y、大气相干长度r₀，对二维相位功率谱密度Φ_φ(f)进行均匀采样，得到相位屏的高频部分φ_HF(m，n)，m、n为整数，取值范围分别为[-N_y/2，N_y/2-1]；

c.设置谐波次数N_p，在低频区域使用改进的次谐波方法进行次谐波重采样，得到相位屏的低频部分φ_LF(m，n)，具体步骤如下：

①在f_y-f_x平面直角坐标系中，将以原点为中心的(2Δf_x)×(2Δf_y)区域S作为低频补偿区，f_x、f_y分别为空间频率/在x、y方向上的分量；

②将低频补偿区划分为5×5个大小相同的子区域，将以原点为中心的3×3个子区域构成的区域S₁作为下一次谐波采样的低频补偿区，本次仅对其余16个子区域进行谐波采样；

③按照步骤②的方法逐次进行谐波采样，直到达到设置的谐波次数N_p，得到相位屏的低频部分φ_LF(m，n)；

d.将相位屏的高频部分、低频部分相加，构成最终的湍流相位屏φ(m，n)：

φ(m，n)＝φ_HF(m，n)+φ_LF(m，n)。