[发明专利]扬尘环境下脉冲激光传输特性仿真方法

说明书

本发明公开了一种扬尘环境下脉冲激光传输特性仿真方法，属于数值仿真技术领域。仿真方法的实现步骤包括：建立坐标系、扬尘质量浓度区间划分、计算出激光在不同质量浓度区间内对应的激光衰减系数、设置扬尘环境参数、脉冲激光发射系统参数、后向散射回波接收系统参数和透射接收系统参数、初始化发射光子并计算光子散射自由程、散射自由程修正、计算光子散射后的位置和能量；对光子在坐标系中的位置进行判别、统计透射接收系统和后向散射回波接收系统接收到的光子信息，最后整形为脉冲信号。本发明能够有效的对脉冲激光引信在复杂战场扬尘环境中的探测特性进行仿真，为提高脉冲激光引信探测性能提供理论基础。

技术领域

本发明属于数值仿真技术领域，具体涉及一种扬尘环境下脉冲激光传输特性的仿真方法。

背景技术

脉冲激光引信是利用脉冲激光进行近距离探测的一种装置，具有炸点控制精度高和抗电磁干扰能力强等优势，已广泛应用于多种武器系统。但脉冲激光引信容易受到战场扬尘粒子的散射和吸收作用，导致探测性能下降。由于战场扬尘粒子多种多样，空间质量浓度分布复杂，目前还没有一种能结合扬尘空间质量浓度分布对脉冲激光传输特性进行仿真的有效方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种扬尘环境下脉冲激光传输特性仿真方法，该方法将扬尘空间网格划分和散射自由程修正进行结合，能够有效的对脉冲激光引信在复杂战场扬尘环境中的探测特性进行仿真，为提高脉冲激光引信探测性能提供理论基础。

一种扬尘环境下脉冲激光传输特性仿真方法，该方法采用的设备包括脉冲激光发射系统、后向散射回波接收系统和透射接收系统；

仿真方法的实现步骤如下：

步骤一：建立坐标系，坐标系用于标记脉冲激光发射系统、后向散射回波接收系统、透射接收系统和扬尘环境的位置，以及光子的运动轨迹；

步骤二：扬尘质量浓度区间划分，根据扬尘的空间质量浓度分布对扬尘空间进行区间划分，记录每个区间的位置和扬尘质量浓度；

步骤三：计算出激光在不同质量浓度区间内对应的激光衰减系数；

步骤四：设置扬尘环境参数、脉冲激光发射系统参数、后向散射回波接收系统参数和透射接收系统参数；

步骤五、初始化发射光子，设置脉冲激光峰值对应的光子数量，初始化每个光子的能量、位置和方向，并依次发射到扬尘环境中；

步骤六、计算光子散射自由程，当光子遇到扬尘粒子后发生散射现象，根据随机确定的光子的散射方向和散射自由程，计算出光子在扬尘中的移动路线；

步骤七、散射自由程修正，统计光子在移动路线上经过的全部质量浓度区间，并将光子在每个区间内的等效移动距离还原为实际移动距离，通过累加得到修正后的散射自由程，即光子此次散射过程的实际移动距离，从而实现对自由程的修正；

步骤八、计算光子散射后的位置和能量，根据Mie散射理论计算出扬尘粒子对光子单次散射后光子能量和位置的变化；

步骤九、对光子在坐标系中的位置进行判别，如果光子经过散射后仍然在扬尘环境中，且光子能量大于后向散射回波接收系统或透射接收系统接收阈值，保存散射后光子的位置和能量，返回步骤六，如果光子经过散射后仍然在扬尘环境中，且光子能量小于后向散射回波接收系统或透射接收系统接收阈值，进入步骤十；如果光子经过散射后不在扬尘环境中，则判断光子是否进入后向散射回波接收系统或透射接收系统，光子的能量是否大于后向散射回波接收系统或透射接收系统接收阈值，如果满足则认为接收到的光子有效，记录接收到光子的时刻和光子的能量；

步骤十、判断是否为最后一个光子，对每一个光子都进行是否为最后一个光子的判断，如果不是最后一个光子，循环执行步骤五到十；如果是最后一个光子，执行下一步；

步骤十一：统计透射接收系统和后向散射回波接收系统接收到的光子信息；