[发明专利]一种基于谱反演法的离散雨滴介质的相位屏建模方法

摘要

本发明涉及一种基于谱反演法的离散雨滴介质的相位屏建模方法，属于离散雨滴介质相位屏建模领域。为了解决现有的离散雨滴介质的相位屏模型对光场信息的描述不完全，不符合虚拟试验的要求，未考虑雨滴对于光场的相位扰动的缺点，而提出一种基于谱反演法的离散雨滴介质的相位屏建模方法，包括：获取雨滴粒子的散射势能；得到经傅立叶变换后的散射势能；通过经傅立叶变换后的散射势能得到散射势能的近似值；通过公式表示雨滴粒子介电常数的二阶相关矩三维功率谱函数；通过公式表示雨滴的介电常数功率谱；通过公式表示雨滴介质折射率二阶相关矩功率谱；根据谱反演法获得传输路径上混合介质的相位屏模型；本发明适用于激光在雨中传输的仿真模型。

主权项

1.一种基于谱反演法的离散雨滴介质的相位屏建模方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：获取在位置r处的雨滴粒子相对于在位置Rj处雨滴粒子的散射势能V(r)；步骤二：使用傅立叶变换表示雨滴粒子的散射势能V(r)，得到经傅立叶变换后的散射势能V0(r)；步骤三：通过经傅立叶变换后的散射势能V0(r)以及单个散射粒子的散射幅度函数f0(K)，并结合Born近似方法，得到：其中K为空间频率，f₀(K)表示平面波经过一个半径为a的粒子后其散射振幅的空间频谱，为散射势能的近似值；步骤四：通过公式表示雨滴粒子介电常数的二阶相关矩三维功率谱函数其中，ε_p(r)为雨滴粒子的介电常数，为雨滴粒子介电常数的伴随矩阵，r₁和r₂为任意的两个径向距离；步骤五：通过公式表示雨滴的介电常数功率谱其中，a为雨滴半径，p(a,J)是雨滴尺度谱分布，与降雨强度参数J有关，降雨强度的单位为mm/h，表示每小时在单位面积上的降雨厚度，为f₀(K)的伴随矩阵，k为光波的波数，m₀为电子的静止质量；步骤六：根据介电常数与折射率的关系，结合p(a,J)，通过公式表示雨滴介质折射率二阶相关矩功率谱其中a_m是雨滴的平均粒子半径；步骤七：使用von Kármán模型表示湍流的折射率二阶相关矩功率谱其中，是湍流折射率的结构常数，K₀＝2π/L₀，K_m＝5.92/l₀，L₀和l₀分别为湍流谱的外尺度和内尺度；步骤八：根据步骤六以及步骤七获得折射率起伏谱：步骤九：根据谱反演法以及步骤八获得传输路径上混合介质的相位屏模型。