大气湍流对关联成像性能影响的仿真研究

发布时间：2020-08-09 14:24

【摘要】：关联成像具有物像分离、抗噪性能强、光源要求低和单像素成像等诸多优势,因此被广泛应用于各个领域。但在实际应用的过程中,该种成像方式同样会受到大气环境的干扰,如大气湍流等。因此研究大气湍流环境中的关联成像有助于关联成像投入实际应用当中,具有十分重要的现实意义。本文首先利用谱反演的数值模拟方法构造了大气湍流相位屏,将构造的大气湍流相位屏嵌入关联成像系统模型中,进行大气湍流环境下关联成像的全链路仿真。研究表明基于Tatarskii功率谱反演下构造的大气湍流相位屏与理论值最为符合;随着湍流强度的增加光束质量劣化严重。仿真结果也验证了信号光路上光源到物体的发射路径上的湍流对成像性能的影响远强于物体到探测器的接收路径上的湍流影响。其次进行了大气湍流对关联成像性能影响的仿真研究,包括分辨率和对比噪声比两个性能参数。仿真结果表明随着湍流强度的增大,关联成像的成像质量明显下降,对比噪声比也随之快速降低,特别在强湍流区,下降速度明显增加。随着湍流强度的增大,图像分辨率也明显恶化,在C_n~2(28)2.5?10~(-41)m~(-23)的中强的湍流情况下,图像已难以分辨。最后,根据构建大气湍流中关联成像模型的参数对成像性能进行优化,基于三种功率谱的大气湍流相位屏,结合三种统计分布的散斑场构造了九种大气湍流环境下关联成像的仿真模型。研究表明基于Kolmogorov功率谱仿真大气湍流并用负指数分布的散斑作为关联成像的光源的仿真模型使得成像的对比噪声比最大。给出了六种散斑光源的颗粒尺寸对关联成像分辨率的影响。研究结果表明光源的散斑尺寸对关联成像分辨率的影响并非单调的,因此选择合适的散斑大小对提高成像的性能至关重要。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O357.5
【图文】：

Ou 等人首次提出了热光场的三阶关联成像理论[11]。光关联成像的方案。由于高阶关联成像使用多个分束，就能得到比二阶关联成像更好的对比噪声比（CNR率也随关联阶数的增加而提高。但信噪比却随关联成需要增加测量次数进行补偿。高阶关联成像的原理图

在实际应用的过程中，关联成就是其中之一。本文研究的就是关联成及大气湍流对关联成像性能的影响，例成像的理论基础以及大气湍流的基本模真工作打下了坚实的基础。本原理源典光源可分为两类：激光源和热光源。光光源是一种利用受激辐射发出的单色想的单色光。而热光是用自发辐射产生机、独立的通过自发辐射发出光子。热计特性服从复高斯分布；二是热光的随接得出的结论。

哈尔滨工业大学理学硕士学位论文源也比较容易探测，本文中关联成像仿璃的表面粗糙不平使得它具有散射的作干性，它的分布又服从复高斯统计，故玻璃的转速可以缩短激光的相干时间，，得到了广泛的应用。

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 郭谊;隋波;;近海层大气湍流对舰船激光通信的影响[J];舰船科学技术;2014年06期

2 刘式达;有关大气湍流的几个问题[J];气象学报;1990年01期

3 徐大海;多尺度大气湍流的扩散及扩散率[J];气象学报;1989年03期

4 郑祖光;刘式达;刘月新;;大气湍流发生的非线性机制[J];中国科学(B辑 化学 生命科学 地学);1989年05期

5 侯金良;大气湍流理论的进展及其天文学意义(英)[J];天文学进展;1997年02期

6 黄文杰;;美国关于大气湍流与扩散的研究[J];气象科技资料;1978年02期

7 陈栋;李红刚;倪志波;吕炜煜;;海洋大气湍流对激光通信系统性能的影响分析[J];大气与环境光学学报;2009年03期

8 RonCowen,王建华;令人恐惧的航空“暗礁”──大气湍流[J];世界科学;1998年12期

9 徐瑞超;高明;;大气湍流等效相位屏的仿真研究[J];西安工业大学学报;2018年02期

10 张国庆;唐华;吴国华;;四拉盖尔高斯光束在大气湍流中传输时的闪烁研究[J];半导体光电;2017年03期

相关会议论文 前10条

1 王姣;;部分相干光束在大气湍流中传输偏振特性研究[A];2015 年（第七届）西部光子学学术会议论文集[C];2015年

2 贾鹏;;大气湍流相位屏的分形模拟[A];中国天文学会2011年学术年会手册[C];2011年

3 申永;刘建国;曾宗泳;徐亮;方武;;用于光传输实验的大气湍流模拟装置[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年

4 杨子轩;;海上大气湍流的数值模拟[A];北京力学会第二十五届学术年会会议论文集[C];2019年

5 丰帆;;基于小波分析的大气湍流相位屏模拟[A];中国天文学会2016年学术年会摘要集[C];2016年

6 杨瑞科;刘琦;马春林;;大气湍流对直接探测激光雷达性能影响分析[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年

7 万敏;苏毅;向汝建;;激光导引星自适应光学系统对大气湍流低阶像差校正效果分析[A];中国工程物理研究院科技年报（2001）[C];2001年

8 叶一东;;大气湍流导致单束激光照明光强不均匀性的数值模拟[A];中国工程物理研究院科技年报（2000）[C];2000年

9 元秀华;黄德修;谭林伟;;基于遗传算法的FSO系统大气湍流自适应补偿技术研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年

10 陈楠;胡明宝;徐芬;高闯;;利用风廓线雷达资料研究大气湍流耗散率[A];S9 雷达探测技术研究与应用[C];2012年

相关重要报纸文章 前2条

1 记者 吴长锋;我完成首次大气湍流原位探测实验[N];科技日报;2019年

2 记者任福海;新型大气湍流随机波前发生器研发成功[N];中国技术市场报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 宋腾飞;高分辨分层大气湍流测量仪的研制及其应用研究[D];重庆大学;2018年

2 叶小威;大气湍流下目标的高精度瞄准技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所);2018年

3 陈京元;大气湍流间歇性及其对光波传播的影响[D];中国工程物理研究院;2005年

4 付强;天文望远镜大气湍流下优化控制技术研究[D];中国科学院研究生院（光电技术研究所）;2014年

5 李菲;晴空大气湍流对自由空间光通信影响及校正研究[D];中国科学技术大学;2013年

6 罗奇;自适应光学优化控制技术研究[D];中国科学院研究生院(光电技术研究所);2016年

7 姜超;大气退化遥感图像复原关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2015年

8 韩立强;大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

9 李大社;海上激光大气通信中传输关键技术研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年

10 陈建文;激光大气传输的信道及性能研究[D];华中科技大学;2007年

相关硕士学位论文 前10条

1 张博;大气湍流条件下3.5μm光传输性能研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

2 游晓鹤;大气湍流对关联成像性能影响的仿真研究[D];哈尔滨工业大学;2019年

3 于智豪;中强湍流条件下的大气湍流补偿若干关键技术研究[D];北京邮电大学;2019年

4 李灿;大气湍流畸变波前信号的稀疏重建研究[D];太原理工大学;2019年

5 李振军;大气湍流信道中FSOC系统性能影响因素研究[D];太原理工大学;2018年

6 李立旭;大气湍流对高速飞行器扰流场探测成像的影响[D];哈尔滨工业大学;2018年

7 杨婷;部分相干高阶高斯光束在非均匀大气湍流中的传输[D];西华大学;2018年

8 刘正;大气湍流信道中涡旋光束传输特性研究[D];太原理工大学;2018年

9 张志超;大气湍流信道多OAM态光通信系统研究[D];北京邮电大学;2018年

10 白士伟;典型地区大气湍流相干结构特征研究[D];中国科学技术大学;2018年

本文编号：2787239