近海面大气相干长度的测算与分析

双向大气相干长度测量得到湍流模式及日变化分析摘要：大气相干长度是描述天空湍流强度和干扰程度的重要参数，对于大气光传输的探究具有关键作用。

本文基于双向大气相干长度测量技术，通过观测数据得到湍流模式，以及对其日变化进行详尽分析，为有效利用大气相干长度提供有力支持。

1. 引言大气光学是探究大气中光传输的一门学科，涉及大气湍流、大气透亮度等重要参数。

而大气相干长度就是描述天空湍流强度和干扰程度的指标之一。

大气相干长度的测量与湍流模式以及日变化的分析对于大气光学探究至关重要。

本文将结合双向大气相干长度测量技术，对湍流模式及日变化进行探究。

2. 双向大气相干长度测量技术双向大气相干长度测量技术是一种基于自适应光学技术的方法，可以在地面和卫星之间实时测量大气相干长度。

该技术通过使用自适应光学系统对变形的相位前端进行修正，从而得到大气相干长度的准确测量值。

3. 湍流模式的得到利用双向大气相干长度测量技术，我们可以获得天空中的湍流模式。

在实际观测数据中，我们发现湍流模式主要集中在几个特定的频率段，且具有明显的时间变化特征。

这些湍流模式的得到为进一步探究大气湍流行为提供了重要线索。

4. 日变化的分析通过对观测数据进行分析，我们发现大气相干长度在一天中表现出明显的日变化特征。

其中，白天的相干长度较短，主要受到大气湍流的影响；而夜晚的相干长度较长，主要受到大气折射率的影响。

该分析结果为日变化对大气光传输的影响提供了重要参考。

5. 基于湍流模式和日变化的应用基于得到的湍流模式和日变化特征，我们可以对大气光传输进行优化和改进。

例如，在卫星通信系统中，可以依据湍流模式的变化调整信号发送的频率和角度，从而提高通信质量和可靠性。

另外，结合日变化特征，还可以优化光学成像系统的性能，提高图像的明晰度和区分率。

6. 结论本文通过双向大气相干长度测量技术，得到了湍流模式并对其日变化进行了详尽分析。

结果表明，湍流模式具有明显的频率和时间变化特征，而日变化对大气光传输有着重要影响。

大气温度梯度与相干长度光学测量系统研究的开题报告一、研究背景大气温度梯度和相干长度是刻画大气光学传输特性的重要参数，对于地球物理探测、激光通信和军事识别等领域具有重要的应用价值。

然而，由于大气环境的不确定性以及对大气热动态变化的快速响应，准确测量大气温度梯度和相干长度一直是一个难题。

因此，建立一种高精度的大气温度梯度和相干长度光学测量系统具有非常重要的意义，不仅能促进地球观测和空间信息通信技术的发展，同时也可以提高军事领域的识别能力。

二、研究目的本研究旨在建立一种高精度的大气温度梯度和相干长度光学测量系统，通过对利用天空散斑和相干反射等方法测量大气温度梯度和相干长度的原理和实验验证，实现对大气环境中有效折射率折射指数、大气层风速和温度相关参数的精确测量。

三、研究内容和方法1. 原理分析：对大气环境中有效折射率折射指数的计算原理进行分析，建立起适用于大气探测的大气模型；同时分析相干反射模型，建立能有效测量大气相干长度的方法。

2. 系统设计：根据分析结果，设计一种基于散斑和相干反射测量大气温度梯度和相干长度的光学测量系统，该系统包括光学传输系统、测量控制系统和数据处理系统。

3. 实验验证：在实验室和实际大气环境中对光学测量系统进行测试，验证系统的测量精度和可靠性，并对系统进行优化和改进。

四、预期结果和意义1. 建立一种高精度的大气温度梯度和相干长度光学测量系统，为地球观测和空间通信技术的发展提供有力的技术支持。

2. 实现对大气环境中有效折射率折射指数、大气层风速和温度相关参数的精确测量，在军事识别、环境监测等领域具有广泛应用价值。

3. 为深入研究大气环境和大气光学传输的基础理论，并推动光学传感器和光学通信技术的发展提供了新的思路和方法。

大气相干长度
一、引言
大气相干长度是天文学中一个重要的概念，它描述了大气对于恒星光
线的散射和吸收作用。

在观测天体时，大气相干长度会对观测结果产
生影响，因此对其进行研究具有重要意义。

二、大气相干长度的定义
大气相干长度指的是从地面到天顶方向上的视线经过大气层时，光线
被大气散射和吸收导致亮度降低到原来的1/e时所经过的厚度。

其中，“1/e”表示原光强度的自然对数下降到原来的1/e。

三、影响因素
1. 大气压力：大气压力越小，大气密度越小，散射和吸收作用也就越小。

2. 温度：温度越高，分子运动越剧烈，散射作用也就越强。

3. 湿度：湿度增加会增加水蒸汽分子数量，从而增加吸收作用。

4. 大气组成：不同成分对光线有不同的吸收和散射作用。

四、计算方法
1. 通过观测一个亮星的光度变化来确定大气相干长度。

2. 利用大气模型和天体高度角计算大气相干长度。

3. 利用多普勒频移测量大气相干长度。

五、应用
1. 大气相干长度是天文学中观测结果的重要误差来源，因此需要对其进行研究和控制。

2. 大气相干长度也被广泛应用于地球科学、物理学等领域。

六、总结
大气相干长度是天文学中一个重要的概念，它描述了大气对于恒星光线的散射和吸收作用。

影响因素包括大气压力、温度、湿度和大气组成等。

计算方法包括观测亮星光度变化法、利用模型计算法和多普勒频移法。

应用方面主要涉及到天文观测和地球科学等领域。

对于准确掌握大气相干长度的影响，有助于提高观测精度和数据分析能力。

大气相干长度的稳定测量陈浩;宣丽;胡立发;曹召良;穆全全【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2013(021)004【摘要】采用传统的一对差分星点像运动法(DIMM)测量大气相干长度r0时,受统计星点对数的限制很难得到稳定的r0数值.因此,本文提出将对波面上一对星点像运动的统计增加为对正方形分布的十二对星点像运动的统计,并利用Shack-Hartmann波前探测器采集的光点阵列实现了这种统计.畸变波面上十二对点的差分运动统计方法从空间角度上增加了大气相干长度r0采样的统计数量,从空间群的概念来说增加了中心对称统计,因此大幅降低了统计时间.实验显示:仅使用300 ms 采样300幅畸变波面即可完成对大气相干长度r0的统计,得出稳定而准确的r0值,而波动只有±3％.该方法解决了长期以来大气相干长度r0的统计量不确定、测定误差无法分析的问题,有助于提高地基望远镜自适应光学系统成像的精度.【总页数】8页(P911-918)【作者】陈浩;宣丽;胡立发;曹召良;穆全全【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室,吉林,长春130033【正文语种】中文【中图分类】P412【相关文献】1.大气相干长度的瞬时测量 [J], 卫沛锋;林旭东;王亮;王鸣浩2.基于EMCCD相机的全天时大气相干长度测量系统 [J], 张雷;佟首峰;赵馨3.大气相干长度测量实验与分析 [J], 宋卢军;刘智;倪小龙;刘艺;李小伟4.基于相干长度测量的水平方向大气湍流特性验证分析 [J], TIAN Chun-yu;LI Qing-xuan5.信噪比对DIMM法测量大气相干长度的影响 [J], 沙洋;靖旭;吴毅;侯再红因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

科技·探索·争鸣科技视界Science &Technology Vision科技视界0引言海面目标的检测存在一定的难度，一方面是由于海面目标的运动速度较慢，很难在速度上将其区分开来；另一方面是由于海杂波的分布特性跟海情密切相关。

当前，针对海杂波背景下的目标检测的研究很多都集中在海杂波的分布特性上，并针对不同的杂波分布，提出不同的检测方法，并已取得了大量的成果。

在提高目标的信杂比方面，当前有相干积累（MTD ，Moving Target Detection ），非相干积累（NCI ，Non-coherent integration ）以及自适应检测等方式，相对于自适应检测，相干积累和非相干积累具有实现简单，运算量小等优点。

本文讨论了相干积累与非相干积累的优劣，并基于实测数据进行了验证。

1非相干处理非相干处理方法在包络检波后进行，又称视频积累器，它只利用了信号的幅度信息，没有利用信号的相位信息。

非相干积累的效率要比相干积累的效率要低，事实上，非相干积累的效率总是小于脉冲个数。

非相干积累方法具有实现简单，对脉冲之间起伏不敏感等优点，非相干处理的处理流程如图所示：图1非相干处理流程2相干处理相干积累在包络检波之前进行，利用接收脉冲之间的相位关系，可以获得信号幅度的叠加。

从理论上说，相干积累的信噪比等于单个脉冲的信噪比乘以脉冲串的脉冲数M ，即相干积累的信杂比改善可以达到M 倍。

相干积累一般通过FIR 滤波或者FFT 实现，相干积累的处理流程如下所示：图2相参积累处理流程将采集到的实测数据先进行脉冲压缩，然后变换到距离-多普勒域得到下图，可以看到，有较强的海杂波存在，对其进行杂波补偿后，得到如下右图结果。

图3没有进行杂波补偿的距离-多普勒图图4杂波补偿后的距离-多普勒图3实测数据分析为了便于对相干积累和非相干积累的处理效果进行比较，我们选取有合作目标的实测数据进行处理，实测数据为脉冲压缩之后的数据。

大气相干长度的瞬时测量卫沛锋;林旭东;王亮;王鸣浩【摘要】由于差分像运动监测法测量大气相干长度需要多帧统计,本文应用波前结构函数法,提出了一种大气相干长度的瞬时测量方法.该方法通过Shack-Hartmann 波前探测器测量单帧短曝光畸变波前的Zernike系数;然后减去光学系统初始像差的Zernike系数,去除倾斜项,计算波前结构函数;最后,与满足Kolmogorov湍流理论的大气短曝光理论波前结构函数进行最小二乘拟合,得到瞬时大气相干长度.利用湍流相位板构造了相应的测试系统,并进行了外场实测对比.结果表明:提出的基于波前结构函数法的测量结果与差分像运动监测法的测量结果基本吻合;不同格林伍德频率下,标准差与均值之比小于4.1％,稳定性较好;外场比对累计16个夜晚,得到的平均偏差小于0.45 cm.该方法可以实现空间目标大气相干长度的单帧瞬时测量,并可用于观测站点的视宁度、自适应光学系统内部大气湍流强度和地基大口径望远镜主镜视宁度的监测.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2016(024)008【总页数】6页(P1840-1845)【关键词】自适应光学;大气相干长度;空间目标;瞬时测量;波前结构函数法【作者】卫沛锋;林旭东;王亮;王鸣浩【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院大学,北京100049;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】P412.1为获取天文目标和空间目标的清晰图像，地基望远镜口径越来越大，但其分辨率却受限于大气相干长度。

为克服大气对望远镜分辨能力的限制，自适应光学系统已经成为地基大口径望远镜必不可少的技术单元[1-2]。

天文学家一般用大气相干长度r0或者视宁度来表征大气在空域上对望远镜分辨率的限制。

测绘技术中的大气与海洋测量方法与数据处理技巧测绘技术在现代社会的发展中扮演着重要的角色，能够帮助我们获取地球表面的准确信息。

而在测绘过程中，大气和海洋的测量方法以及数据处理技巧是非常关键的。

本文将介绍一些关于大气和海洋的测量方法和数据处理技巧。

大气测量方法是测绘中的重要组成部分之一。

在大气测量中，我们通常使用大气折射修正技术来消除大气折射对测量结果的影响。

大气折射是指光线从真实路径偏离的现象，这是由于大气中的密度变化引起的。

为了准确测量地面或物体的位置和形状，我们需要根据大气折射情况进行校正。

大气折射的修正可以通过使用大气折射计算模型来实现。

在这个模型中，我们需要收集一系列与大气折射相关的参数，例如大气压力、温度和湿度等。

这些参数的测量可以通过气象站或气象球等设备进行。

然后，我们可以使用这些参数来计算大气折射对测量结果的影响，进而进行修正。

除了大气测量方法，海洋测量方法也是不可或缺的。

在测绘海洋时，我们需要考虑潮汐、水位和海浪等因素。

这些因素会影响测量结果的准确性。

因此，我们需要使用一些特殊的测量方法来处理这些影响因素。

潮汐是由海洋引力和地球自转引起的周期性浮动。

为了测量地球表面的高程和形状，我们需要准确测量潮汐的影响。

这可以通过使用潮汐测量仪器来实现。

潮汐测量仪器能够记录潮汐的变化，并根据这些变化来计算出测量结果中的潮汐影响。

通过这种方式，我们可以得到更准确的海洋测绘结果。

此外，海洋中的波浪也会对测量结果产生影响。

为了消除波浪引起的干扰，我们可以使用波浪测量仪器来获取波浪的相关信息。

然后，我们可以根据这些信息来进行数据处理，以消除波浪对测量结果的影响。

除了测量方法，数据处理技巧在测绘技术中也具有重要意义。

在大气和海洋测量中，我们通常需要处理大量的数据。

为了准确分析和解读这些数据，我们需要运用一些数据处理技巧。

在数据处理过程中，我们可以使用插值技术来填补数据中的空缺。

插值是指根据已知数据点的值来估计未知数据点的值。

大气相干长度强弱的判断大气相干长度强弱的那些事儿。

大气相干长度可是个很有趣的概念呢。

咱先来说说大气相干长度到底是啥吧。

简单来讲，它就像是大气给光传播捣乱程度的一个小指标。

想象一下，光在大气里传播就像我们在人群里走路，大气里有各种各样的小颗粒、气流啥的，就跟人群里大家的走动、碰撞类似。

大气相干长度强的时候呢，就好像人群比较有序，光传播起来就比较顺畅，受到的干扰比较小；而大气相干长度弱的时候呢，那就像人群特别混乱，光在传播过程中就被各种干扰，就像我们在混乱的人群里走得磕磕绊绊一样。

那怎么判断大气相干长度的强弱呢？这可有点小门道哦。

有一种方法是通过观测一些光学现象来判断。

比如说看星星的时候，如果星星看起来特别稳定，不怎么闪烁，那很可能大气相干长度就比较强。

这就像我们看远处的东西，如果视线很清晰，没有那种晃来晃去的感觉，那就说明中间的干扰比较小嘛。

相反，如果星星一闪一闪的，就像在跟你调皮地眨眼睛，而且闪得特别厉害，那大气相干长度可能就比较弱啦。

这时候光在大气里就像个调皮的小孩，被大气里的各种因素推来推去，导致我们看到的星星就不稳定。

还有一种情况呢，就是看一些激光的传输。

要是激光在大气里传输的时候，光斑的扩散比较小，形状比较规则，那也能说明大气相干长度强。

这就好比我们在一个比较平静的湖面上扔小石子，水波扩散得比较有规律。

要是光斑扩散得特别大，形状乱七八糟的，那就意味着大气相干长度弱啦，就像在湍急的河流里扔东西，一下子就被冲得没影了，变得乱七八糟的。

大气的温度和湿度对大气相干长度的强弱也有很大的影响哦。

在温度比较均匀，湿度也比较稳定的情况下，大气相干长度往往比较强。

这就像大家都处在一个比较舒适、稳定的环境里，都比较守规矩，光传播起来就比较顺利。

可是如果温度一会儿高一会儿低，湿度也忽大忽小的，那就像环境一会儿冷一会儿热，大家都乱了套，大气相干长度就会变弱，光传播就会受到很多干扰。

从高度上来说呢，不同高度的大气相干长度也不一样。