Детальная информация
| Название | Оценка влияния оптических неоднородностей атмосферы на точность позиционирования лазерного луча при вертикальном зондировании = Assessing the influence of atmospheric optical inhomogeneities on the accuracy of laser beam positioning during vertical sounding // Оптический журнал = Journal of optical technology: научно-технический журнал. – 2025. – № 2. — С. 56-66 |
|---|---|
| Авторы | Страхов С. Ю. ; Савин А. В. ; Сотникова Н. В. ; Орлов А. Е. |
| Выходные сведения | 2025 |
| Коллекция | Общая коллекция |
| Тематика | Радиоэлектроника ; Импульсные устройства ; лазерные лучи ; вертикальное зондирование ; позиционирование лазерных лучей ; точность позиционирования лазерных лучей ; неоднородности атмосферы ; оптические неоднородности атмосферы ; линейное отклонение лучей ; laser beams ; vertical sensing ; laser beam positioning ; laser beam positioning accuracy ; atmospheric inhomogeneities ; optical inhomogeneities of atmosphere ; linear deflection of rays |
| УДК | 621.373/.374 |
| ББК | 32.847 |
| Тип документа | Статья, доклад |
| Язык | Русский |
| DOI | 10.17586/1023-5086-2025-92-02-56-66 |
| Права доступа | Доступ по паролю из сети Интернет (чтение) |
| Ключ записи | RU\SPSTU\edoc\75377 |
| Дата создания записи | 27.02.2025 |
Предмет исследования. Оптические неоднородности атмосферы и их влияние на параметры лазерного излучения. Цель работы. Исследование влияния высотного профиля показателя преломления атмосферы на погрешность определения горизонтальных координат при передаче лазерного излучения в вертикальном направлении. Метод. Математическое моделирование атмосферного канала распространения лазерного излучения с учётом вертикального профиля плотности и показателя преломления воздуха. Вывод аналитических выражений, связывающих градиенты показателя преломления с линейным отклонением лазерного луча в условиях нормальной атмосферы, и расчёты по полученным выражениям. Результаты. В работе проведено исследование влияние высотного профиля показателя преломления на погрешность определения горизонтальных координат при передаче лазерного излучения в вертикальном направлении. Получены аналитические соотношения, позволяющие определить угловое и линейное отклонение луча вдоль вертикальной трассы с учётом функции распределения показателя преломления по высоте. Представлены номограммы линейных отклонений точки падения луча на поверхность земли от аналогичных значений для реперного луча при разных высотах в зависимости от значения угла скольжения для нормальной приземной атмосферы. Предложена методика численного моделирования прохождения излучения через атмосферу при произвольном распределении показателя преломления. Практическая значимость. Полученные в работе соотношения и результаты численного моделирования позволяют выполнить количественную оценку линейного и углового отклонения лазерного луча при его распространении в атмосфере, что является актуальной задачей при проектировании лидарных систем, систем дистанционного зондирования, систем группового управления летательными аппаратами, систем лазерной связи и энергоинформационного обмена с помощью лазерного излучения и т. д.
Subject of study. Optical inhomogeneities of the atmosphere and their influence on the parameters of laser radiation. Aim of study. Study of the influence of the altitude profile of the refractive index on the error in determining horizontal coordinates when transmitting laser radiation in the vertical direction. Method. Mathematical modeling of the atmospheric channel of propagation of laser radiation, taking into account the vertical density profile and refractive index of air. Derivation of analytical expressions relating refractive index gradients to the linear deflection of a laser beam under normal atmosphere conditions, and calculations using the resulting expressions. Main results. The work carried out a study of the influence of the altitude profile of the refractive index on the error in determining horizontal coordinates when transmitting laser radiation in the vertical direction. Analytical relations are obtained that make it possible to determine the angular and linear deviation of the beam along the vertical path, taking into account the distribution function of the refractive index over height. Nomograms of linear deviations of the point of incidence of the beam on the earth's surface from similar values for the reference beam at different heights are presented, depending on the value of the grazing angle for the normal surface atmosphere. A technique has been proposed for numerical simulation of the passage of radiation through the atmosphere with an arbitrary distribution of the refractive index. Practical significance. The relationships obtained in the work and the results of numerical modeling make it possible to perform a quantitative assessment of the linear and angular deflection of a laser beam as it propagates in the atmosphere, which is an urgent task in the design of lidar systems, remote sensing systems, group control systems for aircraft, laser communication systems and energy information exchange with using laser radiation, etc.
