间歇性湍流对激光测距光子数的影响深度解析

本文主要探讨了大气湍流间歇性对激光测距回波光子数的具体影响。在研究中，作者基于大气湍流中的光传输理论，特别采用了She模型，这是一个更为精确模拟实际大气湍流特性的模型。She模型考虑了湍流的间歇性，这在现实情况下更为符合大气波动的实际情况，与传统的Kolmogorov湍流模型相比，它能更好地描述复杂的大气环境。 研究者利用这个模型，推导出了适用于Kolmogorov大气湍流以及间歇性大气湍流的光束长期项扩展和短期项漂移的近似解析公式。这些公式对于理解和预测激光信号在通过大气层时的衰减和散射行为至关重要。激光测距方程在此基础上被应用，通过Matlab软件进行数值模拟，以评估低轨卫星、高轨卫星和月球在不同湍流条件下的测距回波光子数。 结果显示，大气湍流的间歇性对激光测距回波光子数有着显著影响：湍流间歇性越大，测距回波光子数越多。这意味着在有湍流的环境下，激光信号的强度可能会有所增加，从而可能提高测距的精度。对比无湍流的情况，当存在间歇性湍流时，回波光子数大约是无湍流状态下的1/20左右，这一比例变化揭示了湍流间歇性对测距技术性能的潜在影响。 这项研究对于激光通信、导航和遥感等领域具有重要意义，因为它明确了如何通过改善对大气湍流间歇性的理解来优化激光测距系统的性能，尤其是在空间和远程观测任务中。未来的研究可以进一步细化这些模型，以便为实际应用提供更准确的预测和补偿策略。