申请/专利权人：合肥学院

申请日：2022-05-05

公开（公告）日：2024-06-25

公开（公告）号：CN114757050B

主分类号：G06F30/20

分类号：G06F30/20;G06F9/50;G06F113/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.25#授权;2022.08.02#实质审查的生效;2022.07.15#公开

摘要：一种动态大气湍流相位屏的生成方法，涉及大气光学领域，首先利用次谐波法生成空域不相关的若干大气湍流相位屏，然后在两个空域不相关的相邻大气湍流相位屏之间，利用双向二分拉格朗日插值生成时间相关的M层大气湍流相位屏，若M层时间相关的大气湍流相位屏已经完全生成，那么计算出所产生的相位变化并记录；接着释放已经生成的时间相关的M层大气湍流相位屏所占用的存储空间，用于存放下一个M层的时间相关大气湍流相位屏；最后判断仿真是否结束，若未结束，重复步骤。本发明通过将空域不相关的粗粒度大气湍流相位屏以及时域相关的细粒度大气湍流相位屏进行融合，实现大气湍流所引起的光波相位的连续变化，模拟大气湍流随时间的演化过程。

主权项：1.一种动态大气湍流相位屏的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用次谐波法生成空域不相关的若干大气湍流相位屏，分别记为φ1,φ2,…,φN；具体为：时域相关多层大气湍流相位屏中，相位屏垂直于光束传播方向，L为相位屏的总长度，相距为ΔL的相位屏为粗粒度的空域不相关大气湍流相位屏，若考虑两个相位屏之间的空域不相关，那么ΔL应该大于等于湍流外尺度；此时空域不相关的大气湍流相位屏个数为LΔL；首先得到高频相位屏的表达式，表示为： 公式1中，m，n和m’，n’是整数，代表相位屏上的格点下标；Nx和Ny分别为x方向和y方向的采样总点数；hm’,n’为零均值、单位方差的复高斯白噪声；fm’,n’为相位屏谱，采用改进的von-Karman谱，即： 公式2中，r0为大气相干长度；其中l0为大气湍流内尺度；其中L0为大气湍流外尺度；f为极坐标条件下对应的空间频率；然后利用低频子谐波的方法生成低频相位屏，表示为： 公式3中，Np表示次谐波的阶数，j，l,k，r，p分别为整数，Nx和Ny分别为x方向和y方向的采样总点数；其中： 公式4中，Δx和Δy分别为x方向和y方向的采样间隔；为相位屏的空间谱，其与折射率功率谱Φn之间的关系为： 公式5中，k，r，的含义与公式4相同；s为波数，s＝2πλ，λ为光波波长；基于改进的von-Karman谱，那么折射率功率谱Φn表示为： 公式6中，为折射率结构函数；κ0＝2πL0，κm＝5.92l0，其中L0和l0分别为大气湍流外尺度和内尺度；将公式4～6带入公式3，可以求得低频相位屏φSH，最终联合公式1可以得到由次谐波法产生的大气湍流相位屏为：φ＝φHF+φSH7步骤2，在两个空域不相关的相邻大气湍流相位屏φi和φi+1之间，利用双向二分拉格朗日插值生成时间相关的M层大气湍流相位屏φij+1,…,φij+M；步骤3，若步骤2中所述的M层时间相关的大气湍流相位屏已经完全生成，那么，计算出这M层大气湍流相位屏所产生的相位变化，并记录下来；步骤4，释放步骤2中已经生成的时间相关的M层大气湍流相位屏所占用的存储空间，用于存放下一个M层的时间相关大气湍流相位屏；步骤5，判断仿真是否结束，若未结束，重复步骤2～步骤4。

全文数据：

权利要求：

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