
- •Факультет оптико-информационных систем и технологий Кафедра оптико-электронных приборов и систем
- •Факультет оптико-информационных систем и технологий
- •1. План практики
- •2. Отзыв руководителя практики
- •3. Итоги аттестации
- •Оглавление
- •6 Мощность лазерного локационного сигнала от неровной земной поверхности
- •6.1 Интегральное выражение для мощности принимаемого лазерного сигнала при импульсной локации неровной земной поверхности
- •6.2 Временная структура лазерного локационного сигнала от плоской земной поверхности при локации вертикально вниз
- •6.3. Временная структура лазерного локационного сигнала от неровной земной поверхности при локации вертикально вниз
- •6.4 Временная структура лазерного локационного сигнала от неровной земной поверхности при наклонной локации. Слабые затенения
6.2 Временная структура лазерного локационного сигнала от плоской земной поверхности при локации вертикально вниз
Наиболее простой моделью земной поверхности, используемой на практике при энергетическом расчете ЛЛС, является модель плоской ламбертовской поверхности.
Для
этой модели функции распределения
высот
и наклонов
неровной поверхности, входящие
в формулу (6.2), равны соответствующим
δ-функцинм
В
этом случае для мощности P(t)
лазерного локационного сигнала из (6.2)
при моностатической локации вертикально
вниз
имеем
(6.3)
.
Пренебрежем
искажением формы локационного импульса
(связанным с наличием квадратичного
члена
во временном множителе f(t)
в формуле (6.3)). Это можно сделать, когда
длительность лазерного импульса cτи
много больше величины
(Rп
— размер освещенного лазерного пятна
на поверхности). В этом случае формула
(6.3) сильно упрощается:
(6.4)
В
(6.5)
,
где
-
оптическая толща между оптическим
локатором и поверхностью; P0 ‑ мощность,
излучаемая лазерным источником; Тп,
Ти
-
коэффициенты пропускания приемной и
передающей оптики лазерного локатора;
αи,
αп
–
угол расходимости излучения источника
и угол поля зрения приемной системы;
rп
—
эффективный радиус приемного объектива.
Если угол расходимости излучения источника много меньше угла поля зрения приемной системы (при моностатической локации это означает, что лазерное пятно подсвета полностью попадает в поле зрения приемника), то формула (6.5) еще больше упрощается:
(6.6)
Формулы
(6.5) и (6.6) (их часто называют уравнениями
оптической локации) получены для
прозрачной атмосферы (для которой
ослабление лазерного сигнала в среде
происходит по закону Бугера – ехр(
)).
В оптически плотной среде аналогичное
уравнение для мощности P(t)
лазерного
локационного сигнала имеет вид
(6.7)
где
(
пока-затели ослабления, рассеяния и
параметр индикатрисы рассеяния среды
(см. гл. 2).
Формула (6.7) справедлива для сред с сильно вытянутыми индикатрисами рассеяния. Она обеспечивает получение достаточно хороших результатов в условиях туманной дымки, тумана, облачности. Отметим, что в этих условиях отраженный поверхностью лазерный сигнал формируется как прямым (не рассеянным в среде), так и рассеянным в среде излучением. Свет в оптически плотной среде претерпевает многократное рассеяние. Однако в связи с тем, что индикатриса рассеяния такой среды сильно вытянута вперед, значительная часть рассеянного излучения распространяется в том же направлении, что и прямое излучение, улучшая тем самым энергетику локационного импульса. Вследствие этого, во-первых, временные задержки прихода на поверхность рассеянных в среде фотонов малы и длительность отраженного сигнала в первом приближении совпадает с длительностью импульса источника, во-вторых, характер затухания отраженного лазерного сигнала сильно зависит от вклада в сигнал многократно рассеянного средой излучения, уровень которого с увеличением оптической толщи слоя атмосферы τа возрастает.
Когда выполняется неравенство
смысл которого состоит в том, что на приемник не попадает многократно рассеянное средой излучение, ослабление сигнала в среде происходит по закону Бугера и формула (6.7) преобразуется в формулу (6.5).
В другом случае, когда
сигнал формируется только рассеянным светом и мощность лазерного локационного сигнала
(6.8)
В области, где справедлива формула (6.8), уравнение локации (6.5) не применимо, так как значительно занижает уровень сигнала по сравнению с его действительным значением.
Таким образом, формулу (6.7) можно рассматривать как обобщение уравнения локации (6.5) на сильно рассеивающие среды.