[发明专利]用于光斑定位的时变湍流位相屏快速模拟方法

权利要求书

1.一种空间激光通信的用于光斑定位的时变湍流位相屏快速模拟方法，其特征在于利用逆傅里叶变换法，结合子谐波的方法生成模拟柯尔莫戈洛夫湍流的随机位相屏，通过接收孔径相对于位相屏的移动，使位相屏的不同部分依次通过接收孔径来近似地模拟湍流的运动。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于该模拟方法具体包括下列步骤：

①利用逆傅里叶变换法，先生成一复高斯随机矩阵，然后将其与Kolmogorov湍流功率谱的平方根相乘滤波，再利用离散逆傅里叶变换生成代表随机位相屏的矩阵：

φ(m,n)=Σm′=-Nx/2Nx/2-1Σn′=-Ny/2Ny/2-1h(m′,n′)f(m′,n′)ei2π(m′mNx+n′nNy),]]>

其中：是Kolmogorov湍流功率谱的平方根；

是白噪声过程，g(m′，n′)＝g_real(m′，n′)+ig_imag(m′，n′)，g_real(m′，n′)和g_imag(m′，n′)是均值为0，方差为0.5的高斯随机变量；

Δk_x＝2πΔf_x＝2π/G_x，Δk_y＝2πΔf_y＝2π/G_y，G_x和G_y分别为所模拟的相位屏x方向和y方向的大小；

②引入低频子谐波，利用离散傅里叶变换生成一个包含低频信息的位相屏，其矩阵表示如下：

φLF(mj,nk)=Σj′=-Nx′/2Nx′/2-1Σk′=-Ny′/2Ny′/2-1e2πi(j′jNx+k′kNy)β(fxj′,fyk′),]]>

其中，

β(fxj′,fyk′)=2πNx′Ny′GxGyh(fxj′,fyk′)0.00058r0-5/3(fxj′2+fyk′2)-11/6,]]>

m_j＝jG_x，n_k＝kG_y，

N′_x＝5L₀/G_x，N_y＝5L₀/G_y，

N_x和N_y分别为相位屏x方向和y方向的采样点数，相应的抽样间隔为Δx＝G_x/N_x和Δy＝G_y/N_y；空间频率为：f_x＝m′Δf_x和f_y＝n′Δf_y，其中的Δf_x＝1/G_x，Δf_y＝1/G_y，r₀表示大气相干直径，它代表大气湍流强度的大小，取湍流外尺度L₀＝10m；

③得到最终的随机位相屏表达式为：

φ_mod(m，n)＝φ(m，n)+φ_LF(m_j＝m，n_k＝n)

④通过所述的最终的随机位相屏和终端接收孔径之间的相对移动，使不同时刻随机位相屏上的不同部分被光波通过所述的终端接收孔径，即为湍流的时变过程。