[发明专利]大气湍流光传输信道的信号时间起伏均方根带宽测量方法

权利要求书

1.大气湍流光传输信道的信号时间起伏均方根带宽测量方法，其特征在于：需要使用激光器、光学发射系统、光学接收系统、光电探测器、数据采集与计算机系统；激光器发射的功率恒定的连续激光信号A001经光学发射系统发射到大气湍流信道中，激光信号A001经大气湍流信道传输后，通过光学接收系统入射到光电探测器上，光电探测器输出的电信号经数据采集与计算机系统进行模数转换并存储到计算机文件中；具体的测量方法如下：

1)探测并记录激光信号A001经大气湍流信道传输后的时间起伏数据，具体步骤如下：

步骤Step101：使光学发射系统和光学接收系统的光轴相互对准，使激光器、光电探测器、数据采集与计算机系统正常工作；

步骤Step102：设置数据采集与计算机系统的信号采样时间间隔为Δ_t；设置数据采集时间长度为T；

步骤Step103：在数据采集与计算机系统的磁盘中创建一个新文件B001；令N_S表示采样总次数，表示对x向下取整；

步骤Step104：在数据采集与计算机系统中创建一个计数器counter，设置计数器counter的初始值为N_S；在数据采集与计算机系统中创建一个计时器timer，设置计时器timer的初始值为0，计时器timer从开始数据采集时刻起进行系统计时，计时器timer记录逝去的时间；在数据采集与计算机系统中，执行如下子步骤：

步骤Step104-1：判断counter是否大于0，如果为否，则转步骤Step104-3；

步骤Step104-2：数据采集与计算机系统在计时器timer等于(N_S-counter)×Δ_t的时刻执行如下操作：

对光电探测器输出的电信号进行采样和模数转换，把得到的模数转换结果保存到文件B001中，模数转换结果表示对光学接收系统接收到的激光信号A001的一次测量结果；令counter＝counter-1；转步骤Step104-1；

步骤Step104-3：探测和采集结束；

模数转换结果在文件B001中按时间先后顺序保存；文件B001中的第1个模数转换结果为对光学接收系统接收到的激光信号A001的第1次探测采样得到的模数转换结果；文件B001中的第2个模数转换结果为对光学接收系统接收到的激光信号A001的第2次探测采样得到的模数转换结果，其他依次类推；

2)对文件B001中记录的N_S个模数转换结果进行处理，得到光信号时间起伏均方根带宽，具体步骤如下：

步骤Step201：在数据采集与计算机系统的存储器中创建一个包含N_S个元素的一维数组ARR；对于i＝1,2,…,N_S，把文件B001中的第i个模数转换结果赋值给ARR[i]，ARR[i]表示数组ARR的第i个元素；

步骤Step202：在数据采集与计算机系统的存储器中创建一个包含N_u个元素的数组μ，δ_T表示要分析的光信号起伏时间协方差函数的时间差参数最大值，0<δ_T<T/100，数组μ用于存储光信号起伏时间协方差函数值；对n＝1,2,…,N_u,执行如下操作：

令其中μ[n]表示数组μ的第n个元素，ARR[i+n]表示数组ARR的第i+n个元素；

步骤Step203：首先根据数组μ的元素值和Δ_t，确定光信号起伏时间协方差函数B_I(τ)在τ＝nΔ_t处的测量值B_I(τ＝nΔ_t)＝μ[n]，其中n＝1,2,…,N_u；然后根据概率与随机过程理论可得B_I(τ)在τ＝0处的测量值在此基础上，再利用关系B_I(τ)＝B_I(-τ)，可得B_I(τ)在τ＝mΔ_t处的测量值B_I(τ＝mΔ_t)＝B_I(τ＝|m|Δ_t)，m＝-N_u,…,-3,-2,-1,0,1,2,3,…,N_u；

步骤Step204：根据B_I(τ)在τ＝mΔ_t处的测量值B_I(τ＝mΔ_t)，其中m＝-N_u,…,-3,-2,-1,0,1,2,3,…,N_u，利用差值定理及其推论解算测量数据二阶导数方法来计算B″_I(τ＝0)的值；光信号时间起伏的均方根带宽B_RMS为：