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大气色散效应引起的瞄准误差研究 万敏 张卫 (中国工程物理研究院应用电子学所) 擅譬如果用于目标定位的探测光和发射光波长小同，将会由于，大气色散效应降低其瞄准精度。 本文计算r由于大气色散效应造成的瞄准误差，其中考虑了天气条件、地理位置、发射天顶角和信标波 长等影响吲素。结果表明：发射天顶角和目标探测光波七二的影响较大，而天气条件和地理位置的影响相 对较小。发射天顶角越大，目标探捌光与主激光的角间距越丈。信标波长应尽量靠近发射光波长，同时， 应优选波长大于发射光的信标．同时，通过数据拟台得到了蒙气差的解析表达式．并由此提出了解决由 大气色散引起的瞄准误差的方法。 关■词色散信标天顶角大气折射 一、引言 光束通过大气传输时，将会由于大气折射效应发生偏转，这在天文上又称蒙气差。波 长不同的两束光以同样的发射角通过大气传输时，由于色散效应的影响，两柬光将逐步相 互偏离。对于激光能量输运而言，如果用于目标定位的探测光和发射光波长不同，将会由 于大气色散效应降低其瞄准精度本文将就大气色散效应导致的目标探测光相对于主激光的 角位移进行理论分析和数值计算．以得到一些定量的结论。为跟瞄系统提供理论参考。同 时，通过数据拟台得到了蒙气差的解析表达式，并由此提出了解决大气色散引起的瞄准误 差的方法。 二、蒙气差理论与计算方法 光束通过大气传输时．将会由于大气折射效应发生偏转，其偏转角在天文上又称蒙气 差。大气折射率是光束波长及大气参数的函数，由 Lorentz．Lomz关系有[1】： (1) n一1：77．6(1+7．52×10—3^一21兰1．10一。 ’ ’L，’／ 其中，n为折射率，P是大气压强(Pa)．T为 大气温度(K)，丑为光波长(／an)。由于大气压强 和温度随地理位置、高度、天气条件的变化而变化， 因而折射率也随这些参数而变。考虑到折射率是高 图1光线轨迹示意圈 一215一 《 度的函数，可将大气看成球面分层，并将大气分成许多同心球层，每一球层视为均匀介质， 进^大气的光线只有在球层的界面上才发生折射。如图】，设胛．为第i层的空气折射率，只 为折射角，‘为该折射点距地心的距离，大气光路方程为”．‘只=C(C为常数)【2]。逐层 进行计算，得到光线的传输方向和路径。在高度大于100km后大气己非常稀薄，可视为真 空，不再考虑大气折射。在此条件下对传输光进行计算，可以得到在某一高度上传输光的 真正的天坝角。通过大气蒙气差的计算，得到～系列的数据，该数据与(2000年中国天文 1％。 年历》[3]所给的数据基本一致，最大百分误差小f 三、色散引起的瞄准误差及其影响因素分析 为分析地理位置、天气条件、发射天顶角和波}：=因素对主激光和目标探测光偏离的影 53／un，目标高度600 响，假设发射主激光波长为^。=l315pm，目标探测光波长为^．=0 度和北纬60度；天气条件取冬季和夏季的平均天气。表1给出了600km高处目标探测光与 主激光的实际天顶角(非视在天顶角)之间的角间距。 表I探捌光与主激光的实际天顶角之间的角间距(埘谢) 天顶角 夏季 冬季 l 50