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基于HLA的激光大气传输仿真应用系统研究与开发

作　者: 李文学
导　师: 华卫红
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 光学工程
关键词: 激光大气传输大气衰减(消光) 大气湍流热晕 MODTRAN 高层体系结构(HLA) 运行支撑环境(RTI) 联邦成员仿真
分类号: P427.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 196次
引　用: 4次
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内容摘要

系统仿真技术的应用越来越广泛,在光电对抗领域,对激光大气传输的仿真是其中的重要环节。课题提出了一种进行激光大气传输仿真的方法,包括从系统模型的建立到仿真程序的具体开发实践。激光特别是高能激光在通过大气传输过程中经受多种效应影响而降低其到达目标处的强度(功率密度),对连续激光系统来说,最重要的大气传输效应包括大气分子和气溶胶的吸收与散射、大气湍流等线性效应和非线性热晕效应。从阐述这些效应的原理着手,通过对激光大气传输模型及其算法的研究分析,确立了一种进行激光大气传输仿真的方法。同时,针对激光及高能激光大气传输的特点和仿真速度的要求,探讨了仿真中激光大气透过率的计算方法及参数选取等问题。HLA仿真技术是今后分布仿真技术发展的主要方向。在仿真程序的开发实践过程中,首先,利用HLA分布仿真技术和VC6.0中的多线程技术,实现了作为HLA中仿真联邦成员的功能;另一方面,通过实体模型和交互模型结合,静态参数和动态参数结合,完成了对激光经大气传输到达目标处功率密度进行仿真的应用系统的开发。特别是,通过对MODTRAN输入输出机制的分析,实现了在基于VC6.0的仿真程序中集成MODTRAN进行大气衰减计算。另外,充分利用VC6.0和C/C++语言的强大软件开发技术,设计了手动和自动两种模式,开发了数据库保存/打开,报表的打印/预览和数据的曲线显示/分析等附加功能。仿真程序最终可作为基于HLA的光电对抗仿真系统中的一个独立的联邦成员(仿真应用系统)使用。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-12
  1.1 课题背景  8
  1.2 国内外研究与发展  8-11
    1.2.1 激光大气传输的研究与进展  8-10
    1.2.2 HLA仿真技术的发展和应用  10-11
  1.3 主要研究内容与论文组织结构  11-12
第二章激光大气传输理论概述  12-27
  2.1 大气层结构  12-14
  2.2 大气衰减(消光)  14-22
    2.2.1 大气组成  14-16
    2.2.2 比尔－朗伯定律  16
    2.2.3 大气吸收  16-20
    2.2.4 大气散射  20-22
  2.3 大气湍流效应  22-24
    2.3.1 大气湍流特性  22-23
    2.3.2 柯尔莫哥洛夫理论  23-24
    2.3.3 大气湍流的激光传输效应  24
  2.4 大气热晕效应  24-26
  2.5 其它非线性效应  26
    2.5.1 受激喇曼散射  26
    2.5.2 大气击穿  26
  2.6 本章小结  26-27
第三章激光大气传输仿真模型及算法研究  27-55
  3.1 激光大气传输仿真实体模型  27-33
    3.1.1 建模方法  27-28
    3.1.2 模型的选择  28-29
    3.1.3 模型分析  29-33
  3.2 大气衰减模型及算法  33-46
    3.2.1 大气模式  33-34
    3.2.2 大气分子吸收算法  34-36
    3.2.3 大气衰减常用模型及其软件算法研究  36-42
    3.2.4 激光大气传输衰减的特点分析及实现方法  42-46
  3.3 大气湍流参数模型  46-53
    3.3.1 大气湍流强度高度分布模型  46-50
    3.3.2 大气相干长度及其模型  50-51
    3.3.3 高能激光系统输出光束的特点及参数的选取  51-53
  3.4 大气热晕参数模型  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章基于HLA的激光大气传输仿真应用系统的开发  55-74
  4.1 HLA仿真技术简介  55-56
  4.2 仿真应用系统的具体开发实现  56-65
    4.2.1 系统总体结构与流程  56-59
    4.2.2 作为HLA联邦成员的开发  59-61
    4.2.3 激光大气传输仿真的具体实现  61-62
    4.2.4 仿真程序中集成MODTRAN的方法  62-65
  4.3 仿真应用系统软件的主要功能  65-71
  4.4 仿真系统应用实例  71-73
  4.5 本章小结  73-74
第五章总结  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-80
攻读硕士学位期间发表的论文  80-81
附录A 激光大气传输仿真C/C++源代码  81-98

基于HLA的激光大气传输仿真应用系统研究与开发

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