Определение скорости поперечного ветра по турбулентным флуктуациям изображения подсвеченной лазерным пучком диффузной мишени
Автор: Маракасов Дмитрий Анатольевич, Афанасьев Алексей Леонидович, Банах Виктор Арсентьевич, Ростов Андрей Петрович, Кусков Василий Вадимович
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 2 т.46, 2022 года.
Бесплатный доступ
В статье представлен оптический метод оценки поперечного ветра, основанный на анализе турбулентных искажений изображения подсвеченной лазерным пучком диффузной мишени. Предложенный корреляционный алгоритм обработки видеоизображений позволяет в режиме реального времени делать оценку скорости поперечного ветра с использованием одного приемного объектива при подсветке мишени в видимом либо инфракрасном диапазоне. Проведена экспериментальная проверка метода на атмосферной трассе. Оптические оценки интегрального ветра сопоставлены с данными независимых локальных измерений шести ультразвуковых анемометров, расположенных вдоль трассы.
Оптические технологии дистанционного зондирования, скорость ветра, турбулентность, обработка изображений
Короткий адрес: https://sciup.org/140293808
IDR: 140293808
Список литературы Определение скорости поперечного ветра по турбулентным флуктуациям изображения подсвеченной лазерным пучком диффузной мишени
- Porat O, Shapira J. Crosswind sensing from optical-turbulence-induced fluctuations measured by a video camera. Appl Opt 2010; 49(28): 5236-5244. DOI: 10.1364/A0.49.005236.
- Afanasiev AL, Banakh VA, Rostov AP. Estimation of the integral wind velocity and turbulence in the atmosphere from distortions of optical images of naturally illuminated objects. Atmos Ocean Opt 2016; 29(5): 422-430. DOI: 10.1134/S102485601605002X.
- Clifford SF, Ochs GR, Wang T-I. Optical wind sensing by observing the scintillations of a random scene. Appl Opt 1975; 14(12): 2844-2850. DOI: 10.1364/AO.14.002844.
- Walters DL. Passive remote crosswind sensor. Appl Opt 1977; 16(10): 2625-2626. DOI: I0.1364/A0.16.002625.
- Dudorov VV, Eremina AS. Retrieval of crosswind velocity based on the analysis of remote object images: Part 2 -Drift of turbulent volume. Atmospheric Ocean Opt 2017; 30(6): 596-603. DOI: 10.1134/S1024856017060069.
- Afanas'ev AL, Dudorov VV, Mikhailov YuT, Nasonova AS, Rostov AP, Shestakov ShO. Retrieval of crosswind velocity based on the analysis of remote object images: Part 3 - Experimental test. Atmospheric Ocean Opt 2020; 33(6): 690-695. DOI: 10.1134/S1024856020060020.
- Antoshkin LV, Lavrinov VV, Lavrinova LN, Lukin VP. Differential method for wavefront sensor measurements of turbulence parameters and wind velocity. Atmospheric Ocean Opt 2008; 21(01): 64-68.
- Antoshkin LV, Lavrinov VV, Lavrinova LN, Lukin VP. Measurement of crossing wind transfer of atmospheric turbulence by Shack-Hartmann sensor. Mining Informational and Analytical Bulletin (Scientific and Technical Journal) 2009; 17(12): 129-133.
- Avila R, Valdes-Hernandez O, Sanchez LJ, Cruz-Gonzalez I, Aviles JL, Tapia-Rodríguez JJ, Zuniga CA Simultaneous generalized and low-layer SCIDAR turbulence profiles at San Pedro Martir observatory. Mon Notices Royal Astron Soc 2019; 490(1): 1397-1405. DOI: 10.1093/mnras/stz2672.
- Banakh VA, Marakasov DA, Vorontsov MA. Cross-wind profiling based on the scattered wave scintillations in a telescope focus. Appl Opt 2007; 46(33): 8104-8117. DOI: 10.1364/AO.46.008104.
- Banakh VA, Marakasov DA. Reconstruction of the wind velocity profile by the intensity fluctuations of a scattered wave in a receiving telescope. Quantum Electron 2008; 38(9): 889894. DOI: 10.1070/QE2008v038n09ABEH013706.
- Tatarskii VI. The effects of the turbulent atmosphere on wave propagation. Jerusalem: Israel Program for Scientific Translations; 1971.
- Abramovitz M, Stigun IA, eds. Handbook of mathematical functions with fomulas, graphs and mathematical tables: reference book. Wasington DC: National Bureau of Standards; 1964.
- Coles WA, Filice JP, Frehlich RG, Yadlowsky M. Simulation of wave propagation in three-dimensional random media. Appl Opt 1995; 34(12): 2089-2101. DOI: 10.1364/AO.34.002089.
- Fleck JA Jr, Morris JR, Feit MD. Time-dependent propagation of high energy laser beams through the atmosphere. Appl Phys 1976; 10(2): 129-160. DOI: 10.1007/BF00882638.
- Martin JM, Flatte SM. Intensity images and statistics from numerical simulation of wave propagation in 3-D random media. Appl Opt 1988; 27(11): 2111-2126. DOI: 10.1364/AO.27.002111.
- Kandidov VP. Monte Carlo method in nonlinear statistical optics. Physics-Uspekhi 1996; 39(12): 1243-1272. DOI: 10.1070/pu1996v039n12abeh000185.
- Banakh VA, Falits AV. Turbulent statistics of laser beam intensity on ground-to-satellite optical link. Proc SPIE 2001; 4678: 132-143. DOI: 10.1117/12.458432.
- Banakh VA. Image simulation of a laser-illuminated scattering layer in turbulent atmosphere. Atmospheric Ocean Opt 2007; 20(04): 271-274.
