RU2789631C1

RU2789631C1 - Method for determining the vertical profile of the intensity of optical turbulence in the atmosphere

Info

Publication number: RU2789631C1
Application number: RU2022107414A
Authority: RU
Inventors: Игорь Александрович Разенков
Filing date: 2022-03-22
Publication date: 2023-02-06

Abstract

FIELD: meteorology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of meteorology and atmospheric physics and can be used to determine the vertical profile of the intensity of optical turbulence in the atmosphere. Essence: the atmosphere is probed by a lidar operating on the effect of backscattering amplification. Initially, the laser beam is propagated parallel to the earth’s surface at a distance equal to the lidar blind spot. Then a rotating flat mirror directs the beam vertically upwards. At the same time, laser pulses are sent into the atmosphere using a lidar receiver-transmitter and echo signals of the main and additional receiving channels are received, which are recorded in the photon counting mode. The recorded echo signals in the form of electric single-electron pulses enter the registration system, where they are accumulated and transmitted to a computer to process information about the altitude distribution of the intensity of optical turbulence.

EFFECT: operational determination of the vertical profile of the intensity of optical turbulence in the atmosphere directly from the earth’s surface.

1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области метеорологии и физики атмосферы и может быть использовано при создании систем контроля интенсивности оптической турбулентности на вертикальных трассах и для поддержки работы адаптивных оптических систем астрономических телескопов или систем слежения за воздушно-космическим пространством. Основным параметром, характеризующим интенсивность оптической турбулентности в атмосфере, является структурная характеристика показателя преломления C_n ².The invention relates to the field of meteorology and physics of the atmosphere and can be used in creating systems for monitoring the intensity of optical turbulence on vertical tracks and to support the operation of adaptive optical systems of astronomical telescopes or systems for monitoring the air cosmic space. The main parameter characterizing the intensity of optical turbulence in the atmosphere is the structural characteristic of the refractive indicator C _N ² .

Известен акустический способ определения структурной характеристики температуры C_T ², из которой можно определить C_n ². Акустический способ основан на пульсационных измерениях скорости ветра и температуры в атмосфере с помощью бистатического содара, работающего на явлении рассеяния акустических волн атмосферными мелкомасштабными турбулентными неоднородностями (В.Ф. Крамар и др. Бистатический содар для исследования полей ветра и характеристик турбулентности в приземном и пограничном слоях атмосферы, патент RU 2735909 C1). Недостатками способа являются небольшая дальность зондирования в несколько сотен метров.The acoustic method of determining the structural characteristics of temperature C _T ² is known, from which C. _N ² can be determined. The acoustic method is based on pulsation measurements of wind speed and temperature in the atmosphere with the help of a bistatic sodar working on the phenomenon of scattering acoustic waves atmospheric small -scale turbulent heterogeneities (V.F. Kramar et al. Bestatical concrete for the study of wind fields and the characteristics of turbulence in the squadrons and border layers atmosphere, patent RU 2735909 C1). The disadvantages of this method are a small sensing range of several hundred meters.

Известен способ анализа дифференциальных дрожаний двух или четырех изображений звезды (DIMM - Differential Image Motion Monitor), построенных на одном объективе (Sarazin M., Roddier F. The ESO differential image motion monitor // Astron. Astrophys. 1990. V. 227, N 1. P. 294-300). Недостатком способа является отсутствие возможности получения вертикального распределения характеристики C_n ², т.к. способ DIMM является интегральным.A known method of analyzing differential trembling of two or four images of a star (Dimm - Differential Image Motion Monitor), built on one lens (Sarazin M., Roddier F. Eso Differential Image Motion Monitor // Astron. Astrophys. 1990. V. 227, N.22, N.22, N.22, N 1. P. 294-300). The disadvantage of the method is the lack of the possibility of obtaining a vertical distribution of characteristics C _N ² , because The DIMM method is integral.

Известен усовершенствованный способ MASS-DIMM (MASS - Multi Aperture Scintillation Sensor), в котором DIMM прибор дополняется кольцевыми апертурами для измерения вертикального распределения характеристики C_n ² (Kornilov V., Tokovinin A., Vozyakova O., Zaitsev A., Shatsky N., Potanin S., Sarazin M. MASS: a monitor of the vertical turbulence distribution // Proc. SPIE. 2003. V. 4839. P. 837-845). Недостатком способа является низкое пространственное разрешение и нечувствительность к турбулентному слою вблизи поверхности земли.The improved method of Mass -Dimm (Mass - Multi Aperture Scintillation Sensor) is known, in which DIMM is supplemented by ring apertures for measuring the vertical distribution of characteristics C _N ² (Kornilov V., Tokovinin A, Vozyakova O., Zaitsev a., Shatsky N. , Potanin S., Sarazin M. Mass: A Monitor of the Vertical Turbulence Distribution // Proc. Spie. 2003. V. 4839. P. 837-845). The disadvantage of the method is the low spatial resolution and insensitivity to the turbulent layer near the surface of the Earth.

Известен способ определения высотного профиля C_n ²(z) методом триангуляции, когда производится измерение корреляции интенсивности мерцаний двух звезд с известным угловым расстоянием между ними (SCIDAR - SCIntillation Detection and Ranging). В способе SCIDAR анализируется кросскорреляционная функция двойной звезды (Vernin J., Roddier F. Experimental determination of two-dimensional spatiotemporal power spectra of stellar light scintillation Evidence for a multilayer structure of the air turbulence in the upper troposphere // J. Opt. Soc. Am. 1973. V. 63. P. 270-273). Недостатком способа является необходимость использования большого телескопа (не менее 1,5 м) и трудности с нахождением двойных звезд с большим угловым разносом и требуемой яркостью.A known method for determining the altitude profile C _n ² (z) by triangulation, when the correlation of the intensity of twinkling of two stars with a known angular distance between them (SCIDAR - SCIntillation Detection and Ranging) is measured. The SCIDAR method analyzes the cross-correlation function of a binary star (Vernin J., Roddier F. Experimental determination of two-dimensional spatiotemporal power spectra of stellar light scintillation Evidence for a multilayer structure of the air turbulence in the upper troposphere // J. Opt. Soc. Am. 1973. V. 63. P. 270-273). The disadvantage of this method is the need to use a large telescope (at least 1.5 m) and the difficulty in finding double stars with a large angular separation and the required brightness.

Известен способ определения высотного профиля C_n ²(z) методом триангуляции, когда по двойной звезде производится измерение кросскорреляционной функции наклонов волнового фронта (SLODAR - SLOpe Detection And Ranging) с помощью датчика Шэка-Гартмана (Wilson R.W. SLODAR: measuring optical turbulence altitude with a Shack-Hartmann wavefront sensor // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2002. V. 337, Iss. 1. P. 103-108). Недостатком способа также является необходимость использования большого телескопа (не менее 1,5 м) и трудности с нахождением двойных звезд с большим угловым разносом и требуемой яркостью.The method of determining the high -altitude profile C _N ² (Z) by triangulation, when the double star is measured by the cross -rating function of the slopes of the wave front (Slodar - Slope Detection and Ranging) using the Schechek -Gartmana sensor: Measurning Optical Turbuolence Ab. Shack-Hartmann Wavefront Sensor // Mon. Not. R. Astron. Soc. 2002. V. 337, Iss. 1. P. 103-108). The disadvantage of this method is also the need to use a large telescope (at least 1.5 m) and the difficulty in finding double stars with a large angular separation and the required brightness.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является лидарный способ дистанционного измерения интенсивности оптической турбулентности, в котором дифференциальный способ DIMM сочетается с использованием лазерной опорной звезды (Gimmestad G.G., Roberts D.W., Stewart J.M., Wood J.W. Development of a lidar technique for profiling optical turbulence // Opt. Engin. 2012. V. 51, N 10. P. 101713-1-101713-18). Прототип работает следующим образом. Излучение импульсного лазера фокусируется на заданной высоте с помощью телескопа передатчика лидара, создавая яркую искусственную звезду. Приемная система лидара одновременно регистрирует четыре изображения звезды с помощью маски, расположенной перед приемным телескопом. Благодаря турбулентности, изображения во времени смещаются относительно друг друга. Регистрируя и анализируя временные ряды относительных перемещений звезды, можно оценить интенсивность оптической турбулентности в атмосфере. Недостатками способа являются небольшая дальность зондирования (менее 2 км) и низкая оперативность из-за необходимости перемещения искусственной звезды по высоте для получения профиля структурной характеристики показателя преломления C_n ².The closest in technical essence to the proposed invention is a lidar method for remote measurement of the intensity of optical turbulence, in which the differential DIMM method is combined with the use of a laser reference star (Gimmestad GG, Roberts DW, Stewart JM, Wood JW Development of a lidar technique for profiling optical turbulence / / OPT. Engin. 2012. V. 51, N 10. P. 101713-1-101713-18). The prototype works as follows. The pulsed laser beam is focused at a given height using the telescope of the lidar transmitter, creating a bright artificial star. The lidar receiving system simultaneously registers four images of the star using a mask located in front of the receiving telescope. Due to turbulence, the images move relative to each other in time. By recording and analyzing the time series of relative displacements of the star, one can estimate the intensity of optical turbulence in the atmosphere. The disadvantages of this method are a small sensing range (less than 2 km) and low efficiency due to the need to move the artificial star in height to obtain a profile of the structural characteristic of the refractive index C _n ² .

Техническим результатом предлагаемого изобретения является дистанционное оперативное определение вертикального профиля структурной характеристики показателя преломления C_n ² непосредственно от поверхности земли.The technical result of the proposed invention is the remote operational determination of the vertical profile of the structural characteristic of the refractive indicator C _N ² directly from the surface of the Earth.

Технический результат способа достигается с помощью специализированного турбулентного лидара, работающего на эффекте усиления обратного рассеяния, и плоского поворотного зеркала. Зондирование атмосферы лидаром осуществляется следующим образом. Лидарная трасса зондирования организована так, что вначале лазерный пучок распространяется параллельно поверхности земли на расстояние, равное слепой зоне лидара (≈1 км), а затем поворотным плоским зеркалом пучок направляется вертикально вверх. Передатчик лидара посылает в атмосферу лазерные импульсы и принимает эхосигналы. Эхосигналы основного и дополнительного приемных каналов регистрируются фотоприемниками в режиме счета фотонов, затем в виде электрических одноэлектронных импульсов поступают в систему регистрации, где они накапливаются. Затем накопленные эхосигналы передаются в компьютер, где они обрабатываются (Разенков И.А. Оценка интенсивности турбулентности из лидарных данных. // Оптика атмосферы и океана. 2020. Т. 33. № 01. С. 32-40. DOI: 10.15372/AOO20200104). Результатом работы системы является информация о высотном распределении интенсивности оптической турбулентности.The technical result of the method is achieved with the help of a specialized turbulent lidar operating on the effect of backscatter amplification and a flat rotary mirror. Lidar's atmosphere is similar as follows. The lidar sensing path is organized in such a way that, first, the laser beam propagates parallel to the earth's surface for a distance equal to the blind zone of the lidar (≈1 km), and then the beam is directed vertically upwards by a rotating flat mirror. The lidar transmitter sends laser pulses into the atmosphere and receives echoes. The echo signals of the main and additional receiving channels are recorded by photodetectors in the photon counting mode, then, in the form of electrical single-electron pulses, they enter the recording system, where they are accumulated. Then the accumulated echo signals are transferred to a computer, where they are processed (Razenkov I.A. Estimation of turbulence intensity from lidar data. // Optics of the atmosphere and ocean. 2020. V. 33. No. 01. P. 32-40. DOI: 10.15372/AOO20200104 ). The result of the system operation is information about the altitude distribution of optical turbulence intensity.

Особенность способа заключается в том, что впервые для дистанционного контроля интенсивности турбулентности используется система, работающая на эффекте усиления обратного рассеяния. Эффект усиления обратного рассеяния возникает при двойном (прямом и обратном) распространении оптического излучения в турбулентной атмосфере (Виноградов А.Г., Гурвич А.С., Кашкаров С.С., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. «Закономерность увеличения обратного рассеяния волн». Свидетельство на открытие № 359. Приоритет открытия: 25 августа 1972 г. в части теоретического обоснования и 12 августа 1976 г. в части экспериментального доказательства закономерности. Государственный реестр открытий СССР // Бюл. изобретений. 1989. № 21). Аналоги работают на других принципах и эффект усиления обратного рассеяния не используют. В отличие от аналогов, преимущества системы заключаются в способности контролировать интенсивность турбулентности с высоким пространственным разрешением непосредственно от поверхности земли.The peculiarity of the method lies in the fact that for the first time a system operating on the effect of backscatter amplification is used for remote control of the intensity of turbulence. The backscattering enhancement effect occurs during double (forward and backward) propagation of optical radiation in a turbulent atmosphere (Vinogradov A.G., Gurvich A.S., Kashkarov S.S., Kravtsov Yu.A., Tatarsky V.I. “Regularity increase in backscattering of waves ". Certificate of discovery No. 359. Priority of discovery: August 25, 1972 in terms of theoretical justification and August 12, 1976 in terms of experimental proof of the pattern. State Register of Discoveries of the USSR // Bull. Inventions. 1989. No. 21 ). Analogues work on other principles and do not use the backscatter enhancement effect. Unlike analogues, the advantages of the system lie in the ability to control the intensity of turbulence with high spatial resolution directly from the earth's surface.

В способе применяется турбулентный лидар [RU 165087 U1, 2014; RU 177661 U1, 2017], трасса зондирования которого состоит из горизонтального участка и вертикального участка.The method uses turbulent Lidar [RU 165087 U1, 2014; RU 177661 U1, 2017], the sounding path of which consists of a horizontal section and a vertical section.

Контроль интенсивности турбулентности в атмосфере осуществляется приемо-передатчиком, блоком регистрации эхо-сигналов и блоком обработки информации. Трасса зондирования лидара имеет горизонтальный (≈1 км) участок и вертикальный (>10 км). Лидаром с пространственным разрешением 15 м производится зондирование атмосферы в вертикальном направлении. Принимаемые приемо-передатчиком эхосигналы в виде фотоэлектрических импульсов поступают в блок регистрации, где они анализируются дискриминатором, затем прошедшие дискриминатор фотоэлектрические импульсы преобразуются в сигналы стандартного TTL-уровня. Сигналы TTL-уровня поступают на счетчик фотонов, который производит накопление сигналов вдоль всей трассы зондирования. Накопленная информация о пространственном распределении эхосигналов основного P₁(z) и дополнительного P₂(z) приемных каналов, где z - дистанция от лидара, из блока регистрации передается в блок обработки информации. Время накопления эхосигналов в каждом цикле измерений составляет 1 мин. В блоке обработки вычисляют фактор q(z) влияния турбулентности на среднюю мощность рассеянного света на приемнике согласно алгоритму:

. Вычисляют структурную характеристику коэффициента преломления согласно алгоритму:

, где: R - радиус приемо-передающей апертуры лидара;

- волновое число; λ - длина волны;

- масштаб Френеля. The control of the intensity of turbulence in the atmosphere is carried out by a transceiver, an echo signal registration unit and an information processing unit. The lidar sounding path has a horizontal (≈1 km) section and a vertical (>10 km) section. A lidar with a spatial resolution of 15 m is used to probe the atmosphere in the vertical direction. The echo signals received by the transceiver in the form of photoelectric pulses enter the recording unit, where they are analyzed by the discriminator, then the photoelectric pulses that have passed through the discriminator are converted into standard TTL-level signals. TTL-level signals arrive at the photon counter, which accumulates signals along the entire probing path. The accumulated information about the spatial distribution of the echo signals of the main P ₁ (z) and additional P ₂ (z) receiving channels, where z is the distance from the lidar, is transmitted from the registration unit to the information processing unit. The accumulation time of echo signals in each measurement cycle is 1 min. In the processing unit, the factor q(z) of the influence of turbulence on the average scattered light power at the receiver is calculated according to the algorithm:

. The structural characteristic of the refractive index is calculated according to the algorithm:

, where: R is the radius of the receiving-transmitting aperture of the lidar;

- wave number; λ - wavelength;

- Fresnel scale.

Краткое описание чертежей. На фиг. 1 показана схема зондирования. Трасса зондирования имеет горизонтальный участок А и вертикальный участок Б. Поворот луча вверх осуществляется поворотным зеркалом. Слепая зона лидара показывает минимальное расстояние, начиная с которого турбулентный лидар способен дать информацию о структурной характеристике C_n ². Горизонтальный участок А выбирается равным слепой зоне лидара. У поверхности земли интенсивность атмосферной турбулентности максимальная. На вертикальном участке Б интенсивность атмосферной турбулентности быстро убывает с высотой.A brief description of the drawings. In FIG. 1 shows a probing scheme. The probing route has a horizontal section A and the vertical section B. The beam up is turned upside down. The blind Lidar zone shows the minimum distance, starting from which the turbulent Lidar is able to give information about the structural characteristic of C _N ² . The horizontal section A is selected equal to the blind lidar zone. At the surface of the Earth, the intensity of atmospheric turbulence is maximum. On the vertical section B, the intensity of atmospheric turbulence quickly decreases with a height.

На фиг. 2 представлена аналитическая модель Хафнагеля-Волли профиля структурной характеристики оптической турбулентности C_n ² для ночного времени (Parenti R.R., Sasiela R.J. Laser-guide-star for astronomical application // J. Opt. Soc. Amer. A. 1994. V. 11, N 1. P. 288-309). Высотный профиль характеристики C_n ²(z) на фиг. 2 вычислен согласно алгоритму

, где z - высота.In FIG. 2 presents the analytical model of the Hafnagel-Wolly profile of the structural characteristic of optical turbulence C _N ² for night time (Parenti RR, Sasiela RJ Laser-Guide-STAR for Astronomical Application // J. Opt. Soc. Amer. A. 1994. V. 11, N 1. P. 288-309). High -altitude profile of characteristics C _N ² (Z) in FIG. 2 calculated according to the algorithm

, where z is the height.

На фиг. 3 показан фактор q(z), рассчитанный из отношения лидарных эхосигналов. Кривая 1 соответствует схеме зондирования на фиг. 1, включающей горизонтальный участок А и вертикальный участок Б. Кривая 2 соответствует схеме зондирования в отсутствие горизонтального участка А.In FIG. 3 shows the Q (Z) factor calculated from the relationship of lynar echosilles. Curve 1 corresponds to the probing scheme for FIG. 1, which includes horizontal section A and vertical section B. Curve 2 corresponds to the sounding scheme in the absence of horizontal section A.

На фиг. 4 представлена относительная погрешность определения характеристики C_n ² при условии, что экспериментальная абсолютная погрешность определения фактора q(z) составляет 0,05. Кривая 1 соответствует схеме зондирования на фиг. 1, включающей горизонтальный участок А и вертикальный участок Б. Кривая 2 соответствует схеме зондирования в отсутствие горизонтального участка А.In FIG. 4 presents the relative error of determining the characteristics C _N ² , provided that the experimental absolute error in determining the factor Q (Z) is 0.05. Curve 1 corresponds to the probing scheme for FIG. 1, including the horizontal section A and the vertical section B. Curve 2 corresponds to the probing scheme in the absence of a horizontal section A.

Осуществление изобретения. Принцип работы турбулентного лидара основан на эффекте увеличения обратного рассеяния (УОР). Сравним два варианта вертикального зондирования. На фиг. 1 показана схема зондирования турбулентным лидаром интенсивности оптической турбулентности, а именно, структурной характеристики показателя преломления C_n ². Обычно используется схема зондирования, когда трасса направлена вертикально вверх. Схема зондирования на фиг. 1 отличается тем, что, она имеет горизонтальный участок А и вертикальный участок Б. Эффект УОР возникает при распространении света в турбулентной атмосфере. На фиг. 2 показан высотный профиль интенсивности оптической турбулентности C_n ². Лазерный пучок распространяется в атмосфере, при этом на молекулах и аэрозольных частицах происходит рассеяние света, поэтому часть излучения возвращается обратно. Эффект УОР - увеличение обратного рассеяния - не меняет общую рассеянную мощность, а только перераспределяет ее в пространстве таким образом, что при обратном рассеянии на оси зондирующего пучка происходит увеличение эхосигнала. Увеличение эхосигнала с расстоянием происходит в зависимости от относительной дисперсии флуктуаций интенсивности, которую вычисляется согласно алгоритму (формула Рытова)

, где k₀=2π/λ - волновое число; λ - длина волны. Из этой формулы следует, что по мере удаления от лидара дисперсия β² растет. Лидар регистрирует два эхосигнала: основной P₁(z), на который турбулентность влияет, и дополнительный P₂(z), на который турбулентность не влияет. Из отношения эхосигналов рассчитывается лидарная функция согласно алгоритму

, показанная. Фактор q(z) увеличивается от нуля и с высотой растет медленно. На фиг. 3 функция q(z) для схемы зондирования, включающей горизонтальный участок А и вертикальный участок Б (фиг. 1) показана кривой 1. Кривая 2 соответствует схеме зондирования в отсутствие горизонтального участка А. Рост кривой 1 происходит значительно быстрее кривой 2, т.к. в этом случае имеется горизонтальный участок трассы А у поверхности земли, где интенсивность турбулентности максимальная. Согласно схеме зондирования, показанной на фиг. 1, горизонтальный участок А равен слепой зоне лидара, поэтому информация о профиле C_n ² может быть получена непосредственно от поверхности земли (z=0). Высотный профиль характеристики C_n ²(z) рассчитывается из профиля фактора q(z), поэтому относительная погрешность определения δC_n ²(z) определяется относительной погрешностью δq(z). Полагая, что абсолютное значение q(z) при измерениях определяется с абсолютной погрешностью 0,05, рассчитаем относительную погрешность определения δC_n ²(z) согласно алгоритму: δC_n ²(z)=[0,05/ q(z)]×100%. Результаты расчета представлены на фиг. 4, пунктиром показан уровень погрешности 80%. Для схемы зондирования, включающей горизонтальный участок А и вертикальный участок Б (фиг. 1) погрешность менее 80% имеет место, начиная от поверхности земли. В отсутствие горизонтального участка А трассы зондирования А погрешность менее 80% будет иметь место, начиная с высоты 2,6 км. С увеличением высоты ошибка параметра C_n ² уменьшается.Implementation of the invention. The principle of operation of a turbulent lidar is based on the backscatter enhancement effect (BSR). Let's compare two variants of vertical sounding. In FIG. 1 shows the scheme of sounding by a turbulent lidar the intensity of optical turbulence, namely, the structural characteristic of the refractive index C _n ² . Typically, a sounding scheme is used when the trace is directed vertically upwards. The sounding scheme in Fig. 1 differs in that it has a horizontal section A and a vertical section B. The RBM effect occurs when light propagates in a turbulent atmosphere. In FIG. 2 shows the altitude profile of the intensity of optical turbulence C _n ² . The laser beam propagates in the atmosphere, while molecules and aerosol particles scatter light, so part of the radiation is returned back. The effect of RBM - an increase in backscattering - does not change the total scattered power, but only redistributes it in space in such a way that during backscattering on the axis of the probing beam, an increase in the echo signal occurs. An increase in the echo signal with distance occurs depending on the relative dispersion of intensity fluctuations, which is calculated according to the algorithm (Rytov's formula)

, where k ₀ =2π/λ - wave number; λ is the wavelength. It follows from this formula that, as the distance from the lidar increases, the dispersion β ² increases. The lidar registers two echo signals: the main one P ₁ (z), which is affected by turbulence, and the additional one P ₂ (z), which is not affected by turbulence. From the ratio of echo signals, the lidar function is calculated according to the algorithm

shown. The factor q(z) increases from zero and grows slowly with height. In FIG. In Fig. 3, the function q(z) for the sounding scheme, which includes a horizontal section A and a vertical section B (Fig. 1), is shown by curve 1. Curve 2 corresponds to the sounding scheme in the absence of a horizontal section A. Curve 1 grows much faster than curve 2, because . in this case, there is a horizontal section of the path A near the earth's surface, where the intensity of turbulence is maximum. According to the sounding scheme shown in Fig. 1, the horizontal section A is equal to the blind zone of the lidar, so profile information C _n ² can be obtained directly from the earth's surface (z=0). The height profile of the characteristic C _n ² (z) is calculated from the profile of the factor q(z), therefore the relative error in determining δC _n ² (z) is determined by the relative error δq(z). Assuming that the absolute value of q(z) during measurements is determined with an absolute error of 0.05, we calculate the relative error in determining δC _n ² (z) according to the algorithm: δC _n ² (z)=[0.05/ q(z)]× 100%. The calculation results are shown in Fig. 4, the dotted line shows the 80% error level. For a probing scheme, including the horizontal section A and the vertical section B (Fig. 1) an error of less than 80% takes place, starting from the surface of the Earth. In the absence of a horizontal section A, the probe of a slop of less than 80% will take place, starting from a height of 2.6 km. As the height increases, the error of the parameter C _n ² decreases.

Предлагаемое изобретение позволит повысить точность и надежность контроля интенсивности оптической турбулентности в вертикальном направлении и обеспечить работу адаптивных оптических систем астрономических телескопов или систем слежения за воздушно-космическим пространством.The present invention will improve the accuracy and reliability of controlling the intensity of optical turbulence in the vertical direction and ensure the operation of adaptive optical systems of astronomical telescopes or aerospace tracking systems.

Claims

A method for determining the vertical profile of the intensity of optical turbulence in the atmosphere, carried out by a lidar operating on the effect of backscattering amplification, which performs atmospheric sounding, while at first the laser beam propagates parallel to the earth's surface at a distance equal to the blind zone of the lidar, and then the beam is directed vertically by a rotary flat mirror up, the lidar transceiver sends laser pulses into the atmosphere and receives echo signals from the main and additional receiving channels, which are recorded by photodetectors in the photon counting mode, then, in the form of electrical single-electron pulses, enter the recording system, where they are accumulated and transmitted to a computer for processing information about high -rise distribution of the intensity of optical turbulence.