Оценка предельной дальности видимости маяков и пространственных ориентиров…
3
ем угла наблюдения интенсивность рассеяния резко падает и, следо-
вательно, уменьшается расстояние, с которого возможно наблюдение
пучка. Это обстоятельство ограничивает возможность обозначения
достаточно широких зон ориентирования. Днем лучевые визуальные
лазерные устройства неработоспособны.
Существенным недостатком также является в условиях понижен-
ной видимости относительно небольшая дальность действия лучевых
устройств вследствие силу неблагоприятных условий переноса излу-
чения протяженных источников света. Даже в условиях среднего по
плотности тумана (метеорологическая дальность видимости (МДВ)
S
м
≈
1,2 км) резко сокращается длина наблюдаемых пучков, за счет
рассеяния значительно увеличивается их диаметр, в результате чего
ухудшаются наглядность и точность ориентирования.
Оценка эффективности работы лазерных средств навигационного
оборудования в реальной атмосфере требует решения уравнения пе-
реноса яркости лазерного излучения [1]. Структура светового поля,
которое формируется заданным лазерным источником (маяком) в
рассеивающей среде, определяется интегро-дифференциальным
уравнением переноса излучения (УПИ) [1, 2]:
(
)
(
)
(
)
4
,
,
,
( , )
.
4
m
π
n L r n
L r n
L r m n m d
∧
σ
∇ = −ε
+
χ
Ω
π
∫
G G G
G G
G G G G
(1)
Здесь
(
)
,
L r n
G G
— яркость светового поля в точке
( , , );
r x y z
G
( , )
n m
∧
χ
≡
G G
( )
≡ χ γ
— индикатриса рассеяния; ε — показатель ослабления; σ —
показатель рассеяния; ε и σ измеряются в м
–1
.
Решить уравнение (1) для произвольной рассеивающей среды не
удается. Однако можно найти приближенные решения УПИ на осно-
ве его упрощенных модификаций, используя дополнительную ин-
формацию об особенностях рассеяния в среде (атмосфере). В при-
земном слое атмосферы выделяют несколько качественно различ-
ных типов оптического состояния атмосферы: дымка, для которой
S
м
≥ 3 км, туманная дымка с характерными значениями 1 км ≤
S
м
≤
≤ 3 км и туманы
S
м
≤ 1 км. В условиях слабомутной атмосферы при
S
м
≥ 1 км с достаточной степенью точности можно воспользоваться
теорией однократного рассеяния света, когда учитывается только
однократно рассеянный свет и не учитываются эффекты многократ-
ного рассеяния [2].
Пусть через рассеивающую среду (атмосферу) проходит лазер-
ный пучок, расходимость которого характеризуется малым телесным
углом. Определим яркость пучка, наблюдаемого из некоторой точки
