中文摘要：

路径横向风速的随机起伏是制约光波大气传输的重要因素之一，观察Shack-Hartmann波前传感器探测的光强起伏的时空间连续变化图像，可以明显看到所有子孔径上的光强图像沿同一方向'飘流'，这就为利用该传感器进行路径横向风速的测量提供了基础。本项目拟通过统计分析不同子孔径之间的闪烁相关信息，实现光传输路径横向平均风速的测量，并以路径上布置的风速仪同时测量的结果为参考进行对比；将传感器的多个子孔径进行合并，可以获得两个任意尺寸的孔径探测的闪烁相关信息，通过构造合理的权重函数矩阵，实现路径横向风速的廓线分布信息的反演。同时该方法拓展了Shack-Hartmann波前传感器的使用功能，具有重要的科研和工程意义。

结论摘要：

路径横向风速在激光大气传输和天文成像应用中有重要的意义，目前对于横向风速的测量方法有很多种，这些方法要么设备造价昂贵、维护成本高，要么测量不够准确或者难以实现。本项目提出了一种新的简便可靠的测量方法，利用常规用于波前畸变探测哈特曼传感器不同间距子孔径对之间的闪烁相关特性，实现了光传播路径横向平均风速和横向风速廓线的测量。 首先，基于泰勒冻结假说和Rytov近似理论，利用闪烁相关原理，推导得出了光传播路径上横向平均风速的数学表达式；对开展光传输实验所用半导体激光器光源的稳定性进行了测试，测试结果表明光源自身的稳定性较好，不会给风速反演造成误差影响。 其次，提出了一种基于哈夫曼编码的哈特曼传感器测量数据的新的压缩算法，编写了哈特曼传感器原始灰度数据压缩程序；推导了光传播路径上横向风速分段反演的理论公式，分析了如何合理的选取风速廓线路径权重函数。 再次，编写了路径横向平均风速及风速廓线反演的数据批处理软件，开展了水平1000m光传输路径横向风速的探测实验。结果表明，哈特曼传感器测量的路径横向平均风速与接收端附近的风速计测量的结果具有较好的一致性；得到的两段路径横向风速的分布在随时间的变化趋势上一致性较好，特殊的下垫面布局使得靠近光源的第一段路径与靠近探测器的第二段路径的平均横向风速分别为1.273m/s和0.952 m/s。将第二段横向风速与路径横向平均风速的测量结果进行了相关性分析，相关系数达0.86。 最后，基于相关测量理论思想，分析了米散射激光雷达后向回波信号反演空间横向风速的原理和方法，利用扫描式米散射雷达的回波信号得到了路径横向风速的信息，初步分析结果表明该方法测量的结果具有很好可靠性。