Том 29, номер 05, статья № 6

Аннотация:

Рассматриваются три алгоритма метода Монте-Карло для расчета импульсной реакции в каналах лазерного зондирования и связи: алгоритм локальной оценки, двойной локальной оценки и предлагаемый модифицированный алгоритм двойной локальной оценки. Показаны результаты тестирования алгоритмов и их сравнения. Для случая однородной среды проведено сравнение трудоемкостей алгоритмов, показывающее, для каких условий предлагаемый алгоритм имеет преимущество по сравнению с алгоритмом двойной локальной оценки. Выполнена оценка вклада двукратного рассеяния и рассеяния третьей и выше кратности. Высокий вклад многократного рассеяния обосновывает целесообразность применения метода Монте-Карло для решения подобных задач.

Ключевые слова:

метод Монте-Карло, многократное рассеяние, оптическая связь, бистатическое зондирование, импульсная реакция

Список литературы:

1. Reagan J.A., Byrne D.M., King M.D., Spinhirne J.D., Herman B.M. Determination of the сomplex refractive- index and size distribution of atmospheric particulates from bistatic-monostatic lidar and solar radiometer measurements // J. Geophys. Res. Oceans. 1980. V. 85, N C3. P. 1591–1599.
2. Meki K., Yamaguchi K., Li X., Saito Y., Kawahara T.D., Nomura A. Range-resolved bistatic imaging lidar for the measurement of the lower atmosphere // Opt. Lett. 1996. V. 21, N 17. P. 1318–1320.
3. Sugimoto N. Two-color dual-polarization pulsed bistatic lidar for measuring water cloud droplet size // Opt. Rev. 2000. V. 7, N 3. P. 235–240.
4. Barnes J.E., Sharma N.C.P., Kaplan T.B. Atmospheric aerosol profiling with a bistatic imaging lidar system // Appl. Opt. 2007. V. 46, N 15. P. 2922–2929.
5. Olofson K.F.G., Witt G., Peterson J.B.C. Bistatic lidar mesurements of clouds in the Nordic Arctic region // Appl. Opt. 2008. V. 47, N 26. P. 4777–4786.
6. Каблукова Е.Г., Каргин Б.А. Эффективные дискретно-стохастические модификации локальных оценок метода Монте-Карло для задач лазерного зондирования рассеивающих сред // Вычислит. технол. 2012. Т. 17, № 3. С. 70–82.
7. Каблукова Е.Г., Каргин Б.А., Лисенко А.А., Матвиенко Г.Г., Чесноков Е.Н. Численное статистическое моделирование распространения терагерцового излучения в облачном аэрозоле // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 11. С. 939–948.
8. Каблукова Е.Г., Каргин Б.А., Лисенко А.А., Матвиенко Г.Г. Численное моделирование поляризационных характеристик эхосигнала при наземном зондировании облаков в терагерцовом диапазоне // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 10. С. 892–900; Kablukova E.G., Kargin B.A., Lisenko A.A., Matvienko G.G. Numerical simulation of polarization characteristics of an echo signal in the process of ground-based cloud sensing in the terahertz range // Atmos. Ocean. Opt. 2016. V. 29, N 1. P. 33–41.
9. Креков Г.М. Метод локальных оценок потока в задачах широкополосного лазерного зондирования // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, N 1. С. 47–55; Krekov G.M. Technique fot the local estimation of fluxes in broadband lidar sessing problems // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 2. P. 152–160.
10. Креков Г.М., Крекова М.М., Суханов А.Я. Оценка эффективности использования перспективных лидаров белого света для зондирования микрофизических параметров слоистой облачности: 2. Параметрическая модификация итерационного метода решения лидарного уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2009. Т. 22, № 8. С. 795–802.
11. Yin H., Chang S., Jia H., Yang Ji., Yang Ju. Non-line-of-sight multiscatter propagation model // J. Opt. Soc. Amer. 2009. V. 26, N 11. P. 2466–2469.
12. Ding H., Chen G., Majumdar A. K., Sadler B.M., Xu Z. Modeling of non-line-of-sight ultraviolet scattering channels for communication // IEEE J. Selec. Areas. Commun. 2009. V. 27, N 9. P. 1535–1544.
13. Yin H., Jia H., Zhang H., Wang X., Chang S., Yang J. Vectorized polarization-sensitive model of non-line-of-sight multiple-scatter propagation // J. Opt. Soc. Amer. A. 2011. V. 28, N 10. P. 2082–2085.
14. Han D., Fan X., Zhang K., Zhu R. Research on multiple-scattering channel with Monte Carlo model in UV atmosphere communication // Appl. Opt. 2013. V. 52, N 22. P. 5516–5522.
15. Xiao H., Zuo Y., Wu J., Li Y., Lin J. Non-line-of-sight ultraviolet single-scatter propagation model in random turbulent medium // Opt. Lett. 2013. V. 38, N 17. P. 3366–3369.
16. Belov V.V., Tarasenkov M.V., Abramochkin V.N., Iva-nov V.V., Fedosov A.V., Troitskii V.O., Shiyanov D.V. Atmospheric bistatic communication channels with scattering. Part 1. Methods of study // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 5. P. 364–370.
17. Yin H., Chang S., Wang X., Yang Ji., Yang Ju., Tan J. Analytical model of non-line-of-sight single-scatter propagation // J. Opt. Soc. Amer. A. 2010. V. 27, N 7. P. 1505–1509.
18. Elshimy M.A., Hranilovic S. Non-line-of-sight single-scatter propagation model for noncoplanar geometries //  J.  Opt.  Soc.  Amer.  A. 2011.  V. 28,  N 3.  P. 420–428.
19. Lotova G.Z. Modification of the double local estimate of the Monte-Carlo method in radiation transfer theory // Rus. J. Numerical Analysis and Mathematical Modeling. 2011. V. 26, N 5. P. 491–500.
20. Михайлов Г.А., Лотова Г.З. Численно-статистическая оценка потока частиц с конечной дисперсией // Докл. АН. 2012. Т. 447, № 1. С. 18–21.
21. Марчук Г.И., Михайлов Г.А., Назаралиев М.А., Дарбинян Р.А., Каргин Б.А., Елепов Б.С. Метод Монте-Карло в атмосферной оптике. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-е, 1976. 284 с.
22. Сушкевич Т.А. Математические модели переноса излучения. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2005. С. 14.