主動(dòng)式光電跟蹤系統(tǒng)屬于共光路成像探測(cè),除了常規(guī)的加工裝配誤差、機(jī)架抖動(dòng)等因素會(huì)影響系統(tǒng)的探測(cè)能力之外,光學(xué)系統(tǒng)通道內(nèi)熱暈和熱對(duì)流的存在,光學(xué)元件鏡面熱變形,大氣湍流等也會(huì)對(duì)系統(tǒng)探測(cè)光束產(chǎn)生強(qiáng)干擾,使系統(tǒng)包含有離焦、球差、像散、慧差等低階大幅值像差,嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的探測(cè)能力�；诠补饴烦上裉綔y(cè)過(guò)程中這些強(qiáng)干擾的存在,本文以相位差波前探測(cè)技術(shù)為基礎(chǔ),深入研究在低階大幅值像差干擾條件下,從優(yōu)化算法方面提高系統(tǒng)探測(cè)能力的方法。首先,介紹了光電跟蹤系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單概括了影響光電跟蹤系統(tǒng)探測(cè)能力的主要因素。構(gòu)建了線性空不變非相干成像系統(tǒng)的成像模型,推導(dǎo)了相干光和非相干光成像在空域和頻域的計(jì)算公式。理論推導(dǎo)相位差波前探測(cè)重構(gòu)波前、復(fù)原目標(biāo)像的基本原理,并且根據(jù)極大似然估計(jì)理論得到了簡(jiǎn)化后的目標(biāo)函數(shù)公式,從而把相位差波前探測(cè)的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為選擇最優(yōu)化算法求目標(biāo)函數(shù)極值的問(wèn)題。根據(jù)理論模型仿真得到了點(diǎn)目標(biāo)和擴(kuò)展目標(biāo)的退化圖像。然后,總結(jié)了目前常用的傳統(tǒng)優(yōu)化算法及其優(yōu)缺點(diǎn),針對(duì)傳統(tǒng)算法在大幅值像差條件下存在易于陷入局部極值、收斂速度慢、收斂精度低等問(wèn)題,以及課題需要滿足在低階大幅值強(qiáng)干擾條件下,提高系統(tǒng)探... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

光電跟蹤系統(tǒng)共光路成像探測(cè)示意圖

第2章光電跟蹤系統(tǒng)與相位差波前探測(cè)理論基礎(chǔ)11第2章光電跟蹤系統(tǒng)與相位差波前探測(cè)理論基礎(chǔ)2.1光電跟蹤系統(tǒng)光電跟蹤系統(tǒng)由光學(xué)、電學(xué)、機(jī)械等學(xué)科共同組成，其典型結(jié)構(gòu)如圖2.1所示[22]。激光器發(fā)出光束經(jīng)過(guò)一系列反射鏡、光闌、分光鏡、氣體、主次鏡等發(fā)射出去，然后穿過(guò)大氣照射到目標(biāo)上，經(jīng)過(guò)目標(biāo)反射后的光束又原路返回被探測(cè)器接收。在此過(guò)程中影響光電跟蹤系統(tǒng)成像質(zhì)量的因素有：光源的均勻性和光束穩(wěn)定性，各光學(xué)元件的加工和裝配誤差，反射鏡、分光鏡等光學(xué)元件吸熱造成熱變形和折射率變化，通道內(nèi)氣體吸收熱量造成折射率變化，以及吸熱氣體與管壁的熱交換和熱對(duì)流，大氣湍流等。其中通道內(nèi)氣體吸熱、熱交換、鏡面熱變形引入的波像差主要是大幅值的離焦、球差、慧差和少量像散[80]。圖2.1白沙靶場(chǎng)激光測(cè)試系統(tǒng)，引自文獻(xiàn)[22]Figure2.1Whitesandsmissilerangelasertestsystem

強(qiáng)干擾條件下的相位差探測(cè)技術(shù)研究14在頻域中分析非相干成像系統(tǒng)模型，根據(jù)卷積定理可得：,,,ixygxyIxyAffAffHff…(2.17)其中：,,ixyiiiAffIxy…(2.18),,gxygooAffIxy…(2.19),,IxyIiiHffhxy…(2.20)式中，,IxyHff的歸一化表達(dá)式為：,,=0,0IxyxyIHffffH…(2.21),xyff稱為非相干成像光學(xué)系統(tǒng)的光學(xué)傳遞函數(shù)(Opticaltransferfunction，OTF)，它描述非相干成像系統(tǒng)在頻域的效應(yīng)。2.3相位差波前探測(cè)的基本原理相位差法（PhaseDiversity，PD）的概念最早是由Gonsalves等于1979年正式提出的[82]。通過(guò)采集焦面和離焦面兩幅圖像，根據(jù)極大似然估計(jì)定理或者最小二乘定理推導(dǎo)出評(píng)價(jià)函數(shù)，然后利用最優(yōu)化算法求解評(píng)價(jià)函數(shù)的極值就能求解出波前相位和原始目標(biāo)圖像。其基本思想是利用同一目標(biāo)經(jīng)過(guò)不同的光學(xué)通道，即不同的光學(xué)傳遞函數(shù)，得到兩幅存在已知波前相位差的圖像，從而可以解決光學(xué)傳遞函數(shù)和波前相位分布之間解的不唯一性問(wèn)題，重構(gòu)目標(biāo)像，其波前探測(cè)原理圖如圖2.2所示。圖2.2相位差波前探測(cè)原理圖Figure2.2Schematicofphasediversitywavefrontdetection

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]跟蹤發(fā)射望遠(yuǎn)鏡空間目標(biāo)成像探測(cè)性能研究[J]. 張堯楷,白鑫,龍超,胡先哲,譚碧濤.  光學(xué)與光電技術(shù). 2018(06)
[2]內(nèi)通道軸向風(fēng)速對(duì)強(qiáng)激光相位特性的影響[J]. 胡小川,賀也洹,吳雙,張彬.  紅外與激光工程. 2016(08)
[3]大氣湍流對(duì)空間目標(biāo)偏振成像探測(cè)的影響[J]. 王國(guó)聰,王建立,張振鐸,于樹(shù)海,曾蔚.  光子學(xué)報(bào). 2016(04)
[4]不同形狀激光波束在大氣中傳輸?shù)耐牧餍?yīng)(英文)[J]. 廖天河,劉偉,高穹.  紅外與激光工程. 2015(S1)
[5]大氣湍流像差對(duì)單模光纖耦合效率的影響分析及實(shí)驗(yàn)研究[J]. 羅文,耿超,李新陽(yáng).  光學(xué)學(xué)報(bào). 2014(06)
[6]光電系統(tǒng)對(duì)空間目標(biāo)探測(cè)能力綜合評(píng)估方法[J]. 譚碧濤,陳洪斌,王群書,關(guān)小偉.  強(qiáng)激光與粒子束. 2014(01)
[7]激光內(nèi)通道傳輸氣體熱效應(yīng)對(duì)光束質(zhì)量的影響[J]. 呂可,鄭威,華衛(wèi)紅.  光電工程. 2012(09)
[8]基于遺傳算法的相位差法波前檢測(cè)piston誤差[J]. 曹芳,趙繼勇,吳楨.  天文研究與技術(shù). 2011(04)
[9]高精度相位差波前探測(cè)器的數(shù)值仿真和實(shí)驗(yàn)研究[J]. 李斐,饒長(zhǎng)輝.  光學(xué)學(xué)報(bào). 2011(08)
[10]復(fù)雜通道內(nèi)激光傳輸?shù)臍怏w熱效應(yīng)[J]. 孫運(yùn)強(qiáng),習(xí)鋒杰,許曉軍,陸啟生,劉順發(fā),王繼紅,金鋼,陳洪斌.  強(qiáng)激光與粒子束. 2011(07)

博士論文
[1]基于相位差法的高分辨率液晶自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)研究[D]. 徐梓浩.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2018
[2]大口徑多波段激光發(fā)射內(nèi)通道的正壓密封方法研究[D]. 陳文韜.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2015
[3]空間目標(biāo)光電觀測(cè)技術(shù)研究[D]. 李振偉.中國(guó)科學(xué)院研究生院(長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所) 2014
[4]相位型液晶空間光調(diào)制器特性測(cè)試方法及波前校正研究[D]. 張洪鑫.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009
[5]空間目標(biāo)白天光電探測(cè)技術(shù)研究[D]. 王偉國(guó).中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2005
[6]應(yīng)用激光主動(dòng)成像探測(cè)小暗目標(biāo)的技術(shù)研究[D]. 徐效文.中國(guó)科學(xué)院研究生院（長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]激光內(nèi)通道熱效應(yīng)研究[D]. 朱福音.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所) 2017
[2]大口徑輕質(zhì)主鏡熱邊界層分析與控制[D]. 何宴.中國(guó)科學(xué)院研究生院（光電技術(shù)研究所） 2014
[3]高能激光內(nèi)通道傳輸仿真模型研究[D]. 呂可.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2012
[4]高分辨率純相位液晶空間光調(diào)制器的研究[D]. 孫慶華.大連理工大學(xué) 2009
[5]大氣傳輸特性對(duì)激光探測(cè)性能影響研究[D]. 馬春林.西安電子科技大學(xué) 2008
[6]強(qiáng)光背景下小目標(biāo)探測(cè)算法研究[D]. 彭罡.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3008637