一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法

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	一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法
	王斌; 戴懿纯; 金振宇
申请（专利权）人	中国科学院云南天文台
专利号	ZL202211404416.0
申请号	CN202211404416.0
	2022-12-27
申请日期	2022-11-10
公开（公告）号	CN115523839A
公开日期	2022-12-27
IPC 分类号	G01B11/00G01M11/02G06F17/14
授权国家	中国
专利类型	发明
专利状态	公开
学科领域	天文学 ; 天文学其他学科 ; 机械工程 ; 仪器仪表技术 ; 传感器技术 ; 光学技术与仪器 ; 天文仪器
产权排序	1
摘要	本发明的基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，在拼接子镜间设计子瞳相位差成像系统；在子瞳相位差成像系统的基础上，执行估计子镜间边缘误差的算法；基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，测量的是反射面的边缘误差，无须标定零点，计算方法简单可靠，能够实现边缘误差的实时探测；并且抗噪性能好，具有不被复杂工作环境影响的优势；不仅可以在主动调整阶段进行应用，也可以在共相保持阶段进行应用。
主权项	1.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、在拼接子镜间设计子瞳相位差成像系统；步骤2、在步骤1成像系统的基础上，执行估计子镜间边缘误差的算法；所述步骤2中的，算法所定义的代价函数为：此代价函数用正弦函数表示为：其中If、Id分别是焦前和焦后的观测目标短曝光像的傅立叶频谱；Hf、Hd分别是指定子镜间边缘误差的子瞳的焦前和焦后的OTF模版；P是指定的子镜间边缘误差，u、v是傅立叶频域的坐标；子镜间边缘误差P的取值范围为[-λ/4，λ/4]，λ是观测中心波长。 2.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，所述步骤1中的子瞳设计为圆孔径，直径为6cm至10cm之间，子镜边缘位于子瞳中间；所述步骤1中的拼接子瞳相位差成像系统，可以同时获得子瞳的两个不同离焦量的观测目标短曝光像，从这两个观测目标的短曝光像中实时估计子镜间边缘误差；所述子瞳的两个不同离焦量的观测目标短曝光像的曝光时间需要小于30ms；所述子瞳相位差成像系统的两个通道的离焦量像差PV不超过一个波长，不小于0.5波长，一个通道在焦前，一个通道在焦后，两个通道与焦面的距离相等。 3.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，所述步骤2的子镜间边缘误差的探测算法原理为，通过定义代价函数，利用已设计好的多个OTF模板与短曝光像的傅里叶频谱计算代价函数的值，对代价函数值利用正弦函数拟合，估计子镜间的边缘误差；所述步骤2，首先进行代价函数的定义，定义的公式如下：所述代价函数用正弦函数表示为：对上述代价函数进行正弦函数拟合，子镜边缘误差在[-λ/4，λ/4]范围内，当e取得最小值时的P即为子镜间边缘误差。 4.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，所述步骤2执行的算法具体探测流程步骤如下：步骤S1、定标子瞳与子镜边缘的关系，确定前后离焦位置；步骤S2、根据检测范围，模拟生成焦前和焦后的OTF模板；步骤S3、获取子瞳焦前和焦后短曝光像，并计算短曝光像的傅里叶频谱；步骤S4、短曝光像的傅里叶频谱与OTF模板计算代价函数值；步骤S5、用正弦函数拟合代价函数值，估计子镜边缘高度。 5.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，所述步骤S1，定标子瞳与子镜边缘的关系，是通过准确测量焦前和焦后通道的离焦量，所确定到前后离焦位置的；所述步骤S2是在步骤S1确定前后离焦位置后进行的；所述步骤S2的检测范围为半个波长，子镜间边缘误差P的取值范围内，P取等间隔的数值来设计子瞳焦前和焦后的OTF模板。 6.一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法，其特征在于，所述步骤S3获取子瞳的焦前和焦后短曝光像后，计算焦前和焦后像的傅立叶变换；所述步骤S4，利用前面步骤S2得到的OTF模板与步骤S3得到的短曝光像的傅立叶频谱计算一组代价函数值；所述步骤S5，以子镜间边缘误差P为变量，用正弦函数拟合代价函数值，提取极小值处的相位，随后将提取的相位转换为子镜间边缘误差。
语种	中文
专利代理人	常利敏
代理机构	成都宏田知识产权代理事务所（普通合伙）
文献类型	专利
条目标识符	http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25703
专题	天文技术实验室
作者单位	中国科学院云南天文台, 云南省昆明市官渡区羊方旺396号
第一作者单位	中国科学院云南天文台
推荐引用方式 GB/T 7714	王斌,戴懿纯,金振宇. 一种基于观测目标的拼接子镜边缘误差高精度实时探测方法. ZL202211404416.0[P]. 2022-12-27.

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CN115523839A-一种基于观测目（518KB）	专利		开放获取	CC BY-NC-SA	浏览请求全文