【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空器地面标定与测试领域，具体涉及一种全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法与系统。
技术介绍
1、由于全天时星模拟器中干涉场叠加相长效应的影响，导致其在夜间工况时，输出星图中掺杂了大量背景杂散光，降低了星等模拟精度，甚至局部区域存在淹没模拟目标导航星的情况，制约了全天时星模拟器在高端靶场试验的应用。因此，如何有效调控分光系统薄膜内部干涉光场分布，降低干涉场叠加相长效应的影响，抑制星图背景杂散光的产生，提升星等模拟精度已成为目前研究的重点问题。
2、全天时星模拟器主要由计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统等组成，其中分光系统薄膜是星图背景杂散光产生的主要来源之一。为抑制分光系统薄膜干涉场叠加相长效应引起的杂散光，常通过叠加多个偏振分光棱镜(polarizing beam splitter,pbs)以重构分光系统，优化分光系统中偏振分光薄膜组成等。上述方法的本质都是通过提高出射光线偏振度从而降低干涉场叠加相长效应的影响，但仍旧难以应用至全天时星模拟器中。主要原因有两方面：一是架构不匹配。由于pbs布儒斯特角的设计依据与分光系统的入射光孔径角理论值不匹配，导致输出星图边缘视场出射光和杂散光的偏振态呈现趋同性，难以分离；二是应用条件的不适合。分光系统中偏振分光薄膜组成的优化目前的研究多是倾向于对入射波长带宽的扩大，并未将入射光孔径角的影响纳入优化范畴，在实际应用时将引起偏振杂散光的透过率的提升。
3、上述问题是目前亟待解决的。
技术实现思路<
1、本专利技术要克服现有技术的上述至少一个缺点，一方面，提供了一种全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，所述全天时星模拟器包括计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统，所述方法应用于所述分光系统，所述分光系统中包括偏振分光薄膜，所述方法包括：s1、建立偏振分光薄膜琼斯矩阵一般表示形式；s2、采用pauli矩阵对所述一般表示形式进行分解；s3、确定影响分光系统薄膜干涉场叠加相长效应的主要因素；s4、基于所述偏振分光薄膜琼斯矩阵一般表示形式和影响分光系统薄膜干涉场叠加相长效应的主要因素确定在全孔径角条件下薄膜最优偏振参数解；s5、将所述薄膜最优偏振参数解作为薄膜参数优化目标；s6、基于所述薄膜参数优化目标对薄膜偏振参数进行优化。
2、进一步的，所述步骤s1包括：所述偏振分光薄膜琼斯矩阵一般表示形式j1表示为：
3、其中，a＝(tp)1/2exp(-iδ/2)，b＝(ts)1/2exp(iδ/2)，是入射光孔径角，tp与ts是透射光场中p与s光的透过率，δ＝(δs+δp)/2为平均相位，δ＝δs-δp为相位延迟δs为p光的相位，δp为s光的相位。
4、进一步的，步骤s2包括：s210、采用分解系数为a0-a3的pauli矩阵对所述偏振分光薄膜琼斯矩阵一般表示形式进行分解；s220、对所述分解系数a0-a3进行泰勒式展开。
5、进一步的，所述步骤s210包括：采用pauli矩阵σ0-σ3对矩阵j1进行分解，表示为：j＝a0σ0+a1σ1+a2σ2+a3σ3；式中，a0-a3表示pauli矩阵分解矩阵j的系数，其中，pauli矩阵σ0-σ3表示为：式中，σ0为单位阵，表示非偏振项；σ1表示本征矢量为x/y方向的线偏振光；σ2表示本征矢量为﹢45°/-45°方向的线偏振光；σ3表示左旋与右旋圆偏振光。
6、进一步的，所述步骤s220包括：对a0-a3进行泰勒展开：
7、a0≈(((tp+ts)/2)+i(δ(tp+ts)-δ(tp-ts)/2)/2；
8、
9、
10、a3＝0；
11、其中，tp与ts是透射光场中p与s光的透过率，δ＝(δs+δp)/2为平均相位，δ＝δs-δp为相位延迟，δs为p光的相位，δp为s光的相位，是入射光孔径角。
12、进一步的，所述步骤s3包括：s310、基于泰勒式展开后的分解系数确定影响分光系统薄膜干涉场叠加相长效应的主要因素为入射光孔径角。
13、进一步的，所述偏振参数包括偏振分光薄膜相位延迟δ和二项衰减(tp-ts)/(tp+ts)；所述步骤s4包括：s410、基于所述偏振分光薄膜琼斯矩阵一般表示形式确定当入射光为水平线偏振光时，分光系统出射光的偏振特性为：
14、
15、式中，和分别表示x和y方向的偏振特性，
16、tp与ts是透射光场中p与s光的透过率，δ＝δs-δp为相位延迟，δs为p光的相位，δp为s光的相位，(0≤≤2π)是入射光孔径角；
17、s420、基于分光系统出射光的偏振特性分别求得在全孔径角条件下薄膜最优偏振参数解为偏振分光薄膜相位延迟δ＝0，且tp＝ts。
18、进一步的，所述步骤s6包括：s610、构造逐采样点干涉场叠加相长效应加权评价函数；s620、选取初始薄膜结构；s630、获取所述初始薄膜结构中的优化变量，并将初始薄膜结构的所有表面上的膜堆厚度参数组成一个字符串，作为一个变量个体；s640、通过随机对所述一组字符串中的参数赋值生成一个具有多个变量个体的初始优化种群，基于所述优化变量利用评价函数对所述初始优化种群中的变量个体进行由高到低的排序；s650、基于排序后的结果将排列在前的一半个体作为精英个体用于后续继续优化，将后一半个体采用粒子群算法进行进化，以丰富精英个体数量；s660、对各个精英个体计算各光线路径透过率，判断光瞳面上的平均透过率值是否满足预设阈值；s670、对于不满足透过率预设阈值的个体，重复步骤s620-s660；s680、对于满足透过率预设阈值的个体，根据评价函数计算评价函数值；s690、基于所述评价函数值记录评价函数值最小情况下的膜层结构；s6100、循环步骤s680-s690将评价函数值最小值对应的膜层结构作为输出结果并结束优化。
19、进一步的，所述步骤s610包括：
20、逐采样点干涉场叠加相长效应加权评价函数为：mf＝(mf1+mf2)1/2；
21、式中，
22、
23、
24、δd(i,j)和δr(i,j)表示为容限，yd和yr分别表示为二项衰减和相位延迟权重，i和j分别表示光瞳上x轴和y轴方向的采样点个数，i∈(1，m)，j∈(1，n)，和分别表示二项衰减和相位延迟目标值，m和n表示为在准直光学系统出瞳位置选择有限数量光瞳采样点(m,n)；
25、步骤s620中的初始薄膜结构为g|hlhlhlh|g，其中g代表基底玻璃，h和l分别代表高低折射率材料；
26、步骤s630中的优化变量为高折射率材料h和低折射率材料l厚度。
27、第二方面，本专利技术提供了一种全天时星模拟器分光系统优化系统，所述全天时星模拟器包括计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统，所述分光系统中包括偏振分光薄膜，所述本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，所述全天时星模拟器包括计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统，其特征在于，所述方法应用于所述分光系统，所述分光系统中包括偏振分光薄膜，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
3.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，步骤S2包括：
4.根据权利要求3所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤S210包括：
5.根据权利要求4所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤S220包括：
6.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
7.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述偏振参数包括偏振分光薄膜相位延迟δ和二项衰减(Tp-Ts)/(Tp+Ts)；
8.根据权利要求1所述的全天时星
9.根据权利要求8所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤S610包括：
10.一种全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化系统，所述全天时星模拟器包括计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统，所述分光系统中包括偏振分光薄膜，其特征在于，所述系统包括：
...【技术特征摘要】
1.一种全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，所述全天时星模拟器包括计算机控制与处理系统、昼夜背景模拟系统、分光系统和准直光学系统，其特征在于，所述方法应用于所述分光系统，所述分光系统中包括偏振分光薄膜，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤s1包括：
3.根据权利要求1所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，步骤s2包括：
4.根据权利要求3所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤s210包括：
5.根据权利要求4所述的全天时星模拟器干涉场叠加相长效应优化方法，其特征在于，所述步骤s220包括：
6.根据权利...
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