【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及天文观测和精密测距，尤其涉及一种光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法。
技术介绍
1、根据衍射极限公式，望远镜的空间分辨率受到光波长和光学系统的孔径的限制。随着天文观测对望远镜系统空间分辨要求的不断提高，需要对于在一定波段下工作的望远镜系统不断加大其孔径以满足天文学对空间分辨率不断提高的需求。但实际应用中由于种种因素的限制，例如制造材料、制造技术、机械结构、火箭运载体积和重量等，使得单孔径系统孔径的增加变得极为困难。空间分布式合成孔径技术为提高光学成像系统空间分辨率提供了新的路径。
2、建设在我国贵州的500米口径球面射电望远镜采用了拼接镜面的方法增加单一望远镜的口径，美国nasa发射的詹姆斯·韦布空间望远镜也是采用拼接镜面的方法增加单一望远镜的口径。前者是地基射电望远镜，单一口径的光学望远镜不可能做到几百米，后者是光学空间望远镜，但是其口径为6.5米， nasa历时20余年，耗费资金高达上百亿美金才实现其成功发射。相较于单孔径望远镜，光学合成孔径采用望远镜阵列的方法实现对单一大口径望远镜空间分辨率的等效，突破单孔径望远镜由于孔径尺寸和拼接难度的限制导致的衍射极限限制，其等效孔径可达几百米甚至更大。
3、理想fizeau型光学合成孔径成像系统需要遵循子孔径阵列的入瞳基线（子孔径入瞳光轴之间的距离，本示例中4个子孔径包含6条基线）和合光望远镜入瞳基线（合光成像光束光轴之间的距离，本示例中4束合光成像光束包含6条基线）严格相似，且相似比为子孔径的角放大率，所以对子孔径阵列的入瞳基线和合光
4、现有方法和手段：
5、1、美国航空航天局建立的宽视场成像干涉测量装置(wiit)，为spirit（红外）、specs（亚毫米波）、tpf-i等空间干涉仪项目验证宽视场干涉成像算法，建立并验证系统模型，两个子望远镜安装一个线性气浮位移台的两端，每个子孔径25mm，两个子望远镜的基线在25mm到250mm之间可变，通过基线调整、靶标和探测器同步旋转实现uv覆盖。子孔径的位置信息是由安装在气浮导轨上线性绝对式编码器反馈获得的，该编码器只能获得导轨上导套的位置信息，并不能获得子孔径入瞳和出瞳基线的绝对距离，文末提到未来需要经过良好校准的绝对基线计量，在关于wiit后续论文中未能发现关于绝对基线计量方面的介绍和实验验证。
6、2、中国科学院国家天文台设计并搭建了一套斐索成像干涉仪试验装置（fiit），该试验装置主要由用于模拟无限物体的光源模块、golay-3分布（等边三角形）的三个孔径100mm的子望远镜、三个偏摆/俯仰校正模块和光程延迟模块以及用于相位成像的三个探测望远镜和一个光束合成望远镜组成，在实验室实现了宽带白光（400-700nm）相位成像，视场为2角分。fiit中3个子望远镜基线长度为200mm，子光束基线长度为40mm，均不可变化。
7、系统入瞳基线由放置于子望远镜前的光阑进行确定，光阑上具有3个经过精密机械加工和检测的入瞳孔，分别与3个子孔径对正，其基线长度被严格限制，可作为系统入瞳基线基准。
8、出瞳基线通过定标板、镜头和相机确定。在3束子光束路径中放置一个经过精密加工和检测的定标玻璃板，定标玻璃板上刻画有成正三角形分布的3个圆形刻线，每个圆形刻线内都有过圆心的十字刻线，圆形刻线中心距经过精密检测，可作为出瞳基线测试基准。子光束经过玻璃板和镜头后在相机上有6幅圆形图像，分别为3个子光束的图像和3个定标板圆形刻线的图像，识别6幅图像圆心坐标后以定标板圆形刻线的图像圆心为基准计算子光束的基线，从而获得系统出瞳基线。结合系统入瞳基线和系统出瞳基线即可获得系统基线映射误差。
9、3、中国资源卫星应用中心针对分布式干涉合成孔径雷达卫星系统gnss、sar等有效载荷工作特点，分析研究了星间高精度基线测量处理方法以及基线处理流程。分布式insar卫星系统首先通过gnss双频载波相位差分测量和地面高精度轨道解 算，获得gnss测量基线；然后通过部位修正，将基线的参考点由卫星质心转换到sar天线相位中心，得到空间域基线。实验结果表明：定轨获得的insar基线互比结果统计精度为1毫米左右。
10、4、对于柔性长基线构型的双天线 insar 系统，柔性基线抖动产生的运动误差严重影响雷达成像质量和干涉测量精度。遥感卫星总体部和西安科技大学等单位提出了一种采用单相机和飞秒激光测距的组合基线测量系统。基于该系统，提出了一种新的基线联合动态解算方法。该方法基于单位四元素的共线方程，对相机测量数据和飞秒激光数据进行融合处理，该方法能有效地提高外方位元素的解算精度。
11、该方案中主要包括以下组成部分：测量传感器安装平台、目标跟踪器（包括 1 台高精度 ccd相机和 1 台飞秒激光测距仪）、平台位置和姿态测量系统（星敏+gps）、靶标(led和角锥)共五部分组成。测量平台与单侧天线通过天线支撑臂进行连接，长达 60m, 两个天线的相位中心构成柔性的长基线。目标跟踪器与平台位姿测量系统刚性连接，目标跟踪器可以获得单侧天线相对测量平台的位置和姿态信息，星敏和 gps系统用于测量平台的绝对位置和姿态。
12、5、中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所专利技术了一种基于变频测相原理的飞秒激光测长装置及方法。该专利技术包括飞秒激光器、滤波片、分光镜、第一平面反射镜、第二平面反射镜、第三平面反射镜、第一角耦反射棱镜、第二角耦反射棱镜、第一凹面反射镜、第二为凹面反射镜、聚焦透镜、第一光电探测器、第二光电探测器等。该本专利技术无须调节测量臂长，也不需要重复周期个数只能变化一个的苛刻条件即可实现距离测量，但其涉及的距离测量方法所需的仪器和零部件较多，所占空间和成本较大。
13、6、清华大学深圳研究生院专利技术了一种飞秒激光测距装置,包括第一参考光路、第二参考光路以及测量光路,第一参考光路和第二参考光路具有固定的光程差,分别设置有快门,快门用于在测距过程中切换参考光路以使用相应的参考光进行测量。利用该装置,可有效解决飞秒激光测距存在的死区问题，但其涉及的距离测量方法所需的仪器和零部件较多，所占空间和成本较大。
14、现有技术的缺点：
15、（1）目前国内外现有光学合成孔径成像系统多使用子孔径基线不可变化的静态方法，利用基准光阑和定标板的基线测量方法只适用于不可变基线的系统，无法测量可变基线的系统子孔径基线。
16、（2）目前国内外现有的可变基线的光学合成孔径成像系统的基线测量多采用通过在导轨上安装光栅尺或者利用电机编码器反馈子孔径位置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，所述方法具体为：
2.根据权利要求1所述的光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，所述子孔径基线测量仪在集成在光学合成孔径成像系统子孔径之间前需要先对两个所述飞秒激光测距探头间距进行精确测量，具体方法如下：
3.根据权利要求1所述的光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，子孔径基线精确测量的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，步骤6）中子孔径基线测量的具体过程如下：
【技术特征摘要】
1.一种光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，所述方法具体为：
2.根据权利要求1所述的光学合成孔径成像系统子孔径基线精确测量方法，其特征在于，所述子孔径基线测量仪在集成在光学合成孔径成像系统子孔径之间前需要先对两个所述飞秒激光测距探头间距进行精确测...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜爱民，高思齐，陈保存，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：
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