主動式光電跟蹤系統(tǒng)屬于共光路成像探測,除了常規(guī)的加工裝配誤差、機架抖動等因素會影響系統(tǒng)的探測能力之外,光學系統(tǒng)通道內(nèi)熱暈和熱對流的存在,光學元件鏡面熱變形,大氣湍流等也會對系統(tǒng)探測光束產(chǎn)生強干擾,使系統(tǒng)包含有離焦、球差、像散、慧差等低階大幅值像差,嚴重影響了系統(tǒng)的探測能力。基于共光路成像探測過程中這些強干擾的存在,本文以相位差波前探測技術(shù)為基礎,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),簡單概括了影響光電跟蹤系統(tǒng)探測能力的主要因素。構(gòu)建了線性空不變非相干成像系統(tǒng)的成像模型,推導了相干光和非相干光成像在空域和頻域的計算公式。理論推導相位差波前探測重構(gòu)波前、復原目標像的基本原理,并且根據(jù)極大似然估計理論得到了簡化后的目標函數(shù)公式,從而把相位差波前探測的問題轉(zhuǎn)換為選擇最優(yōu)化算法求目標函數(shù)極值的問題。根據(jù)理論模型仿真得到了點目標和擴展目標的退化圖像。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,針對傳統(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、收斂精度低等問題,以及課題需要滿足在低階大幅值強干擾條件下,提高系統(tǒng)探... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光電跟蹤系統(tǒng)共光路成像探測示意圖

第2章光電跟蹤系統(tǒng)與相位差波前探測理論基礎11第2章光電跟蹤系統(tǒng)與相位差波前探測理論基礎2.1光電跟蹤系統(tǒng)光電跟蹤系統(tǒng)由光學、電學、機械等學科共同組成，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，然后穿過大氣照射到目標上，經(jīng)過目標反射后的光束又原路返回被探測器接收。在此過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，各光學元件的加工和裝配誤差，反射鏡、分光鏡等光學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白沙靶場激光測試系統(tǒng)，引自文獻[22]Figure2.1Whitesandsmissilerangelasertestsystem

強干擾條件下的相位差探測技術(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的歸一化表達式為：,,=0,0IxyxyIHffffH…(2.21),xyff稱為非相干成像光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)(Opticaltransferfunction，OTF)，它描述非相干成像系統(tǒng)在頻域的效應。2.3相位差波前探測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]。通過采集焦面和離焦面兩幅圖像，根據(jù)極大似然估計定理或者最小二乘定理推導出評價函數(shù)，然后利用最優(yōu)化算法求解評價函數(shù)的極值就能求解出波前相位和原始目標圖像。其基本思想是利用同一目標經(jīng)過不同的光學通道，即不同的光學傳遞函數(shù)，得到兩幅存在已知波前相位差的圖像，從而可以解決光學傳遞函數(shù)和波前相位分布之間解的不唯一性問題，重構(gòu)目標像，其波前探測原理圖如圖2.2所示。圖2.2相位差波前探測原理圖Figure2.2Schematicofphasediversitywavefrontdetection

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3008637