專利名稱：空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法
空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于光學(xué)檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方 法，尤其涉及一種對(duì)空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)極限以及能量集中度兩大指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試的檢測(cè)系統(tǒng) 及檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
空間光學(xué)系統(tǒng)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，其探測(cè)能力決定了系統(tǒng)的實(shí)用性。為了充分 驗(yàn)證光學(xué)系統(tǒng)的探測(cè)能力，需要對(duì)其探測(cè)能力進(jìn)行全面測(cè)試。探測(cè)極限、能量集中度的測(cè) 試，足以比較全面的對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的探測(cè)能力進(jìn)行評(píng)價(jià)。一方面，探測(cè)極限的測(cè)試可以確定光 學(xué)系統(tǒng)對(duì)弱目標(biāo)的極限響應(yīng)。另一方面，能量集中度的測(cè)試可以了解光學(xué)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)成像 后的能量分布。對(duì)于星敏感器等空間定位、導(dǎo)航光學(xué)系統(tǒng)而言，能量集中度則直接影響其空 間姿態(tài)測(cè)量精度。能量集中度越高，探測(cè)極限越高，但姿態(tài)測(cè)量精度卻趨于降低；能量集中 度太低，則無(wú)法對(duì)較弱目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，姿態(tài)控制也就無(wú)從談起。所以探測(cè)極限與能量集中度 兩個(gè)指標(biāo)互相制約，只有兩者互相配合，才能最大限度的發(fā)揮光學(xué)系統(tǒng)的探測(cè)能力。因此， 對(duì)空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方面的研究，就顯得非常必要了。
現(xiàn)今國(guó)內(nèi)有相應(yīng)的可見(jiàn)光和紫外星等模擬器，但都無(wú)法完成對(duì)探測(cè)極限和能量集 中度的自動(dòng)測(cè)量。在此提出一種空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)，可以覆蓋這兩個(gè)指標(biāo)的 測(cè)試。發(fā)明內(nèi)容
為了解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種能夠可靠及準(zhǔn)確獲 取檢測(cè)數(shù)據(jù)以及便于操作的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案是本發(fā)明提供了一種空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)， 其特征在于所述空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、星點(diǎn)單元、光 譜采集單元、主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理單元以及顯示單元；所述準(zhǔn)直系統(tǒng)以及光譜采集單元分別 設(shè)置在光源的出射光路上；所述星點(diǎn)單元設(shè)置在光源系統(tǒng)與準(zhǔn)直系統(tǒng)之間并處于光源系統(tǒng) 的焦平面上；待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)后的出射光路上；所述數(shù)據(jù)處理單元分 別與顯示單元以及待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)相連；所述主控系統(tǒng)分別與待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)、光源 系統(tǒng)以及光譜采集單元相連。
上述準(zhǔn)直系統(tǒng)離軸反射光學(xué)系統(tǒng)；所述離軸反射光學(xué)系統(tǒng)包括離軸拋物面主鏡、 第一折軸鏡、第二折軸鏡以及可變光闌；所述第一折軸鏡、第二折軸鏡以及離軸拋物面主鏡 依次設(shè)置在光源系統(tǒng)經(jīng)星點(diǎn)單元后的出射光路上；所述待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在經(jīng)離軸拋 物面主鏡反射后的出射光路上；所述可變光闌設(shè)置在離軸拋物面主鏡與待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng) 之間；所述可變光闌是消雜散光光闌；所述離軸反射光學(xué)系統(tǒng)是口徑是O500mm以及焦距 是5000mm的離軸反射光學(xué)系統(tǒng)。
上述光源系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)積分球、鹵鎢燈、氙燈以及可調(diào)供電電源；所述鹵鎢燈以及氙燈設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)積分球的內(nèi)壁上；所述主控系統(tǒng)通過(guò)可調(diào)供電電源分別與鹵鎢燈以及氙燈相連。上述星點(diǎn)單元是星點(diǎn)目標(biāo)靶板；所述光譜采集單元是光譜輻射度計(jì)。一種基于如上所述的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特殊之處在干所述方法包括以下步驟I)探測(cè)待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)的視星等值，并采集視星等值時(shí)的圖像；2)根據(jù)步驟I)所采集得到的圖像計(jì)算待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)的能量集中度。上述步驟I)的具體實(shí)現(xiàn)方式是1.1.1)點(diǎn)売光源系統(tǒng)；1.1. 2)通過(guò)光譜采 集單元對(duì)光源系統(tǒng)的的光譜信息進(jìn)行采集；1.1. 3)通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)所采集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算并反饋給主控系統(tǒng)；1.1. 4)主控系統(tǒng)控制光源系統(tǒng)中的供電電源輸出；1.1. 5)計(jì)算得到視星等值并將計(jì)算得到的視星等值與要求指標(biāo)的視星等值進(jìn)行比對(duì)，若符合要求指標(biāo)，則進(jìn)行步驟1.1. 6);若不符合要求指標(biāo)，則返回步驟1.1. 4);所述視星等值是系統(tǒng)探測(cè)極限；1.1. 6)將待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)至準(zhǔn)直系統(tǒng)的出光ロ處并采集圖像；1.1. 7)通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)獲取的圖像進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)信噪比。上述步驟1.1. 3)的具體實(shí)現(xiàn)方式是1.1. 3.1)將采集得到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)積分計(jì)算，得到準(zhǔn)直系統(tǒng)出光ロ處的光譜輻照度E (入)值，其計(jì)算公式是
權(quán)利要求
1.一種空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、星點(diǎn)單元、光譜采集單元、主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理單元以及顯示單元；所述準(zhǔn)直系統(tǒng)以及光譜采集單元分別設(shè)置在光源的出射光路上；所述星點(diǎn)單元設(shè)置在光源系統(tǒng)與準(zhǔn)直系統(tǒng)之間并處于光源系統(tǒng)的焦平面上；待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)后的出射光路上；所述數(shù)據(jù)處理單元分別與顯示單元以及待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)相連；所述主控系統(tǒng)分別與待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)、光源系統(tǒng)以及光譜采集單元相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述準(zhǔn)直系統(tǒng)離軸反射光學(xué)系統(tǒng)；所述離軸反射光學(xué)系統(tǒng)包括離軸拋物面主鏡、第一折軸鏡、第二折軸鏡以及可變光闌；所述第一折軸鏡、第二折軸鏡以及離軸拋物面主鏡依次設(shè)置在光源系統(tǒng)經(jīng)星點(diǎn)單元后的出射光路上；所述待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在經(jīng)離軸拋物面主鏡反射后的出射光路上；所述可變光闌設(shè)置在離軸拋物面主鏡與待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)之間；所述可變光闌是消雜散光光闌；所述離軸反射光學(xué)系統(tǒng)是口徑是Φ 500mm以及焦距是5000mm的離軸反射光學(xué)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述光源系統(tǒng)包括標(biāo)準(zhǔn)積分球、鹵鎢燈、氙燈以及可調(diào)供電電源；所述鹵鎢燈以及氙燈設(shè)置在標(biāo)準(zhǔn)積分球的內(nèi)壁上；所述主控系統(tǒng)通過(guò)可調(diào)供電電源分別與鹵鎢燈以及氙燈相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于所述星點(diǎn)單元是星點(diǎn)目標(biāo)靶板；所述光譜采集單元是光譜輻射度計(jì)。
5.一種基于權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 1)探測(cè)待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)的視星等值，并采集視星等值時(shí)的圖像； 2)根據(jù)步驟I)所采集得到的圖像計(jì)算待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)的能量集中度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟I)的具體實(shí)現(xiàn)方式是1.1. O點(diǎn)亮光源系統(tǒng)；1.1. 2)通過(guò)光譜采集單元對(duì)光源系統(tǒng)的的光譜信息進(jìn)行采集；1.1. 3)通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)所采集的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算并反饋給主控系統(tǒng)；1.1. 4)主控系統(tǒng)控制光源系統(tǒng)中的供電電源輸出；1.1. 5)計(jì)算得到視星等值并將計(jì)算得到的視星等值與要求指標(biāo)的視星等值進(jìn)行比對(duì)，若符合要求指標(biāo)，則進(jìn)行步驟1.1. 6);若不符合要求指標(biāo)，則返回步驟1.1. 4);所述視星等值是系統(tǒng)探測(cè)極限；1.1. 6)將待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)至準(zhǔn)直系統(tǒng)的出光口處并采集圖像；1.1. 7)通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)獲取的圖像進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)信噪比。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于 所述步驟1.1. 3)的具體實(shí)現(xiàn)方式是1.1. 3.1)將采集得到的光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)積分計(jì)算，得到準(zhǔn)直系統(tǒng)出光口處的光譜輻照度Ε(λ)值，其計(jì)算公式是
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述步驟I)的具體實(shí)現(xiàn)方式是 1.2.1)點(diǎn)亮光源系統(tǒng)；1. 2. 2)將待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)移動(dòng)至準(zhǔn)直系統(tǒng)的出光口處采集圖像；1. 2. 3)數(shù)據(jù)處理單元對(duì)獲取圖像進(jìn)行計(jì)算，得到目標(biāo)信噪比；1. 2. 4)判定信噪比大小，若目標(biāo)信噪比符合要求設(shè)定值，則進(jìn)行步驟1. 2. 5);若目標(biāo)信噪比不符合要求設(shè)定值，則調(diào)整光源供電電源輸出，直至信噪比達(dá)到設(shè)定值后再進(jìn)行步驟1. 2. 5)； 1.2.5)采集光譜采集單元的光譜信息，進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，得到光譜輻照度Ε( λ )值，所述光譜輻照度E ( λ )值是系統(tǒng)探測(cè)極限值；1.2. 6)采集系統(tǒng)探測(cè)極限值時(shí)的圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于 所述步驟1. 2. 3)中信噪比的計(jì)算方式是
10.根據(jù)權(quán)利要求7或9所述的方法，其特征在于所述步驟2)的具體實(shí)現(xiàn)方式是根據(jù)步驟I)所采集得到的圖像通過(guò)最小乘高斯擬合法計(jì)算待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)的能量集中度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法，該檢測(cè)系統(tǒng)包括光源系統(tǒng)、準(zhǔn)直系統(tǒng)、星點(diǎn)單元、光譜采集單元、主控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理單元以及顯示單元；準(zhǔn)直系統(tǒng)以及光譜采集單元分別設(shè)置在光源的出射光路上；星點(diǎn)單元設(shè)置在光源系統(tǒng)與準(zhǔn)直系統(tǒng)之間并處于光源系統(tǒng)的焦平面上；待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置在經(jīng)準(zhǔn)直系統(tǒng)后的出射光路上；數(shù)據(jù)處理單元分別與顯示單元以及待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)相連；主控系統(tǒng)分別與待測(cè)空間光學(xué)系統(tǒng)、光源系統(tǒng)以及光譜采集單元相連。本發(fā)明提供了一種能夠可靠及準(zhǔn)確獲取檢測(cè)數(shù)據(jù)以及便于操作的空間光學(xué)系統(tǒng)探測(cè)能力檢測(cè)系統(tǒng)及檢測(cè)方法。
文檔編號(hào)G01C25/00GK103047998SQ20121053551
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者薛勛, 徐亮, 趙建科, 胡丹丹, 周艷, 張潔, 田留德 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所