一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法
【專利摘要】一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，其特征在于：在地平望遠鏡中，波前傾斜探測器探測得到的波前傾斜抖動功率譜中包含有大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜和望遠鏡跟蹤誤差功率譜，二階AR模型迭代算法通過多次迭代，可以提高利用二階AR模型擬合波前傾斜探測器探測得到的波前傾斜抖動功率譜中大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的精度。本發(fā)明可以有效地提取波前傾斜探測器探測得到的波前傾斜抖動功率譜中包含的大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜，為大氣湍流的研究以及望遠鏡的設(shè)計和改良提供基礎(chǔ)。
【專利說明】一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，特別是基于二階AR模型的迭代算法從波前傾斜探測器探測得到的波前傾斜抖動功率譜中提取大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜。
【背景技術(shù)】
[0002]天文望遠鏡是觀測天體的重要手段，天文望遠鏡的誕生和發(fā)展促進了現(xiàn)代天文學的發(fā)展。目前，隨著天文望遠鏡各方面性能的改進和提高，天文學也正經(jīng)歷著巨大的飛躍，迅速推進著人類對宇宙的認識，從而幫助人類對自身和社會的認識。
[0003]然而，受到大氣湍流的影響，到達望遠鏡口徑處的光波會產(chǎn)生隨機像差和抖動，為了獲得達到衍射極限的成像圖片，通常使用天文自適應(yīng)光學系統(tǒng)來校正大氣湍流引起的波前誤差和望遠鏡光學系統(tǒng)的自身像差。天文自適應(yīng)光學系統(tǒng)一般由復合軸跟蹤系統(tǒng)和高階像差校正系統(tǒng)構(gòu)成，其中復合軸跟蹤系統(tǒng)用于校正波前整體傾斜誤差。在大氣湍流所引起的光波波前像位誤差中，波前整體傾斜占全部誤差的87%左右，因此需要研究人們都在不斷地研究跟蹤精度更高、靈敏度更強的復合軸跟蹤技術(shù)，滿足天文自適應(yīng)光學系統(tǒng)的需要。
[0004]為了達到最佳效果，在設(shè)計波前傾斜校正系統(tǒng)時，需要綜合考慮大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜和望遠鏡跟蹤誤差功率譜等。在利用望遠鏡和波前傾斜探測器測量得到的波前隨機抖動中包含有大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差和望遠鏡跟蹤誤差。受風載的影響，望遠鏡跟蹤誤差是一個隨機變量，因此必須找到一種合適的算法，用于提取測量得到的波前隨機抖動功率譜中大氣湍流弓I起的波前整體傾斜誤差的功率譜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，有效地從測量得到的波前隨機抖動功率譜中提取大氣湍流弓I起的波前整體傾斜誤差的功率譜。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，將望遠鏡對準恒星，數(shù)據(jù)采集器采集波前傾斜探測器探測得到的波前傾斜抖動，測量得到的波前傾斜抖動功率譜中包含有大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜和望遠鏡跟蹤誤差功率譜，計算機中的分析軟件利用二階AR模型迭代算法從測量得到的波前傾斜抖動中提取出大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜。二階AR模型迭代算法的計算步驟如下:
[0007](I)設(shè)置望遠鏡跟蹤誤差的功率譜頻段[f\，f2]和擬合誤差閾值σ t ；
[0008](2)利用經(jīng)典周期圖功率譜算法計算出波前傾斜探測器(I)探測得到的波前傾斜抖動的功率譜S ,并利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜
滬’，二階AR模型擬合大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜爐，的過程見圖3所示；[0009](3)將爐和護'去除[U2]頻段后，求夕和士，的均方根值os;
[0010](4)如果os< ot，則S，是利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜；
[0011](5)如果OsS Ot，在[fi，f2]頻段內(nèi)，用於1的值取代t，得到護”，對$進行傅立葉逆變換，取實部數(shù)值后重構(gòu)出望遠鏡跟蹤誤差；
[0012](6)重復步驟(2)至步驟(5)，直到Os < Ot，得到利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜。
[0013]所述步驟(2)中的利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜S ^的具體過程如下:
[0014]二階AR模型系統(tǒng)差分方程為:
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，其特征在于:將望遠鏡(4)對準恒星，數(shù)據(jù)采集器(2)采集波前傾斜探測器(I)探測得到的波前傾斜抖動，測量得到的波前傾斜抖動功率譜中包含有大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜和望遠鏡跟蹤誤差功率譜，計算機(3)利用二階AR模型迭代算法從測量得到的波前傾斜抖動中提取出大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜，所述二階AR模型迭代算法的實現(xiàn)步驟如下: (O設(shè)置望遠鏡跟蹤誤差的功率譜頻段[f\，f2]和閾值σ t ； (2)利用經(jīng)典周期圖功率譜算法計算出波前傾斜探測器(I)探測得到的波前傾斜抖動的功率譜爐，并利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜*S '； (3)將S和爐'去除[U2]頻段后，求分和歲，的均方根值σs ; (4) 如果Os< Ot，則S是利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜； (5)如果Qt，在[Gf2]頻段內(nèi)，用義的值取代S得到分％對$1進行傅立葉逆變換，取實部數(shù)值后重構(gòu)出望遠鏡跟蹤誤差； (6)重復步驟(2)至步驟(5)，直到Qs< Qt，得到利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求要求I所述的用于分析大氣湍流對波前整體傾斜擾動功率譜的方法，其特征在于:所述步驟(2)中的利用二階AR模型擬合出大氣湍流引起的波前整體傾斜誤差功率譜S μ的具體過程如下: 二階AR模型系統(tǒng)差分方程為:
【文檔編號】G01J3/28GK103900691SQ201410134167
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】馬曉燠, 廖宏宇, 饒長輝, 魏凱, 鮮浩 申請人:中國科學院光電技術(shù)研究所