[發明專利]移動信標大氣相干長度測量裝置及方法

無效

• 申請號: 201010169147.5
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101813523A
• 公開（公告）日: 2010-08-25
• 發明（設計）人: 汪建業;徐鵬;王燕儒;吳毅;強希文
• 申請（專利權）人: 中國科學院安徽光學精密機械研究所
• 主分類號: G01J9/00
• 分類號: G01J9/00
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種移動信標大氣相干長度測量方法，其特征在于：其具體包括以下步 驟：

(1)、將信標光源固定在光源載體上，然后將光源載體放飛到大氣中，信標 光源隨光源載體以速度v漂流于湍流大氣中；

(2)、啟動計算機軟件自動跟蹤功能，控制云臺調整實時位置，使接收望遠 鏡對準信標光源的實時位置；

(3)、隨光源載體漂流于湍流大氣中的信標光源發出的光線通過接收望遠鏡 接收，再通過后繼成像系統，在模擬或數字CCD相機的靶面上形成的圖像上有 兩個相似的光斑和若干個亮點，通過轉動CCD相機將上述兩個相似的光斑在圖 像上調整為上下排列，然后將整幅圖像的數字信息，即每幀圖像各像素點所對應 的灰度值傳輸給計算機；

(4)、計算機統計出整幅圖像的灰度值分布，并以灰度值大小為橫坐標，以 每個灰度值在整幅圖像上的所占像素個數為縱坐標，繪制出整幅圖像的灰度直方 圖，再根據灰度直方圖中反映的灰度分布調節模擬CCD相機的圖像采集卡亮度 和對比度或數字CCD相機的曝光時間和增益，來區分光斑、亮點與背景圖像的 灰度值，把背景圖像從光斑、亮點中分割出來，獲得目標圖像，即灰度值較大的 部分對應的圖像就是目標圖像，目標圖像包括真實目標圖像和干擾目標圖像，即 光斑和亮點；

(5)、在整幅圖像的灰度直方圖中，選定背景圖像對應灰度值與目標圖像對 應灰度值之間占像素個數較小的灰度值作為閾值，計算機搜索出所有灰度值大于 閾值的目標圖像，并統計各目標圖像所占的像素個數、質心坐標和大致形狀；

(6)、計算機剔除條形形狀的目標圖像，保留其余形狀的目標圖像，并兩兩 計算二個目標圖像之間的像素數差ΔNum和質心y坐標差Δy；若計算機保留n個 目標，則需要計算組像素數差ΔNum₁～ΔNum_N以及質心y坐標差 Δy₁～Δy_N，并計算目標差異度Δδ，計算公式如下：

Δ_δ＝α·ΔNum_δ+β·Δy_δ

其中，1≤δ≤N，α、β為差異項權值，且α+β＝1；

(7)、選擇最小差異度Δ_λ＝Min(Δ₁，...，Δ_N)對應的第λ組目標圖像作為 真實目標圖像，即為光斑；

(8)、計算機連續采集數幅圖像，根據真實目標圖像中的一個光斑的移動速 度及后繼成像系統的焦距、模擬或數字CCD相機像素物理尺寸計算出光源載體 運動的角速度，并通過計算機控制云臺轉速與光源載體運動的速度相匹配，實現 對信標光源的自動跟蹤；

(9)、按照步驟(4)、(5)、(6)、(7)、(8)進行反復測量，在一定時間間 隔內，計算機采集得到N幀圖像，設第i幀圖像的兩個光斑的中心距為b_i，則 光斑質心抖動方差為：則大氣相干長度值r₀按 以下計算公式計算并保存：

r0={2f2λ2[0.358D13-0.242μ13](Bi2‾-B‾i2)}53]]>

式中，f為望遠鏡焦距，單位為mm；D為兩子瞳光闌的直徑，單位為mm； μ為兩子瞳光闌的中心間距，單位為mm，且μ≥2D；λ為平均波長，取值 0.550μm。