[发明专利]一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法

权利要求书

1.一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于包括如下步骤：

s1、在被评估遥感卫星光学系统入瞳前端或者实出瞳处放置子孔径掩膜板(3)，子孔径掩膜板(3)垂直于被评估遥感卫星光学系统主光轴，所述子孔径掩膜板(3)设有N个子孔径，所述N个子孔径分别与被评估遥感卫星光学系统构成子孔径光学系统，子孔径光学系统的焦距与被评估遥感卫星光学系统的焦距相同；子孔径系统焦比不小于被评估遥感卫星光学系统，保证子孔径光学系统能够利用相位复原法进行波前感知，N大于等于3；

s2、选取一颗自然恒星作为点源信标，调整被评估遥感卫星轨道指向姿态，使遥感卫星光学系统的主光轴指向于该自然恒星点源信标；

s3、将被评估遥感卫星光学系统的调焦机构调整到被评估遥感卫星光学系统焦前位置，透过子孔径掩膜板(3)对点源信标进行焦前曝光，探测器(4)得到焦前图像(8)；

s4、将被评估遥感卫星光学系统的调焦机构调整到被评估遥感卫星光学系统焦后位置，透过子孔径掩膜板(3)对点源信标进行焦后曝光，探测器(4)得到焦后图像(9)；所述焦前图像(8)和焦后图像(9)中均包含N个孔径对应的点扩散函数图像；

s5、根据焦前图像(8)和焦后图像(9)中与每个子孔径相关的一对点扩散函数图像，以及每个子孔径光学系统的光瞳透过率函数，利用相位复原法，计算每个子孔径光学系统的波前误差，共得到N个子孔径光学系统的波前误差；

s6、根据N个子孔径光学系统的波前误差，利用子孔径-全孔径数值计算方法重构被评估遥感卫星光学系统的波前(19)误差，并根据被评估遥感卫星光学系统的波前(19)误差，定量的评价遥感卫星光学系统的成像性能。

2.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于所述步骤s3中焦前位置到被评估遥感卫星光学系统的最佳焦面位置的距离，大于子孔径光学系统的5倍焦深。

3.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于所述步骤s4中焦后位置到被评估遥感卫星光学系统的最佳焦面位置的距离，大于子孔径光学系统的5倍焦深。

4.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于所述被评估遥感系统为小焦比遥感系统，其焦比小于3。

5.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于所述光瞳透过率函数通过如下方法获取：

s5.1、遥感卫星在地面测试阶段，在光学系统焦后插入准直光学系统将焦后波面从球面波转为平面波，并调整成像探测器的位置，使成像探测器对平面波进行成像；

s5.2、模拟星点信标：将点光源放置在平行光管焦点位置，点光源发出的光，通过平行光管后转换为平行光；

s5.3、将遥感卫星光学系统的光轴与平行光管光路对准，在遥感卫星光学系统的光路中插入子孔径掩膜板(3)，子孔径掩膜板(3)中的N个子孔径分别与被评估遥感卫星光学系统构成步骤s1所述的子孔径光学系统；

s5.4、调整遥感系统的指向，成像探测器采集待标定特征视场光线透过子孔径掩膜板后的焦面强度信号，通过对焦面强度信号进行归一化处理后即可同时获得N个子孔径光学系统该待标定特征视场的光瞳透过率函数；

s5.5、重复s5.4，获得N个子孔径光学系统各待标定特征视场的光瞳透过率函数。

6.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于所述子孔径(7)的设置以子孔径面积与子孔径掩膜板面积之比尽量大、子孔径(7)覆盖的范围尽量大、均匀分布为原则来确定。

7.根据权利要求1所述的一种遥感卫星光学系统在轨成像性能评估方法，其特征在于在步骤s2和s3之间增加如下步骤：

在被评估遥感系统光学系统光路中切入带宽滤光片(5)，带宽滤光片(5)的中心波长λ_mid满足如下条件：

λ_mid≥p/F_sub

其中p为像面像元尺寸，F_sub为子孔径光学系统焦比，即系统焦距f与子孔径直径d之比值。