[发明专利]空间大口径遥感相机环境试验波前重构实施系统及方法

说明书

本发明涉及空间大口径遥感相机环境试验波前重构实施系统及方法，通过在环境实验真空罐内布置并标定多孔径平行光管来替代整体大口径平行光管，克服了大口径平行光管研制经费高、测试难度大的工程问题。本发明也克服了遥感相机整体集成后进行环境试验时无法采用干涉仪进行波前测试的工程问题，利用相位复原波前感知法获取多个子孔径的波前信息，再通过子孔径‑全孔径波前反演法构造遥感相机的全孔径波前信息，不仅可用于定量化评价遥感相机性能，亦可用于分析定位遥感相机的问题症结。

技术领域

本发明涉及一种遥感相机进行地面环境试验的方法，特别涉及空间大口径遥感相机环境试验波前重构实施系统及方法，属于遥感卫星光学成像技术领域。

背景技术

地面环境试验是遥感相机研制的关键流程之一，用于检测真空与极端的温度工况下遥感相机的性能表现。由于环境试验阶段，遥感相机已经完成了整机的光机电热集成，无法通过搭建自准直光路用干涉法测量系统波前，因此当前，国内遥感相机的环境试验一般采用传函测试法进行。传函测试法的实施是采用与遥感相机同等或更大口径的平行光管作为明暗条纹或特定形状的目标模拟器，并通过分析遥感相机探测器获取的目标图像的特性来计算遥感相机传函。传函测试法是一种定量的评价遥感相机性能的方法，但与波前测试法不同的是无法用于分析定位遥感相机的问题症结。国际上，NASA在Hubble空间望远镜上在轨率先验证了相位复原法，并在斯皮策红外太空望远镜环境试验时采用相位复原法进行了波前测试，由于斯皮策红外太空望远镜口径仅为0.85m，小于NASA在役平行光管的口径，因此很容易通过相位复原法对斯皮策的全口径波前进行感知。目前国内在研遥感相机口径已达3m以上量级，同等或满足更大口径的平行光管研制工作已遇到研制成本高，周期长、缺乏测试与装调方法等一些列问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种空间大口径遥感相机环境试验波前重构与实施方法，解决目前在研遥感相机环境试验所需平行光管口径已经无法满足测试需求，同时在研大口径平行光管已遇到研制成本高，周期长、缺乏测试与装调方法等一些列工程问题。

本发明解决技术的方案是：空间大口径遥感相机环境试验波前重构实施系统，该系统包括环境试验真空罐、信标点光源、折镜和抛物镜子孔径阵列；信标点光源、折镜和抛物镜子孔径阵列均放置于环境试验真空罐内；

信标点光源，用于产生球面波；折镜将点光源发出球面波折转到抛物镜子孔径阵列，经抛物镜子孔径阵列反射后成为平面波，所述抛物镜子孔径阵列由N个子孔径抛物镜组成，这些子孔径抛物镜的光轴相互平行，且与被测遥感相机的待测视轴平行，N个子孔径抛物镜分别与被测遥感相机构成N个子孔径光学系统，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；从抛物镜子孔径阵列反射输出的平面波经过被测遥感相机的光学入瞳在遥感相机的探测器上形成离焦图像，所述离焦图像包括焦前图像和焦后图像，焦前图像和焦后图像均包含N个子孔径对应的点扩散函数图像，用于计算每个子孔径光学系统的波前误差信息，每个子孔径光学系统的波前误差信息减去子孔径光学系统的波前系统误差得到遥感相机子孔径波前误差信息；遥感相机子孔径波前误差信息用于重构遥感相机全孔径的波前误差信息。

所述子孔径抛物镜的数量N以子孔径抛物镜面积之和与被测遥感相机光学入瞳面积之比尽量大、N个子孔径抛物镜最外围边界覆盖的范围尽量大、均匀分布为原则来确定。

本发明的另一个技术方案是：空间大口径遥感相机环境试验波前重构实施方法，该方法包括如下步骤：

s1、将抛物镜子孔径阵列共轴标定，保证每一个子孔径抛物镜的光轴一致性，即N个子孔径抛物镜的光轴平行，N大于等于3；

s2、对抛物镜子孔径阵列进行波前测试，得到每个子孔径抛物镜的波前误差；

s3、将被测遥感相机推入真空罐；