一种波前特性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种波前特性分析方法及系统，涉及气动光学研究领域，本发明专利技术通过引入基于Zernike多项式的波前重构环节，对时间序列的Zernike多项式加权系数而非波前本身进行POD本征正交直接分解。设K是Zernike多项式的阶数，则只需要求解K

【技术实现步骤摘要】
一种波前特性分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及气动光学研究领域，具体地，涉及一种波前特性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]飞机或导弹流场高度非均匀和高频脉动，当光束在这种流场中传输时，波前会发生畸变，引起光束质量退化，这称为气动光学效应。气动光学效应对光电探测系统或空基激光定向能武器系统性能会造成严重干扰，因此，气动光学效应或波前的特性研究是一项重点研究内容，通过对波前特性的分析，评估气动光学效应的主要相差和统计特征等，据此有针对性地发展流动控制技术、自适应光学AO校正技术等，用于抑制气动光学效应影响。
[0003]对于时间变化序列波前特性研究，POD本征正交分解方法具有自身的独特优势。POD本征正交分解方法在波前数据分析中应用广泛，它能够从上万帧时间序列变化波前数据中找到波前主要模态，并用前少数几阶模态就基本复原波前的复杂波面形状，比较适合于波前的主要特征以及占主导作用的相差分析。POD本征正交分解方法的这些优势有助于流动控制技术、自适应光学AO校正技术等的研制，从而在气动光学效应的抑制领域发挥独特作用。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种波前特性分析方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：获取基于时间序列的第一波前w
n
(x,y)，n＝1,2,
…
,N，其中，N为采样帧频总数，x和y分别为横坐标和纵坐标；步骤2：基于泽尼克多项式和第一泽尼克多项式加权系数c
n
(k)构建所述w
n
(x,y)的第一波前表达式，求解所述第一波前表达式获得基于时间序列的所述c
n
(k)，k＝1,2,
…
,K，K为所述泽尼克多项式的阶数；步骤3：构建所述c
n
(k)的实对称正定空间关联矩阵R，计算所述R的K个特征值λ
p
，以及所述λ
p
对应特征向量p＝1,2,
…
,K；所述c
n
(k)在所述上的加权系数为d
n
(p)，基于所述得到第二泽尼克多项式加权系数其中，其中，步骤4：基于泽尼克多项式和所述第二泽尼克多项式加权系数构建第二波前的第二波前表达式；步骤5：基于所述第二波前表达式获得第二波前数据，基于所述第二波前数据进行波前特性分析。2.根据权利要求1所述的波前特性分析方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：获得基于时间序列的原始波前；去除所述原始波前的倾斜相差获得所述基于时间序列的第一波前w
n
(x,y)。3.根据权利要求2所述的波前特性分析方法，其特征在于，第t
n
时刻的第一波前w
n
(x,y)的倾斜相差为a
n
x+b
n
y，其中，a
n
和b
n
分别为x向和y向倾斜因子，利用最小二乘法计算倾斜因子a
n
和b
n
，并把倾斜相差a
n
x+b
n
y从第t
n
时刻的波前w
n
(x,y)中扣除。4.根据权利要求3所述的波前特性分析方法，其特征在于，采用以下公式计算倾斜因子a
n
和b
n
：：其中，和分别为相应微分算子。5.根据权利要求1所述的波前特性分析方法，其特征在于，所述第一波前表达式为：6.根据权利要求5所述的波前特性分析方法，其特征在于，第一波前在空间上的离散点数为M，将所述第一波前表达式转为第一矩阵表达式：W＝ZC，W是由w
n
(x,y)组成的列向量，维数为M，Z是由泽尼克多项式组成的矩阵，维数K
×
M，C是由c
n
(k)组成的列向量，维数为K；利用最小二乘法计算获得所述第一矩阵表达式的最小范数解得到在t
n
时刻w
n
(x,y)的第一泽尼克多项式加权系数c
n
(k)，其中，C＝(Z
T
Z)
‑1Z
T
W，T为转置矩阵。7.根据权利要求1所述的波前特性分析方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，谢伟明，袁强，姚向红，李玉栋，常伟，吴运刚，申俊琦，李宏勋，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：