本发明专利技术涉及一种Golay结构多镜面望远镜系统的仿真方法，其步骤为：一、将所有子镜分成多个Golay3结构三子镜组，建立坐标系；二、在反射式或折反式全孔径光学系统的基础上，以“空对象”代表坐标系，以“反射面”代表子镜，建立Golay结构球面反射镜模型；三、通过程序设计建立可执行程序，生成可被对应光学设计软件读取的文件，执行该文件，实现仿真；四、改变元件参数，重复步骤三，并修改相关程序代码，仿真有误差情况下的Golay结构多镜面望远镜系统。本发明专利技术方法原理简单，操作方便，分析数据便捷，有利于评价Golay结构多镜面望远镜系统的成像质量、误差对像质的影响，对系统制造具有指导价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间遥感领域，特别涉及一种高分辨率光学遥感系统的仿真方法。
技术介绍
空间望远镜系统所需的分辨率越高，则其口径需设计制造得越大。随着空间事业的不断发展，空间望远镜的口径被设计得越来越大。但将空间望远镜的口径不断增大使得整个空间望远镜系统的重量、体积、制造和检测难度都急剧增加，制造和发射成本显著增高，当口径大到一定程度时，当前的技术无法制造。稀疏孔径成像系统是为解决大口径、高角分辨率望远镜的制造问题而提出的一种新型方案，这种空间望远镜系统是以多个较易制造的小口径系统按一定方式排列在一起合成为一个光学成像系统来替代全孔径成像系统，具有与全孔径成像系统相同的分辨本领，但它的重量更轻，成本更低，具有非常广阔的发展前景。实际可用的稀疏孔径成像系统大多采用由多个反射镜组成的反射式或折反式结构，在具体应用上有2种形式,分别为多镜面望远镜系统(Multiple-mirrortelescopes,MMT)和多望远镜望远镜系统(Multiple-telescope telescopes, MTT)两种类型。多镜面望远镜系统也称共次镜望远镜系统，是在一个反射式望远镜的基础上使用多个更小的子镜来代替原来整块大的反射镜，这些子镜的外接圆直径等于原来主镜的口径。多望远镜望远镜系统是将多个小口径的子望远镜按规则排列组合成一个大口径的成像系统，通过相干叠加各个子望远镜的成像光束，获得整个系统所成的像。稀疏孔径子孔径的排列结构主要有环形、Golay和三臂等多种结构，其中Golay结构被认为非冗余性较高,采用Golay结构的稀疏孔径成像系统的系统性能较好。Golay结构是1971年由Golay提出的一种非冗余结构，子镜的数目是3的倍数。设子镜的数目M=3N，其中N为自然数，根据子镜的个数称为GolayM结构。对于Golay3结构，三子镜顶点到全孔径反射镜中心轴的距离相等，子镜顶点到中心轴的垂线相互之间的夹角为120度，三个子镜存在一个外接圆，外接圆口径等于全孔径反射镜的口径。GolayM结构可看作由N个Golay3结构组成,每个Golay3结构具有不同的外接圆,它们绕中心轴旋转了不同的角度。目前，国内主要以理想光学系统模型为基础研究稀疏孔径成像系统，并不考虑光学面的曲率，这类研究结果与实际使用时存在差异，结合实际使用因素的多镜面望远镜系统的研究更为重要。同时，由于在制造和安装等过程中，多镜面望远镜系统中各个子镜的位置可能偏离其理想位置，光学面的曲率半径也会因此产生误差，多望远镜结构的稀疏孔径成像系统中各子望远镜的位置也可能偏离其理想位置，这些误差均有可能对系统成像的像质产生影响。目前国内外尚未见针对具有上述影响的多镜面望远镜系统开展研究的公开报道
技术实现思路
针对现有技术中高分辨率光学遥感系统的仿真方法，本专利技术提供一种。本专利技术的技术方案是:，具体步骤如下:步骤一、将所有子镜分成N个Golay3结构三子镜组。所谓Golay3结构三子镜组是指可组成Golay3结构的三个子镜所构成的一个组合，它由三个子镜组成，每个子镜顶点到主镜中心轴的距离相等，子镜顶点到中心轴的垂线相互之间的夹角为120度，三个子镜存在一个外接圆，外接圆所在的反射镜镜面区域是一个球冠，该球冠的顶点为该Golay3结构三子镜组的顶点，定义该外接圆的直径为该组的口径，称经过顶点与主镜垂直的直线为该组的中心轴。当N=l、2、3......等时,分别仿真Golay3、Golay6、Golay9......GolayM等结构多镜面望远镜系统，M=3N。然后在Golay结构多镜面望远镜系统上建立坐标系。具体步骤为:步骤⑴建立XYZ坐标系,取需被设计成Golay结构的反射镜顶点为原点，反射镜中心轴即光轴取为Z轴，正方向沿O度视场主光线的传播方向，X轴，Y轴与Z轴相互垂直，构成右旋坐标系。步骤(2)在每个Golay3结构三子镜组上建立UiViWi坐标系,Wi轴与Z轴重合，其中一个子镜的顶点在UiWi平面内,Ui轴、Vi轴、Wi轴相互正交，成右旋坐标系，其中I < i SN。UiViWi坐标系可由XYZ坐标系绕z轴旋转11^角得到的，转角Vi由系统结构决定。当Vi=O时，UiViWi坐标系和XYZ坐标系重合。步骤(3)将Ui ViWi坐标系绕Wi轴分别旋转0°、120。、-120。，在Golay3结构三子镜组的三个子镜上建立ξ UniJij坐标系，其中j=1、2、3。对于同一个i值，在每个I ^nij ζ ij坐标系中，子镜顶点坐标值和倾角都一样。步骤二、在已设计完成的含有球面反射镜的全孔径反射式或折反式望远系统基础上，根据所需被设计成Golay结构的球面反射镜参数，建立Golay结构球面反射镜模型。具体步骤如下:步骤(I)添加一个类型为“空对象”的元件，代表XYZ坐标系。步骤⑵添加N个类型为“空对象”的元件，分别代表UiViWi坐标系，它们相对于XYZ坐标系，原点为(0，0，0)，绕Z轴的转角为￥i0步骤(3)在每个代表UiViWi坐标系的元件后分别添加三个“空对象”型元件，代表I ij nζ 坐标系。相对于UiViWi坐标系，ξ ij nij ζ ij坐标系的原点为(ο, O, O),当j取I,2，3时，它们绕Wi的转角分别为0° ,120°，-120°。步骤(4)在每个代表ξ ij Ilij ζ ij坐标系的“空对象”元件后分别添加一个“反射面”元件，代表子镜，相对于ξ ij n ij ζ ij坐标系，“反射面”元件的顶点坐标为:权利要求1.，具体包括如下步骤: (1)根据Golay结构特点将所有子镜分成N个Golay3结构三子镜组，在全孔径反射镜、Golay3结构三子镜组和子镜之上分别建立XYZ坐标系、UiViWi坐标系和ξ u n u ζ u坐标系，其中I彡i彡N，j=l、2、3，三类坐标系的原点重合，其中，Z轴、Wi轴和Cij轴重合； (2)在已设计完成的含有球面反射镜的反射式或折反式全孔径光学系统基础上，根据所需被设计成Golay结构的球面反射镜参数，建立Golay结构球面反射镜模型； (3)根据全孔径反射式或折反式望远系统参数和Golay结构球面反射镜模型，按照光学设计软件文件格式，通过程序设计，建立可执行程序，生成可被对应光学设计软件读取的文件，执行该文件，实现对Golay结构多镜面望远镜系统的仿真； (4)修改“反射面”元件的包括坐标、倾角和曲率半径参数，返回步骤(3)，修改相关程序代码，分别仿真子镜具有位置误差、倾斜误差和曲率半径误差时的Golay结构多镜面望远镜系统，误差值等于参数值改变量；当改变量O时，仿真系统的子镜无位置误差、倾斜误差和曲率半径误差。2.根据权利要求1所述的，其特征在于:所述步骤(2)中建立Golay结构球面反射镜模型具体步骤如下: (a)添加一个空对象元件，代表XYZ坐标系； (b)添加N个空对象元件，代表UiViWi坐标系，各元件相对于XYZ坐标系的坐标为(0，0，0)，绕Z轴的转角为Iiri, Vi由所采用的Golay结构决定； (c)在代表UiViWi坐标系的元件后分别添加三个空对象元件，代表ξn ζ tj坐标系，相对于UiViWi坐标系，它们的 坐标值为(0，0，O)，当j取1，2，3时的三个坐本文档来自技高网...
【技术保护点】
Golay结构多镜面望远镜系统的仿真方法，具体包括如下步骤：(1)根据Golay结构特点将所有子镜分成N个Golay3结构三子镜组，在全孔径反射镜、Golay3结构三子镜组和子镜之上分别建立XYZ坐标系、UiViWi坐标系和ξijηijζij坐标系，其中1≤i≤N，j=1、2、3，三类坐标系的原点重合，其中，Z轴、Wi轴和ζij轴重合；(2)在已设计完成的含有球面反射镜的反射式或折反式全孔径光学系统基础上，根据所需被设计成Golay结构的球面反射镜参数，建立Golay结构球面反射镜模型；(3)根据全孔径反射式或折反式望远系统参数和Golay结构球面反射镜模型，按照光学设计软件文件格式，通过程序设计，建立可执行程序，生成可被对应光学设计软件读取的文件，执行该文件，实现对Golay结构多镜面望远镜系统的仿真；(4)修改“反射面”元件的包括坐标、倾角和曲率半径参数，返回步骤(3)，修改相关程序代码，分别仿真子镜具有位置误差、倾斜误差和曲率半径误差时的Golay结构多镜面望远镜系统，误差值等于参数值改变量；当改变量0时，仿真系统的子镜无位置误差、倾斜误差和曲率半径误差。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴峰，朱锡芳，吴泉英，钱霖，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：
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