傅里叶望远镜原理及改进研究

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1、第29卷第2期2010年4月飞行器测控学报JoumalofSpacecraftTT＆CTKhnologyV01．29No．2Apr．2010傅里叶望远镜原理及改进研究’陆长明1，王建军1，高昕1，王建立2(1．北京跟踪与通信技术研究所·北京·100094；2．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所·吉林长春·130033)摘要：傅里叶望远镜是利用激光主动成像、光学合成孔径等技术的空间目标高分辨力成像技术，美国地球同步轨道卫星激光成像国家实验基地(GeoLightImagingNatio姐lTestbed，GLINT)是一项研究采用傅里叶望远镜技术对地球

2、同步轨道卫星成像的计划。本文介绍了傅里叶望远镜的基本原理，阐述了GLINT的组成及简单原理，说明了目前GLINT经过必要改进可以应用于对低轨卫星成像。关键词：傅里叶望远镜；激光成像；定日镜中图分类号：V556．7文献标识码：A文章编号：1674—5620(2010)02一0017一04AStudyontheTheoryofFourierTelescopeandItsImproVementLUChang—min91，WANGJian-junl，GAOXinl，WANGJian_li2(1．Be的ingIn5tituteofTrackingandTelec

3、ommunicationsTechnology，Beijing100094；2．a姗郾h吼In鲥tuteofopti岱，H地M∞haIli∞a11dPhysi∞，Chine∞Acad锄yofSd渊，Changch岫，JiliIlPro证悦130033)AbstI鼍ct：Fouriertelescopeinvolveshighresolutiontechnologyoflaseractiveimagingandopticalsyntheticaperture．The(koLightImagingNationalTestbed(GLINT)oftheU．S

4、．isaprogr锄foracquisitionoftheimagesofge0-synchro肿usobjectswithaFouriertelescope．ThispaperimroducesthebasictheoryofFouriertelescopeandthecompositionofGLINT．Finally，improvementoffouriertelescopeforimagingoflowearthorbitsatellitesinthenearfutureisanalyzed．KeywoHb：FourierTelescope，A

5、ctiveImaging；HeliostatO引言光学成像能够获取目标形体信息，是空间目标识别的有效手段。地基望远镜的分辨力受大气影响较大，自适应光学系统能够实时校正大气畸变，有效改善地基望远镜的分辨力。目前国内外使用自适应光学系统已经成功实现了对低轨卫星成像，但自适应光学成像望远镜的探测能力受限于哈特曼一夏克波前传感器子孔径的大小(一般为十几厘米)，一般为5Mv～6Mv，即使使用激光导引星，自适应光学成像望远镜的成像探测能力也仅为9Mv。中高轨轨道卫星的视星等一般为14Mv。因此对于中高轨目标需要研究新的成像方法。美国对于中高轨目标研究了5种新的成像

6、概念：弱卫星成像、地球同步成像、被动合成孔径成像、长基线干涉卫星成像和傅里叶望远镜。经过反复对比，美国最终选择了傅里叶望远镜和长基线干涉仪作为未来研究的方向。傅里叶望远镜使用几束激光照射目标，在目标表面形成干涉条纹，激光束之间引入频移，使干涉条纹在目标表面移动，产生时间调制激光回波包含目标反射的傅里叶分量信息，用大型太阳能定日镜收集回波能量，通过逆傅里叶变换给出目标图像。傅里叶望远镜具有如下几个特点：①由传统被动成像变为主动成像，使用激光主动照射目标，目标亮度主要由激光能量和光束发散角决定；②由直接成像变为干涉成像；③由图像接收变为能量接收，降低了接收

7、系统的面形要求，简化了系统，降低了成本，使得超大面积接收器成为可能；④“合成孔径”技术由微波扩展至光波；⑤采用相位闭合消除大气湍流引起-收稿日期：2009—12～10；修回日期：2010一01一07第一作者简介：陆长明(1981一)，男，硕士，工程师，主要从事空间目标成像及光学设备总体研究．18飞行器测控学报第z9卷的主要相位误差。1傅里叶望远镜原理傅里叶望远镜是借助于激光主动成像、合成孔径对极暗弱目标成像的方法，角分辨率能够达到几纳弧度[1]。傅里叶望远镜的工作原理如图1所示。发射器同时发射3束或者多束激光照射目标，在目标表面形成干涉条纹，通过光束间

8、引入频移，使干涉条纹产生移动并扫过目标表面，从而对目标反射的回波信号进行时间调制，回波中包含了