自适应光学在月球激光测距中的应用研究

发布时间：2021-05-18 09:35

　　月球激光测距是一项充满挑战的试验，涉及光学、机械、电子等多个学科，是综合科技实力的体现。由于种种因素的困扰，月球激光测距的回波光子数非常少，单个脉冲的回波甚至为亚单光子的量级。为了提高月球激光测距的回波光子数，我们考虑将自适应光学技术应用于月球激光测距中，利用自适应光学系统的倾斜镜对望远镜的跟踪误差、望远镜自身的光学系统的不完美性以及激光束经过湍流大气传播至月面反射器的过程中所受大气湍流的随机抖动效应进行实时校正，从而使到达月面的激光束时时对准月面反射器，保证较多的激光能量被反射器接收并反射回地面望远镜，以此来提高回波光子数，保证月球激光测距试验的顺利开展。本文讨论了自适应光学系统应用于月球激光测距中涉及的几个问题：首先，根据大气湍流的统计特性结合61单元自适应光学系统和云南天文台1.2米地平式望远镜的性能利用统计的方法得出了自适应光学系统对月球激光测距的回波数的补偿效果估计，为自适应光学系统在月球激光测距中的应用提供了理论依据。其次，针对月面为低对比度扩展光源的特点，为了在大气湍流变化的时间内实时探测并校正由于大气湍流等因素造成的到达月面反射器的激光束的抖动，考虑利用绝对差分算法和互... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院云南天文台)云南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 月球激光测距的研究现状
    1.1 月球激光测距的科学意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 改进LLR所采取的主要技术途径
    1.4 存在的问题及本文拟解决的问题
第二章 自适应光学对月球激光测距的作用
    2.1 激光束在大气中的传播
        2.1.1 大气湍流的统计特性
        2.1.2 光波在湍流大气中的传播的理论模型
        2.1.3 大气闪烁的概率分布函数
    2.2 自适应光学对月球激光测距的效果估计
        2.2.1 激光束传播:上行统计模型
        2.2.2 自适应光学对发射激光束的补偿性能
        2.2.3 自适应光学应用于月球激光测距中的回波数估计
第三章 倾斜校正自适应光学系统在月球激光测距中的应用
    3.1 倾斜校正自适应光学系统对发射激光束的校正
    3.2 月面数据采集及预处理
    3.3 图像间相对偏移量的提取算法
        3.3.1 绝对差分算法(AD)
        3.3.2 互相关函数法(CC)
    3.4 图像间相对偏移的计算结果
        3.4.1 APOLLO 11
        3.4.2 APOLLO 15
    3.5 算法比较
    3.6 小结
第四章 视场旋转对大气波前倾斜量提取的影响
    4.1 月球运动引起的望远镜物方视场的旋转
    4.2 1.2米地平式望远镜像方视场的旋转
    4.3 视场旋转对大气波前倾斜量提取的影响
    4.4 小结
第五章 云南天文台1.2米望远镜月球激光测距构想
    5.1 云南天文台1.2米望远镜激光测距系统
    5.2 61单元自适应光学系统
    5.3 倾斜校正自适应光学系统应用于月球激光测距光路构想
结论与展望
参考文献
发表文章目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]月球激光测距的现状及可能的改进方法(英文)[J]. 熊耀恒,冯和生.  云南天文台台刊. 2002(03)
[2]月球激光测距的新技术方法研究[J]. 熊耀恒.  云南天文台台刊. 2002(01)
[3]两套DIMM系统的比对观测及结果分析[J]. 钱铜铃,许骏,岑学奋.  云南天文台台刊. 1996(04)
[4]三孔较差视宁度监视仪及试观测报告[J]. 岑学奋,许骏,谭徽松.  云南天文台台刊. 1996(01)
[5]三孔较差视宁度监视仪的数据采集／处理系统[J]. 许骏,赵昭旺,谭徽松,岑学奋.  云南天文台台刊. 1996(01)
[6]1.2米地平式望远镜视场的旋转[J]. 熊耀恒,冯和生.  云南天文台台刊. 1991(04)
[7]随机介质中传输激光斑纹的积分光强统计特性[J]. 张逸新.  激光杂志. 1990(04)

硕士论文
[1]云台红外太阳望远镜驱动控制系统仿真[D]. 柳光乾.中国科学院研究生院（云南天文台） 2004



本文编号：3193563