[0001] 本發(fā)明屬于軍事偵查和資源勘查等空間探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種合成孔徑光學(xué)成 像系統(tǒng)及方法，具體是一種基于微小衛(wèi)星平臺實現(xiàn)光學(xué)合成孔徑空間探測的系統(tǒng)及方法。

　　[0002] 合成孔徑光學(xué)成像技術(shù)是一項比較前沿和研宄較多的新型成像技術(shù)，其利用多個 小孔徑的光學(xué)系統(tǒng)等效成單一大孔徑系統(tǒng)，其分辨率為

　　從而提高空間分辨率，改善 成像質(zhì)量，解決了單一大孔徑系統(tǒng)所帶來的體積重量大、加工檢測難和成本高等問題。

　　[0003] 微小衛(wèi)星具有功能密度高、研制周期短、技術(shù)更新快、成本低等諸多優(yōu)點，而且可 以構(gòu)成分布式衛(wèi)星系統(tǒng)。由微小衛(wèi)星構(gòu)成的分布式衛(wèi)星系統(tǒng)其最大特點就是各星之間存在 緊密的信息互聯(lián)和協(xié)同控制。目前，我國是完全掌握空間交會對接技術(shù)的三個國家之一，為 了控制微小衛(wèi)星之間的相對位置，保障光學(xué)系統(tǒng)要求的位置精度，采用空間交匯對接的方 式將微小衛(wèi)星平臺在空間組合以固定其相對位置。

　　[0004] 目前大多數(shù)天基的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的方案，一旦子鏡失效，短時間內(nèi)無法 對其修復(fù)。

　　[0005]為了解決目前天基合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的修復(fù)工作難的問題，本發(fā)明提供了一 種基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，方便替換失效子鏡，以提高系統(tǒng)的 可靠性。

　　[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，包括子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、光學(xué)延遲線系 統(tǒng)、子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)、光束合成系統(tǒng)、圖像重構(gòu)系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)，上述 子系統(tǒng)分別安裝在微小衛(wèi)星上，其中：子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的個數(shù)至少為三個，每一個子望遠(yuǎn)鏡系 統(tǒng)對應(yīng)一個光學(xué)延遲線系統(tǒng)和一個子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)，觀測場景的光束通過子 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、光學(xué)延遲線系統(tǒng)和子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)將子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的出射光束 送入光束合成系統(tǒng)成像，圖像重構(gòu)系統(tǒng)對所成的像進(jìn)行改善，提高成像質(zhì)量，整個過程由計 算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號進(jìn)行控制，實時保證其位置精度及調(diào)整各子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，對于 系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性極其重要。

　　[0007] -種基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像方法，包括如下步驟： 載有子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的微小衛(wèi)星先是采用自由編隊的環(huán)形飛行方式，通過計算機(jī)控制系 統(tǒng)控制，改變其基線長度，當(dāng)基本達(dá)到合成孔徑所需要的分辨率：

　　.要求后，采用空間交 會對接技術(shù)將所有微小衛(wèi)星的相對位置固定住，以保證子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)之間的相對位置，進(jìn) 而滿足成像要求；觀測場景的光路經(jīng)過子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)入光束合成系統(tǒng)成像，其間，通過光 學(xué)延遲線系統(tǒng)和子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)進(jìn)行連接，并且補償相位誤差，圖像重構(gòu)系 統(tǒng)對所成像進(jìn)行再次處理，以提高圖像質(zhì)量，倘若未能達(dá)到預(yù)期效果，通過計算機(jī)控制系統(tǒng) 對各子系統(tǒng)進(jìn)行控制，調(diào)整子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，直到達(dá)到比較完善的成像質(zhì)量，從而達(dá)到合 成孔徑光學(xué)成像的功能。

　　[0008] 本發(fā)明中，子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)采用反射式望遠(yuǎn)鏡，這種望遠(yuǎn)鏡沒有色差且方便校正雜 散光；光束合成系統(tǒng)包括干涉條紋信息提取與數(shù)據(jù)處理技術(shù)。

　　[0009] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點： 1、本發(fā)明的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)建立在微小衛(wèi)星平臺上，每個微小衛(wèi)星都有其自己 的一套控制系統(tǒng)，分工明確，方便操作。

　　“如何參加九游娛樂的社區(qū)活動？”

　　[0011] 3、本發(fā)明實現(xiàn)合成孔徑光學(xué)成像的子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)可以采取多個，即使其中一個子 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)失效，系統(tǒng)仍可以繼續(xù)工作。

　　[0012] 4、本發(fā)明采用空間對接技術(shù)，將各個微小衛(wèi)星的相對位置固定住，有利于提高控 制精度，降低位置誤差。

　　[0013] 5、本發(fā)明能夠?qū)崟r的對地觀測，在軍事偵查和資源勘查等空間探測具有重要的應(yīng) 用前景。

　　[0014] 圖1為微小衛(wèi)星分布結(jié)構(gòu)圖； 圖2為合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

　　[0015] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明，但并不局限于此，凡是對本 發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的保護(hù)范圍中。

　　[0016] 如圖1所示，本發(fā)明提供的基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的空間分 布由微小衛(wèi)星1、子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2以及光束合成系統(tǒng)5組成。微小衛(wèi)星平臺分布方式為：微 小衛(wèi)星1的有效載荷子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2采用三個完全相同的子望遠(yuǎn)鏡無焦系統(tǒng)(也可以更多 個)，微小衛(wèi)星1先是采用自由編隊的環(huán)形飛行方式，通過改變其基線長度達(dá)到合成孔徑所 需要的分辨率

　　要求，當(dāng)它們的相對位置達(dá)到預(yù)期給定的位置時，進(jìn)而采用空間交會 對接技術(shù)將微小衛(wèi)星1的相對位置固定住，以保障光學(xué)系統(tǒng)的位置精度，而后，觀測場景的 光路經(jīng)過子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2進(jìn)入光束合成系統(tǒng)5,最終得到場景的觀測圖像。

　　[0017] 三個子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2是完全相同的子系統(tǒng)，倘若一個子系統(tǒng)失效，并不影響其觀 測，只是分辨率會降低，而后根據(jù)微小衛(wèi)星1具有功能密度高、研制周期短、技術(shù)更新快、成 本低等諸多優(yōu)點可以實現(xiàn)及時更換，保證系統(tǒng)系統(tǒng)可靠性。也可以為了到達(dá)更高分辨率而 分布更多載有相同子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2的微小衛(wèi)星1。無焦子望遠(yuǎn)鏡組成的合成孔徑系統(tǒng)必須 滿足黃金準(zhǔn)則，即子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2的角放大率必須與合成孔徑系統(tǒng)的線所示，合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)由子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2、光學(xué)延遲線、子望遠(yuǎn) 鏡光束平行性伺服系統(tǒng)4、光束合成系統(tǒng)5、圖像重構(gòu)系統(tǒng)6以及計算機(jī)控制系統(tǒng)7組成。該 方案的工作過程：根據(jù)需要，觀測地面場景，觀測場景的光束通過子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2、光學(xué)延 遲線和子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)4將無焦子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)2的出射光束送入光束 合成系統(tǒng)5成像，圖像重構(gòu)系統(tǒng)6對所成的像進(jìn)行改善，提高成像質(zhì)量。整個過程由計算機(jī) 控制系統(tǒng)7發(fā)出信號進(jìn)行控制，倘若未能達(dá)到預(yù)期效果，可通過計算機(jī)控制系統(tǒng)7對各子系 統(tǒng)進(jìn)行控制，調(diào)整子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，直到達(dá)到比較完善的成像質(zhì)量，從而達(dá)到合成孔徑光 學(xué)成像的功能。

　　1. 一種基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于所述合成孔徑光學(xué)成 像系統(tǒng)由多個由子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、光學(xué)延遲線系統(tǒng)、子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)、光束合成 系統(tǒng)、圖像重構(gòu)系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，上述子系統(tǒng)分別安裝在微小衛(wèi)星上，其中：子 望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的個數(shù)至少為三個，每一個子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)對應(yīng)一個光學(xué)延遲線系統(tǒng)和一個子望 遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)，觀測場景的光束通過子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、光學(xué)延遲線系統(tǒng)和子望遠(yuǎn) 鏡光束平行性伺服系統(tǒng)將子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的出射光束送入光束合成系統(tǒng)成像，圖像重構(gòu)系統(tǒng) 對所成的像進(jìn)行改善，提高成像質(zhì)量，整個過程由計算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)出信號進(jìn)行控制，實時 保證其位置精度及調(diào)整各子系統(tǒng)的工作狀態(tài)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于所 述子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)采用反射式望遠(yuǎn)鏡。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在 于所述子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的角放大率必須與合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)的線所述基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)進(jìn)行合成孔 徑光學(xué)成像的方法，其特征在于所述方法步驟如下： 載有子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的微小衛(wèi)星先是采用自由編隊的環(huán)形飛行方式，通過計算機(jī)控制系 η 統(tǒng)控制，改變其基線長度，當(dāng)基本達(dá)到合成孔徑所需要的分辨率1.22&要求后，采用空間交 D 會對接技術(shù)將所有微小衛(wèi)星的相對位置固定住，以保證子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)之間的相對位置，觀 測場景的光路經(jīng)過子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)進(jìn)入光束合成系統(tǒng)成像，其間，通過光學(xué)延遲線系統(tǒng)和子 望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)進(jìn)行連接，并且補償相位誤差，圖像重構(gòu)系統(tǒng)對所成像進(jìn)行再 次處理，以提高圖像質(zhì)量，倘若未能達(dá)到預(yù)期效果，通過計算機(jī)控制系統(tǒng)對各子系統(tǒng)進(jìn)行控 制，調(diào)整子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，直到達(dá)到比較完善的成像質(zhì)量，從而達(dá)到合成孔徑光學(xué)成像的 功能。

　　【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于微小衛(wèi)星平臺的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)及方法，所述的合成孔徑光學(xué)成像系統(tǒng)由子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)、光學(xué)延遲線系統(tǒng)、子望遠(yuǎn)鏡光束平行性伺服系統(tǒng)、光束合成系統(tǒng)、圖像重構(gòu)系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，上述子系統(tǒng)分別安裝在微小衛(wèi)星上，載有子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的微小衛(wèi)星先是采用自由編隊的環(huán)形飛行方式，通過計算機(jī)控制系統(tǒng)控制，改變其基線長度，當(dāng)基本達(dá)到合成孔徑所需要的分辨率 要求后，采用空間交會對接技術(shù)將所有微小衛(wèi)星的相對位置固定住，以保證子望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)之間的相對位置，進(jìn)而滿足成像要求。本發(fā)明可以實現(xiàn)在提高分辨率的基礎(chǔ)上增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性，在空間探測方面具有重要的應(yīng)用前景。

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