[发明专利]一种用于分层大气湍流强度测量的高度优化方法

摘要

本发明公开了一种用于分层大气湍流强度测量的高度优化方法，该方法对大视场夏克‑哈特曼波前传感器的子孔径图像进行多次分割，获取每次分割区域的子孔径斜率作为输入，利用太阳差分图像运动监测仪加(S‑DIMM+)方法或S‑DIMM+的改进、泛化方法，获得一定高度范围的分层大气湍流层的局部大气相干长度，并判断高层大气湍流强度权重与阈值之间的关系，最终输出大气湍流分布的高度范围。本发明方法通过将波前传感器探测的大气湍流层高度范围从最高高度依次降低，直到覆盖了主要的大气湍流产生区域，并通过阈值进一步优化输出大气湍流分布的高度范围。该方法考虑到大气湍流主要位于低层大气空间，且能充分利用波前传感器的硬件性能。

主权项

一种用于分层大气湍流强度测量的高度优化方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：步骤(1)、记录连续M帧大视场夏克‑哈特曼波前传感器图像，波前传感器子孔径直径D，波前传感器子孔径排布，横跨望远镜瞳面直径的波前传感器子孔径数N；步骤(2)、对单个子孔径图像初始分割出2个目标，根据子孔径排布分别计算2个目标在各个子孔径的斜率；步骤(3)、采用太阳差分图像运动监测仪加S‑DIMM+方法，或在S‑DIMM+方法基础上改进或泛化的方法，以步骤(2)的斜率和子孔径排布作为输入，获得一定高度范围的离散为多层薄层的大气层的局部大气相干长度，或含有局部大气相干长度的新参数；步骤(4)、获取每层大气层的大气湍流强度权重，大气湍流强度用大气相干长度表征；通过判断大气湍流强度权重分布，得到大气湍流产生的主要高度范围。步骤(5)、判断特定高度大气层的湍流权重是否超过阈值P，或特定高度范围内的大气层的湍流权重之和是否超过阈值P；若超过P，则输出大气湍流分布的高度范围；若小于等于阈值P，则返回步骤(2)，对单个子孔径图像重新分割出2个目标，并重复步骤后续步骤；其中重新分割的两个目标的角度间隔大于前一次分割出的两个目标的角度间隔，这样波前传感器探测的大气湍流高度范围将低于前一次探测的高度范围；波前传感器探测高度范围依次降低，充分考虑到大气湍流主要位于低层大气空间，且这有利于利用波前传感器的硬件性能，特别是对于子孔径数目较少和探测大气湍流层数较少的波前传感器更具有明显的优势；其中阈值P的调整将进一步优化最终输出的大气湍流高度分布范围。