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基于非均匀周期采样的傅里叶望远镜时域信号采集方法

于树海 王建立 董磊 刘欣悦 王国聪

于树海, 王建立, 董磊, 刘欣悦, 王国聪. 基于非均匀周期采样的傅里叶望远镜时域信号采集方法[J]. 中国光学(中英文), 2013, 6(3): 395-401. doi: 10.3788/CO.20130603.0395
引用本文: 于树海, 王建立, 董磊, 刘欣悦, 王国聪. 基于非均匀周期采样的傅里叶望远镜时域信号采集方法[J]. 中国光学(中英文), 2013, 6(3): 395-401. doi: 10.3788/CO.20130603.0395
YU Shu-hai, WANG Jian-li, DONG Lei, LIU Xin-yue, WANG Guo-cong. Time region signal collecting method of Fourier telescopy based on non-uniform periodically sampling[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 395-401. doi: 10.3788/CO.20130603.0395
Citation: YU Shu-hai, WANG Jian-li, DONG Lei, LIU Xin-yue, WANG Guo-cong. Time region signal collecting method of Fourier telescopy based on non-uniform periodically sampling[J]. Chinese Optics, 2013, 6(3): 395-401. doi: 10.3788/CO.20130603.0395

基于非均匀周期采样的傅里叶望远镜时域信号采集方法

doi: 10.3788/CO.20130603.0395
基金项目: 

国家863高技术研究发展计划资助项目(No.2011AAXXX1003)

详细信息
    作者简介:

    于树海(1985-),男,吉林通化人,博士研究生,2009年于吉林大学获得学士学位,主要从事傅里叶望远镜关键技术及光电信号处理方面的研究。E-mail:yushuhai_0707@sina.com;王建立(1971-),男,山东曲阜,博士,研究员,博士生导师,1999年、2002年分别于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士、博士学位,主要从事空间目标探测技术和地基高分辨率成像光电望远镜总体技术等方面的研究。E-mail:wangjianli@ciomp.ac.cn

    于树海(1985-),男,吉林通化人,博士研究生,2009年于吉林大学获得学士学位,主要从事傅里叶望远镜关键技术及光电信号处理方面的研究。E-mail:yushuhai_0707@sina.com;王建立(1971-),男,山东曲阜,博士,研究员,博士生导师,1999年、2002年分别于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士、博士学位,主要从事空间目标探测技术和地基高分辨率成像光电望远镜总体技术等方面的研究。E-mail:wangjianli@ciomp.ac.cn

    通讯作者:

    王建立

  • 中图分类号: V557;TH743

Time region signal collecting method of Fourier telescopy based on non-uniform periodically sampling

  • 摘要: 为了在低信噪比条件下清晰重构深空暗弱目标,提出了一种基于非均匀周期采样(NUPS)的傅里叶望远镜(FT)时域信号采集方法。对提出的方法进行了模拟实验并与均匀采样方法重构的图像进行了对比。基于NUPS方法,用1 MHz和5 MHz的采样频率分别采集100个点,对两个序列信号分别进行快速傅里叶变换,并对关心频率信息进行平均;传统的均匀采样方法则分别用1 MHz和5 MHz的采样频率采集200个点,再进行解调平均。对比结果显示:当信噪比(SNR)为50时,本文重构图像与衍射极限图像的斯托里尔比(Strehl)相比原方法提升了0.03,SNR为20时,Strehl比为0.531 1,较均匀采样提高了0.223 3。实验结果表明:NUPS方法在低信噪比条件下成像质量较高,可降低对激光功率的要求,为FT工程系统的实施奠定了技术基础。

     

  • [1] HOLMES R,MACGOVERN A,BHOWMIK A,et al.. An active imaging technique that attains ultra high resolution with ultra-low transmitter power [C]//Proceedings of the 1994 Space Surveillance Workshop,Lexington Mass. Apr.5-7,1994:pp.135-140. [2] HOLMES R B,MA S,BHOWMIK A,et al.. Aperture-synthesis techniques that use very-low-power illumination[J]. SPIE,1995,2566:177-185. [3] MACDONALDA K R,BOGER J K,MATTHEW F,et al.. An experimental demonstration of Fourier telescopy[J]. SPIE,1999,3815:23-29. [4] HOLMES R B,BRINKLEY T. Reconstruction of images of deep space objects using fourier telescopy[J]. SPIE,1999,3815:11-22. [5] MATHIS J,STAPP J,CUELLAR E L. Field experiment performance of the receiver elements for a fourier telescopy imaging system[J]. SPIE,2005,5896:58960F. [6] BRINKLEY T J,SAND1ER D. Effect of atmospheric turbulence and jitter on fourier telescopy imaging systems[J]. SPIE,1999,3815:42-48. [7] 董磊,刘欣悦,王建立. 实验室环境内傅里叶望远镜技术的实现[J]. 光学 精密工程,2008,16(6):999-1002. DONG L,LIU X Y,WANG J L. The realization of Fourier telescope technology in aboratory[J]. Opt. Precision Eng.,2008,16(6):999-1002.(in Chinese) [8] 董磊,王斌,刘欣悦. 多光束傅里叶望远镜的关键技术[J]. 中国光学与应用光学,2010,3(5):440-445. DONG L,WANG B,LIU X Y. Introduction to key techniques of multiple beam Fourier telescopy[J]. chinese J. Opt. Appl. Opt.,2010,3(5):440-445.(in Chinese). [9] 刘欣悦,董磊,王建立. 稀疏采样傅里叶望远镜成像[J]. 光学 精密工程,2010,18(3):521-527. LIU X Y,DONG L,WANG J L. Fourier telescopy imaging via sparse sampling[J]. Opt. Precision Eng.,2010,18(3):521-527.(in Chinese) [10] 陈卫,黎全,王雁桂. 傅里叶望远术成像系统的实验研究[J]. 光学学报,2011,31(3):68-73. CHEN W,LI Q,WANG Y G. Experimental research of fourier telescopy imaging system[J]. Acta Optica Sinica,2011,31(3):0311001:68-73.(in Chinese) [11] 陈卫,黎全,王雁桂. 基于全相位谱分析的傅里叶望远术目标重构[J]. 光学学报,2011,30(12):3443-3446. CHEN W,LI Q,WANG Y G. Object reconstruction of fourier telescopy based on all phase spectrum analysis[J]. Acta Optica Sinica,2010,30(12):3443-3446.(in Chinese) [12] 董磊,刘欣悦,林旭东,等. 傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析[J]. 光学学报,2012,32(2):22-28. DONG L,LIU X Y,LIN X D,et al.. Improvement of performance and analysis of results of field experiments of fourier telescope[J]. Acta Optica Sinica,2012,32(2):22-28.(in Chinese) [13] 于树海,王建立,董磊,等. 全相位谱分析的傅里叶望远镜外场实验数据处理[J]. 光学 精密工程,2012,20(10):2275-2282. YU SH H,WANG J L,DONG L,et al.. File experiment data processing of fourier telescopy base on all phase spectrum analysis[J]. Opt. Precision Eng.,2012,20(10):2275-2282.(in Chinese) [14] 王鸣浩,董磊. 傅里叶望远镜成像原理对比验证[J]. 红外与激光工程,2012,41(6):1646-1652. WANG M H,DONG L. Comparison of Fourier telescope imaging principles[J]. Infrared and Laser Eng.,2012,41(6):1646-1652.(in Chinese) [15] 汪安民,王殊,陈明欣. 一种抗混叠的非均匀周期采样及其频谱分析方法[J]. 信号处理,2005,21(3):240-243. WANG A M,WANG SH,CHEN M X. A novel speetrum analysis method for nonuniform periodieally SamPling[J]. Signal Processing,2005,21(3):240-243.(in Chinese) [16] 汪安民. 基于非均匀采样的信号频率检测方法及其实现 [D].武汉:华中科技大学,2004. WANG A M. Methods of signal frequency measurement and implementation based on nonuniform sampling [D]. Wuhan:Huazhong University of Science and Technology,2004.(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-01-11
  • 修回日期:  2013-03-13
  • 刊出日期:  2013-06-10

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