Алгоритм коррекции дрожания изображения звезды в наземном оптическом телескопе с помощью искусственного опорного источника

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Клеймёнов В.В., Новикова Е.В. Алгоритм коррекции дрожания изображения звезды в наземном оптическом телескопе с помощью искусственного опорного источника // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 1. С. 25–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-01-25-32

Kleymionov V.V., Novikova E.V. Algorithm for correcting star image jitter in a ground-based optical telescope using an artificial reference source [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 1. P. 25–32. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-01-25-32

Ссылка на англоязычную версию:

Viktor V. Kleymionov and Elena V. Novikova, "Algorithm for correcting star image jitter in a ground-based optical telescope using an artificial reference source," Journal of Optical Technology. 91(1), 14-18 (2024). https://doi.org/10.1364/JOT.91.000014

Аннотация:

Предмет исследования. Аналитическая корреляционная зависимость между случайными векторами, характеризующими положения прогнозируемого (рассчитанного) изображения малозаметной звезды и измеренного изображения искусственного опорного источника — лазерной опорной звезды в фокальной плоскости наземного адаптивного оптического телескопа. Цель работы заключается в разработке на основе корреляционной теории алгоритма коррекции дрожания прогнозируемого изображения малозаметной естественной звезды в фокальной плоскости телескопа по регистрируемому изображению лазерной опорной звезды. Метод. Алгоритм базируется на положениях корреляционной теории определения вектора прогнозируемого положения изображения малозаметной звезды за время короткой экспозиции с учетом измеренного положения изображения искусственного опорного источника (в виде линейной регрессии). Основные результаты. Получены аналитические выражения для модуля вектора прогнозируемого положения изображения малозаметной звезды и его наклона относительно вектора измеренного положения изображения лазерной опорной звезды. На их основе разработан алгоритм коррекции дрожания изображения малозаметной звезды в наземном оптическом телескопе с помощью искусственного опорного источника. Для моностатической и бистатической схем формирования лазерной опорной звезды рассчитаны значения модуля вектора изображения звезды и его наклона относительно вектора изображения лазерной опорной звезды для различных отношений диаметров апертур телескопа и зондирующего лазера. Практическая значимость. Полученные в работе результаты могут быть использованы при синтезе наземных адаптивных оптических телескопов для наблюдения малоразмерных космических объектов естественного и искусственного происхождения с учетом особенностей астроклимата в географических местах их размещения.

Ключевые слова:

адаптивная оптика, лазерная опорная звезда, моностатическая и бистатические схемы, дрожание изображения, коэффициент корреляции

Коды OCIS: 010.1080, 110.1085, 010.3310, 010.1330, 010.1300

Список источников:

1. Лукин В.П. Формирование оптических пучков и изображений на основе применения систем адаптивной оптики // УФН. 2014. Т. 184. № 6. С. 599–640.

2. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Адаптивная коррекция атмосферных искажений оптических изображений на основе искусственного опорного источника. М.: Физматлит, 2012. 125 с.

3. Hardy J.W. Adaptive optics for astronomical telescopes. Oxford: University press, 1998. 437 p.

4. Tyson R.K. Principles of adaptive optics. 3d ed. N.Y.: CRC Press, 2010. 350 p.

5. Свиридов К.Н. Технологии достижения высокого углового разрешения оптических систем атмосферного видения. М.: Знание, 2005. 452 с.

6. Лукин В.П. Атмосферная адаптивная оптика. Новосибирск: Наука, 1986. 250 с.

7. Foy R., Foy F.C. Laser guide star: Principle, cone effect and tilt measurement // Optics in Astrophysics / Springer, 2006. P. 249–273. http://dx.doi.org/10.1007/1-4020-3437-7_15

8. Клеймёнов В.В., Новикова Е.В. Экстремально большие наземные оптические телескопы // Известия ВУЗов. Приборостроение. 2021. № 1. С. 5–20. https://doi.org/10.17586/0021-3454-2021-64-1-5-20

9. Rigaut F., D'Orgeville C. On practical aspects of laser guide star // C.R. Physique. 2005. V. 6. P. 1089–1098. http://dx.doi.org/10.1016/j.crhy.2005.11.014

10. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Возможности адаптивной оптической коррекции наклонов волнового фронта при использовании сигналов от традиционной и полихроматической лазерной опорных звёзд // Оптика атмосферы и океана. 2022. Т. 35. № 10. С. 1–7. https://doi.org/10.15372/AOO20221011

11. Лукин В.П., Фортес Б.В. Сопоставление предельной эффективности различных схем формирования лазерных опорных звёзд // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. № 1. С. 56–65.

12. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: изд. СО РАН, 1999. 314 с.

13. Fried D.L. Statistics of a geometric representation of wavefront distortion // JOSA. 1965. V. 55. № 11. P. 1427–1435. http://dx.doi.org/10.1364/JOSA.56.000410

14. Клеймёнов В.В., Возмищев И.Ю., Новикова Е.В. Эффективность применения моностатической и бистатической схем формирования лазерных опорных звезд // Оптический журнал. 2022. № 11. С. 24–31. https://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-11-24-31

15. Клеймёнов В.В., Новикова Е.В. Анализ эффективности моностатической и бистатической схем формирования ЛОЗ на основе корреляционной теории // Оптика атмосферы и океана. 2023. № 4. С. 331–336. https://ao.iao.ru/ru/content/vol.36-2023/iss.04/10

16. Коренной А.В., Кулешов С.А. Основы статистической теории радиотехнических систем. М.: Радиотехника, 2021. 240 с.

17. Вентцель Е.С. Теория вероятности. М.: Высшая школа, 2006. 575 с.

18. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь, 1982. 624 с.