羅秀娟，馬彩文，張 羽，司慶丹

中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，西安 710119

低軌道運(yùn)動(dòng)目標(biāo)傅里葉望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器設(shè)計(jì)

羅秀娟，馬彩文，張 羽，司慶丹

中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，西安 710119

為高分辨率探測(cè)與識(shí)別空間低軌道運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，提出一套傅里葉望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器陣列配置方案及單個(gè)發(fā)射器設(shè)計(jì)方案.該發(fā)射器系統(tǒng)整合了大氣畸變測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制校正系統(tǒng)及目標(biāo)跟蹤系統(tǒng);利用大氣湍流波前矯正跟蹤技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的準(zhǔn)確跟蹤;通過(guò)同時(shí)發(fā)射多束干涉激光掃描目標(biāo)的方法提高成像速度;對(duì)激光束干涉及其在湍流大氣中斜程傳播等情況進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真.理論分析和仿真結(jié)果表明，該方案可滿足低軌道運(yùn)動(dòng)目標(biāo)快速成像對(duì)傅里葉望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器的設(shè)計(jì)要求.

傅里葉望遠(yuǎn)鏡;主動(dòng)成像;激光;長(zhǎng)基線干涉;低軌道;運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤;空間高分辨率;空間探測(cè)

傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像技術(shù)是一種主動(dòng)光學(xué)綜合孔徑高分辨率成像技術(shù).它突破了望遠(yuǎn)鏡口徑的限制，使望遠(yuǎn)鏡的分辨率與接收器孔徑大小無(wú)關(guān)，并能透過(guò)大氣湍流高分辨率成像［1］.傅里葉望遠(yuǎn)鏡利用經(jīng)不同頻率調(diào)制后的多束干涉激光主動(dòng)掃描目標(biāo)，用一個(gè)大接收器上的光電探測(cè)器測(cè)量目標(biāo)反射強(qiáng)度信息，解調(diào)這些信號(hào)、得到不同空間頻率點(diǎn)的傅里葉頻譜，再通過(guò)逆傅里葉變換重建目標(biāo)的圖像.同時(shí)，利用相位閉合與頻率調(diào)制技術(shù)抑制大氣湍流對(duì)成像的影響、消除激光束間的隨機(jī)大氣相位誤差.傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像技術(shù)，克服了自適應(yīng)光學(xué)或子口徑拼接使設(shè)備復(fù)雜化、無(wú)法從根本上解決分辨率與口徑常規(guī)關(guān)系的問(wèn)題.可解決困擾人類幾個(gè)世紀(jì)的大氣擾動(dòng)影響光學(xué)成像的難題，具有探測(cè)與識(shí)別遠(yuǎn)距離暗弱目標(biāo)的突出優(yōu)勢(shì).理論上，傅里葉望遠(yuǎn)鏡的角分辨率可達(dá)到納弧度量級(jí)［2］，能獲取同步軌道目標(biāo)的高分辨率圖像.

與單光源照射、多孔徑接收的長(zhǎng)基線干涉測(cè)量法相逆，傅里葉望遠(yuǎn)鏡采用多孔徑照射、單接收器接收.選定激光的波長(zhǎng)后，分辨率只取決于發(fā)射器陣列的基線長(zhǎng)度.合理設(shè)計(jì)、配置發(fā)射陣列，可得到所需圖像分辨率的所有傅里葉分量.發(fā)射器系統(tǒng)是傅里葉望遠(yuǎn)鏡關(guān)鍵組成部分，直接影響整個(gè)系統(tǒng)的成像能力.人們對(duì)相對(duì)于地球位置不變的深空目標(biāo)成像的傅里葉望遠(yuǎn)術(shù) (Fourier telescopy，F(xiàn)T)進(jìn)行了廣泛研究［3-8］，而對(duì)探測(cè)空間快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的傅里葉望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的研究仍處于系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)室演示階段［9-11］.雖有文獻(xiàn)介紹傅里葉望遠(yuǎn)鏡接收器的設(shè)計(jì)及其性能［6，12］，但尚無(wú)詳細(xì)介紹發(fā)射器設(shè)計(jì)的文章.本文針對(duì)低軌道 (low earth orbit，LEO)衛(wèi)星等運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，設(shè)計(jì)了傅里葉望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器系統(tǒng)并進(jìn)行了相應(yīng)的理論分析與計(jì)算機(jī)仿真.

1 發(fā)射器陣列配置方案

發(fā)射器陣列設(shè)計(jì)為T(mén)型基線配置陣列 (圖1).要實(shí)現(xiàn)對(duì)LEO目標(biāo)的快速成像，發(fā)射器陣列須同時(shí)發(fā)射多束干涉激光掃描目標(biāo).這些從同一激光源經(jīng)分束而成的每一束激光都是相干光，照射到目標(biāo)后，形成相干條紋.

為降低信號(hào)激光源的功率并實(shí)現(xiàn)不同基線配置，將陣列中的發(fā)射器分成不同的組.每組分配一束激光，由轉(zhuǎn)發(fā)器將其分時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)到幾個(gè)發(fā)射器.在同一時(shí)刻，每組僅一個(gè)發(fā)射器發(fā)射激光束;但在不同時(shí)刻，每組中的各發(fā)射器輪換發(fā)射激光束.用作相位閉合參考的發(fā)射器布置在T型陣列交叉處，它不屬于任何分組且始終激活.若發(fā)射器陣列的分組數(shù)目或轉(zhuǎn)發(fā)器總數(shù)為Ng，每組中的孔徑數(shù)目是Na，發(fā)射器的總數(shù)則為Na×Ng+1.

圖1 發(fā)射器陣列與激光分束示意圖Fig.1 Transmitter array and beam splitter

轉(zhuǎn)發(fā)器是一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的光學(xué)裝置.入射光經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器后，被反射偏轉(zhuǎn)不同的角度，使出射光照射相應(yīng)的發(fā)射孔徑.可旋轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)發(fā)器不但增強(qiáng)了系統(tǒng)的靈活性，還降低了系統(tǒng)對(duì)激光器功率的要求.

從圖2中的激光矢量關(guān)系得到空間頻率與發(fā)射孔徑的間距及方向的關(guān)系為

圖2 激光信號(hào)矢量圖Fig.2 Vectors of laser signals

其中，Δxmn=xm-xn;K為空間頻率分量;xm和xn分別為位于發(fā)射陣列不同組中的第m和第n個(gè)發(fā)射器在空間域中的位置矢量，km和kn分別為它們發(fā)射光束的波矢量;R為發(fā)射器到目標(biāo)的距離;λ為激光波長(zhǎng).式 (1)表明，每一點(diǎn)空間頻率K對(duì)應(yīng)于空間域中某一對(duì)激光束發(fā)射孔徑的取向距離Δxmn.換言之，空間頻率取決于發(fā)射孔徑的間距與方向.K或Δx稱為基線(baseline).陣列中相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)發(fā)射器的間距就是望遠(yuǎn)鏡的等效孔徑值.

為實(shí)現(xiàn)大量傅里葉分量采樣，需利用發(fā)射器不同的組合方式來(lái)發(fā)射激光，使空間頻率采樣充滿傅里葉空間，進(jìn)而形成一幅較好的目標(biāo)圖像.根據(jù)上述發(fā)射器陣列配置方案，我們進(jìn)行理論推導(dǎo)，得出從目標(biāo)反射回的信號(hào)為

其中，Δωmn=ωm-ωn-Kmnv;φmn=φm-φn;S為目標(biāo)返回信號(hào);c為比例常數(shù);T為采樣時(shí)間;I0為激光束在目標(biāo)上的電場(chǎng);O為目標(biāo)反射強(qiáng)度分布;c.c.是前一項(xiàng)的共軛復(fù)數(shù).ωm和ωn分別為第m和第n個(gè)發(fā)射孔徑的調(diào)制頻率，φm和φn分別為它們發(fā)射的激光到達(dá)目標(biāo)的相位(包括初始相位、自由空間傳播相位和湍流擾動(dòng)相位);v是目標(biāo)運(yùn)行的速度.

由式 (2)可見(jiàn)，從目標(biāo)返回的信號(hào)由各種頻率分量疊加而成.每個(gè)頻率分量的幅值O(K=Kmn)是目標(biāo)反射強(qiáng)度分布的空間傅里葉變換，其逆變換正是目標(biāo)圖像 (反射強(qiáng)度分布).因此，可運(yùn)用傅里葉解調(diào)方法從目標(biāo)返回的信號(hào)中提取各種頻率分量的復(fù)數(shù)幅值O(K=Kmn)，得到目標(biāo)返回信號(hào)頻率分量的強(qiáng)度和相位信息;再經(jīng)相位閉合處理掉隨機(jī)相位φmn即可重建出目標(biāo)圖像.

從同一激光源經(jīng)分束而成的激光束的光強(qiáng)相對(duì)較弱，因此信號(hào)激光源要用高強(qiáng)度光源.對(duì)LEO目標(biāo)，發(fā)射的每束光功率約為100～300 W.可選用連續(xù)波Nd∶YAG固體激光器作為信號(hào)激光源，其波長(zhǎng) λ0為1.06 ～1.08 μm.該波長(zhǎng)的激光器性能比較穩(wěn)定，激光束在大氣中的傳輸狀況較好，透射率達(dá)到0.6，目標(biāo)材料對(duì)該波長(zhǎng)的激光束反射率較高，近0.5.圖3是當(dāng)Ng=9，Na=5時(shí)的發(fā)射孔徑布局和相應(yīng)的基線圖計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果.顯然，該T型配置的發(fā)射器系統(tǒng)易于擴(kuò)展，可通過(guò)增加發(fā)射器陣列的大小來(lái)增加基線長(zhǎng)度，從而提高成像分辨率.

圖3 發(fā)射孔徑布局及相應(yīng)的基線圖Fig.3 Transmitter aperture layout and corresponding baselines

圖4是在未考慮大氣湍流影響時(shí)，兩個(gè)發(fā)射器m和n的波前及其在1 000 km遠(yuǎn)的目標(biāo)上產(chǎn)生干涉條紋的仿真結(jié)果，進(jìn)一步證明了從同一激光源經(jīng)分束而成的兩束激光在目標(biāo)上可形成相干條紋，符合傅里葉望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計(jì)要求.理論分析與仿真結(jié)果表明該發(fā)射器陣列配置方案合理可行.

圖4 發(fā)射孔徑波前及其干涉圖Fig.4 Wavefront of two transmitter apertures and their fringe pattern

2 單個(gè)發(fā)射器設(shè)計(jì)方案

典型的 LEO 衛(wèi)星的運(yùn)行速度為 7.5 mrad/s［11］.若衛(wèi)星運(yùn)行軌道高度為1 000 km，則衛(wèi)星相對(duì)于地面的速度為7.5 km/s.要實(shí)現(xiàn)對(duì)這樣快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的成像，需準(zhǔn)確跟蹤目標(biāo).因此，我們對(duì)每個(gè)發(fā)射器設(shè)計(jì)有大氣湍流波前畸形測(cè)量系統(tǒng)、反饋控制校正系統(tǒng)及目標(biāo)跟蹤系統(tǒng) (如圖5).信號(hào)激光、波前測(cè)量光和跟蹤照明光的波長(zhǎng)分別為λ0、λ1和λ2.這些系統(tǒng)可設(shè)計(jì)成一個(gè)整合系統(tǒng).另一種節(jié)省的做法是將這種整合系統(tǒng)安裝在每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，而非每一個(gè)發(fā)射器上.采用鍍膜等技術(shù)，使光學(xué)鏡可透射某一波長(zhǎng)的光，卻全反射另一波長(zhǎng)的光.

光束通過(guò)大氣傳輸過(guò)程中，大氣湍流引起的波前畸變主要是整體傾斜，占全部波前畸變的87%左右.與一般望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)不同，我們?cè)诟道锶~望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器系統(tǒng)中設(shè)計(jì)大氣湍流波前畸形測(cè)量裝置的主要目的不是用于直接成像，而是用于獲取較為理想的干涉條紋并準(zhǔn)確跟蹤空間運(yùn)動(dòng)目標(biāo).因此，發(fā)射器中用一面動(dòng)態(tài)范圍較大的高速傾斜反射鏡 (slant mirror，SM)來(lái)校正波前畸變的整體傾斜.必要時(shí)，可增加變形鏡 (deformable mirror，DM)來(lái)校正其他高階像差.波前傳感器可安裝在每個(gè)發(fā)射器上或只安裝在每一轉(zhuǎn)發(fā)器上.選用橫向剪切干涉儀(lateral sheer interferometer，LSI)作為波前畸變傳感器WFS.WFS通過(guò)接收從目標(biāo)反射回來(lái)的波前測(cè)量激光來(lái)進(jìn)行大氣波前畸變的測(cè)量，再將測(cè)量的傾角送到控制校正器.每一發(fā)射器波前測(cè)量光可用不同的光源，不要求各轉(zhuǎn)發(fā)器都相互相干.

圖5中的控制校正系統(tǒng)是用來(lái)控制校正發(fā)射器中反射鏡SM的2D傾角，控制信號(hào)來(lái)自跟蹤器及WFS.跟蹤器將目標(biāo)反射回來(lái)的跟蹤光λ2成像到CCD上，用跟蹤算法得到目標(biāo)的移動(dòng)方向及角距離并將這兩種信息提供給控制校正器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的跟蹤.目標(biāo)跟蹤器可安裝到每個(gè)發(fā)射器或轉(zhuǎn)發(fā)器上，具體安裝位置還需要從系統(tǒng)的復(fù)雜度及工程化角度出發(fā)，做進(jìn)一步深入研究.整個(gè)系統(tǒng)使用同一跟蹤光源.跟蹤光源的功率要求不小于100 W.

圖5 發(fā)射器設(shè)計(jì)Fig.5 Transmitter design

圖6 湍流大氣中斜程傳輸至目標(biāo)的各激光Fig.6 Laser beams on target propagatingobliquely through turbulent atmosphere

我們對(duì)圖5中的信號(hào)激光λ0、波前測(cè)量光λ1和跟蹤照明光λ2在湍流大氣中斜程傳輸情況進(jìn)行了仿真，結(jié)果如圖6.仿真中，設(shè)發(fā)射孔直徑為20 cm，信號(hào)激光波長(zhǎng)為1.06 μm，目標(biāo)距離為10 km;采用4層相位屏處理方法，用Kolmogorov-Von Karman大氣擾動(dòng)功率譜描述折射率起伏，用Hufnagel-Valley 5/7湍流參數(shù)模型計(jì)算大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù).仿真涉及多參數(shù)設(shè)置，如目標(biāo)俯仰角、各激光波長(zhǎng)與出射孔徑大小、相位屏分布方法 (線性分布或?qū)?shù)分布)、傳感器噪聲、背景噪聲、光束控制參數(shù)及圖像顯示等.選擇合適的過(guò)濾參數(shù)，可消除圖6信號(hào)激光和波前測(cè)量光的biasing圓環(huán)現(xiàn)象.由圖6可見(jiàn)，信號(hào)激光、波前測(cè)量光在目標(biāo)上形成了亮點(diǎn);跟蹤照明光在目標(biāo)上形成了亮區(qū);兩束信號(hào)激光在目標(biāo)上產(chǎn)生了干涉條紋.仿真結(jié)果達(dá)到設(shè)計(jì)要求，表明該發(fā)射器設(shè)計(jì)方案可取.計(jì)算機(jī)仿真還可優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，為真實(shí)系統(tǒng)的參數(shù)選取提供依據(jù).

傅里葉望遠(yuǎn)鏡突破了傳統(tǒng)成像概念，極大地提升了望遠(yuǎn)鏡的分辨率，可能成為新一代光學(xué)望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展方向.本文設(shè)計(jì)的傅里葉望遠(yuǎn)鏡發(fā)射器系統(tǒng)可滿足對(duì)空間LEO目標(biāo)的跟蹤與干涉成像要求，有益于推動(dòng)傅里葉望遠(yuǎn)鏡的深入研究及工程化進(jìn)程.

［1］Holmes R B，Ma S，Bhowmik A，等.透過(guò)擾動(dòng)媒介成像的合成孔徑技術(shù)分析與仿真［J］.美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)雜志A輯:光學(xué)、圖像科學(xué)與視覺(jué)，1996，13(2):351-364.(英文版)

［2］Holmes R B，Brinkley T.傅里葉望遠(yuǎn)鏡深空目標(biāo)圖像重建 ［C］//數(shù)字圖像恢復(fù)與合成Ⅳ會(huì)議論文集.貝靈厄姆 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，1999，3815:11-22.(英文版)

［3］Gamiz V L，Holmes R B，Czyzak S R，等.GLINT項(xiàng)目縱覽及其潛在的科學(xué)任務(wù) ［C］//圖像技術(shù)與望遠(yuǎn)鏡會(huì)議論文集.貝靈厄姆 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2000，4091:304-315.(英文版)

［4］Mandrosov V I，Camiz V I.附加高階噪聲的強(qiáng)不均勻大氣中的高分辨傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像 ［C］//學(xué)大氣傳播和自適應(yīng)系統(tǒng)VII論文集.貝靈厄姆 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2004，5572:49-56.(英文版)

［5］Cuellar E L，Stapp J，Cooper J.傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室和外場(chǎng)試驗(yàn)驗(yàn)證 ［C］//非傳統(tǒng)成像會(huì)議論文集.圣地亞哥 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2005，5896:58960D-1-58960D-15.(英文版)

［6］Mathis J，Stapp J，Cuellar E L.傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)接收單元外場(chǎng)試驗(yàn)性能 ［C］//非傳統(tǒng)成像會(huì)議論文集.圣地亞哥 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2005，5896:58960F-1-58960F-12.(英文版)

［7］康美玲，楊春平，吳 健.基于傅里葉望遠(yuǎn)鏡的不完全頻譜圖像的重建［C］//MIPPR 2009:自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與圖像分析會(huì)議論文集.宜昌:國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2009，7495:74954G-1-74954G-7.(英文版)

［8］劉欣悅，董 磊，王建立.稀疏采樣傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像 ［J］.光學(xué)精密工程，2010，18(3):521-527

［9］Stapp J，Spivey B，Chen L，等.低地球軌道目標(biāo)傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像仿真 ［C］//非傳統(tǒng)成像Ⅱ論文集.圣地亞哥 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)，2006，6307:630701-1-630701-11.(英文版)

［10］Spivey B，Stapp J，Sandler D.用于快速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的傅里葉望遠(yuǎn)鏡相位閉合及目標(biāo)重建算法 ［C］//非傳統(tǒng)成像Ⅱ論文集.圣地亞哥 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)會(huì)，2006，6307:630702-1-630702-16.(英文版)

［11］Cuellar E L，Cooper J，Mathis J，等.多光束傅里葉望遠(yuǎn)鏡成像系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證 ［C］//非傳統(tǒng)成像Ⅳ論文集.圣地亞哥 (美國(guó)):國(guó)際光學(xué)工程學(xué)，2008，7094:70940G-1-70940-12.(英文版)

［12］陳寶剛，張景旭，楊 飛，等.傅里葉望遠(yuǎn)鏡外場(chǎng)實(shí)驗(yàn)聚光鏡子鏡支撐模塊的設(shè)計(jì) ［J］.中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)，2009，2(4):329-333.

［1］Holmes R B，Ma S，Bhowmik A，Greninger C，et al.Analysis and simulation of a synthetic-aperture technique for imaging through a turbulent medium ［J］.Journal of the Optical Society of America A:Optics，Image Science，and Vision，1996，13(2):351-364.

［2］Holmes R B，Brinkley T.Reconstruction of images of deep space objects using Fourier telescopy［C］//Digital Image Recovery and Synthesis IV.Bellingham(USA):SPIE，1999，3815:11-22.

［3］Gamiz V L，Holmes R B，Czyzak S R，et al.GLINT program overview and potential science objectives［C］//Imaging Technology and Telescopes.Bellingham(USA):SPIE，2000，4091:304-315.

［4］Mandrosov V I，Camiz V I.High-resolution Fourier-telescopy imaging in strongly inhomogeneous atmosphere under high level of additive noises［C］//Optics in Atmospheric Propagation and Adaptive Systems VII.Bellingham(USA):SPIE，2004，5572:49-56.

［5］Cuellar E L，Stapp J，Cooper J.Laboratory and field experimental demonstration of a Fourier telescopy imaging system ［C］// UnconventionalImaging.San Diego(USA):SPIE，2005，5896:58960D-1-58960D-15.

［6］ Mathis J，Stapp J，Cuellar E Louis.Field experiment performance of the receiver elements for a Fourier telescopy imaging system ［C］//Unconventional Imaging.San Diego(USA):SPIE，2005，5896:58960F-1-58960F-12.

［7］KANG Mei-ling，YANG Chun-ping，WU Jian.Reconstruction of uncompleted frequency spectrum images based on Fourier telescopy［C］//MIPPR 2009:Automatic Target Recognition and Image Analysis.Yichang:SPIE，2009，7495:74954G-1-74954G-7.

［8］LIU Xin-yue，DONG Lei，WANG Jian-li.Fourier telescopy imaging via sparse sampling［J］.Optics and Precision Engineering，2010，18(3):521-527.(in Chinese)［9］Stapp J，Spivey B，Chen L，et al.Simulation of a Fourier telescopy imaging system for objects in low earth orbit［C］//Unconventional ImagingⅡ.San Diego(USA):SPIE，2006，6307:630701-1-630701-11.

［10］Spivey B，Stapp J，Sandler D.Phase closure and object reconstruction algorithm for Fourier Telescopy applied to fast-moving targets［C］//Unconventional ImagingⅡ.SanDiego(USA):SPIE，2006，6307:630702-1-630702-16.

［11］Cuellar E L，Cooper J，Mathis J，et al.Laboratory demonstration of a multiple beam Fourier telescopy imaging system ［C］//UnconventionalImaging IV.San Diego(USA):SPIE，2008，7094:70940G-1-70940G-12.

［12］ CHEN Bao-gang，ZHANG Jing-xu，YANG Fei，et al.Design of segment support module of collecting light mirror in Fourier telescope for field experiment［J］.Chinese Journal of Optics and Applied Optics，2009，2(4):329-333.(in Chinese)

Design proposal of a Fourier telescopy transmitter for moving objects in low earth orbit?

LUO Xiu-juan，MA Cai-wen，ZHANG Yu，and SI Qing-dan
Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics Chinese Academy of Science Xi'an 710119 P.R.China

For the purpose of using high-resolution to detect and identify low earth orbit(LEO)moving space ob- jects，a proposal of the Fourier telescopy transmitter array disposition was presented，and a single transmitter was designed.The proposed transmitter system integrated the atmospheric aberration measurement system，the feedback control system，and the target tracking system.It used atmospheric turbulence wave-front correction and correlative tracking techniques to achieve accurate tracking of fast moving objects，simultaneously emitted multiple interference laser beams sweeping across the target to improve imaging speed，and carried out computer simulation on interference between laser beam pairs and laser propagation along slant paths through turbulence atmosphere.Theoretical analysis and simulation results show that the design from the proposal is reasonably feasible and meets the goal of the rapid LEO objects imaging on Fourier telescopy transmitter design.

Fourier telescopy;active imaging;laser;long-baseline interferometry;low earth orbit satellite;moving target tracking system;high spatial resolution;space exploration

TH 743;TN 249

A

1000-2618(2011)04-0325-05

2010-07-22;

2011-05-24

中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程試點(diǎn)項(xiàng)目 (o954961213)

羅秀娟 (1964-)，女 (漢族)，江西省南康市人，中國(guó)科學(xué)院研究員.E-mail:xj_luo@opt.ac.cn

Abstract:1000-2618(2011)04-0328-EA

? This work was supported by the Knowledge Inovation Project of Chinese Academy of Science(o954961213).

【中文責(zé)編:英 子;英文責(zé)編:衛(wèi) 棟】