一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置和方法

　　一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置和方法，专利号201510728568.X。

　　项目简介：

　　高分辨率观测太阳活动区对发展太阳物理学极为重要。大口径地基太阳望远镜需配备多层共轭自适应光学系统，以扩大其观测视场。但太阳多层共轭自适应光学系统的设计与优化需要测量白天大气湍流的长期分布规律，主要湍流参数包括湍流廓线和整个大气视宁度。本发明涉及一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置和方法，能够同时测量整个大气视宁度和中等分辨率大气湍流廓线的白天大气湍流，属于大气光学技术领域。

　　项目核心创新点：

　　1. 本发明的测量装置能够确保在硬件上获取完全差分的太阳边缘运动，图像监测方法软件上实时处理太阳差分边缘运动。

　　2. 本发明的太阳图像抓拍部件具备覆盖整个太阳表面的视场，可以直接作为太阳导向装置，降低仪器现场装调要求，能够保证太阳长时间稳定在观测视场内，能够满足长期运行的需要。

　　3. 本发明的白天大气湍流测量程序在软件上利用边缘上单点模拟单星，实时测量边缘上单点的横向或纵向差分方差，可获得整个大气视宁度；利用边缘上双点模拟双星，实时测量边缘上双点的的横向或纵向差分协方差，可同时获得中等分辨率大气湍流廓线，能够很好地识别出低层和高层湍流。

　　项目详细用途：

　　大气湍流造成大气折射率在时间和空间上随机起伏，导致在其中传播的光波振幅和相位的随机起伏，结果会出现一系列的大气湍流效应。大气湍流效应会阻碍光学系统正常性能的发挥。为了研究大气湍流的特性，需要对实际大气湍流进行测量。

　　1. 基于太阳图像运动的大气湍流测量装置能够获取完全差分的太阳边缘运动，图像监测方法实时处理太阳差分边缘运动。

　　2. 基于太阳图像运动的大气湍流测量装置能够实时计算太阳位置的修正量，通过自动导向适配器反馈给赤道仪，实现装置自动追踪太阳，从而保证太阳长时间稳定在观测视场内。

　　3. 图像监测方法计算长短基线上太阳边缘差分抖动，利用反演算法得到中等分辨率大气湍流廓线；长短基线组合，确保能够很好地识别出低层和高层湍流4.基于太阳图像运动的大气湍流测量装置能够观测整个太阳表面，不但可以直接作为太阳导向装置，因此不需要太阳边缘稳定装置，降低仪器现场装调要求，能够满足长期运行的需要。

　　预期效益说明：

　　光波通过湍流大气中的传输和成像是天文观测、航空测绘、卫星遥感、激光通信等在大气环境中运行的光学系统必然面临的问题。因此大气湍流的测量具有重要意义。通过本发明的成果转化，将有利于增强合作各方进行新产品研究开发的技术能力。参与项目研究的各企业利用本研究成果可确保其未来的核心竞争能力。通过研究开发本专利相关的新产品将奠定企业在大气湍流测量方面的坚实基础，并带来相应的经济效应和社会效益。

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