题目：光学综合孔径成像关键技术及实验研究

随着高分辨率成像、飞行导航、军事侦查、灾害预警、天文观察和深空探测等领域的探索和发展，为了获取各种空间信息、掌握信息主动权，各国越来越关注空间探测和预警能力。获取高分辨率的观测图像，需要发展大口径、长焦距的空间光学系统，受到光学材料、生产工艺、制造成本和体积重量等限制，给高分辨率空间遥感器的研制和发射带来极大的困难。光学综合孔径成像系统是实现高分辨率空间光学系统的方法之一，其研究将为高分辨率光学遥感系统开辟新的技术途径。本论文主要研究内容和创新点如下：阐述论文的研究依据和意义，介绍光学综合孔径国内外研究现状以及应用领域。研究光学综合孔径成像系统与传统的望远镜相比的优势，探讨光学综合孔径发展趋势。分析光学综合孔径成像系统的基本原理，对比研究光学综合孔径重构成像和直接成像原理两者区别。通过光学综合孔径成像系统空间域与频率域相结合的分析方法，揭示填充因子、空间频率覆盖、点扩散函数、光学传递函数之间的内在联系。对于合理构建光学综合孔径成像系统提高光学综合孔径成像质量有重要参考价值。理论分析和数值仿真结果表明，光学综合孔径成像系统孔径分布的变化改变其对观测目标空间频率信息的采样，从而改变光学综合孔径成像系统空间频率覆盖，导致光学传递函数响应变化，使点扩散函数的能量分布移动，最终影响光学综合孔径成像质量。编写了光学综合孔径成像系统空间域与频率域的参数计算和分析软件。分析光学综合孔径成像系统在光学、机械加工时产生失调误差的来源，在空间域和频率域研究失调误差对光学综合孔径成像的影响，揭示调制传递函数衰减与空间频率冗余覆盖的相关性。针对实验中加工的光学综合孔径成像系统阵列，分析轴向误差和倾斜误差变化时对点扩散函数和调制传递函数的影响。研究失调误差分布与点扩散函数和斯特列尔比的关系。针对光学综合孔径成像系统CCD探测器离散采样，研究探测器采样对光学综合孔径成像系统影响，在采样图像插值中引入梯度函数变量实现自适应双三次插值，其性能要优于传统的插值方法。分析光学综合孔径成像系统CCD探测器噪声来源，对维纳滤波做出改进，提出新的参数加窗维纳滤波法，仿真实验结果表明改进的维纳滤波性能要优于传统的维纳滤波。搭建光学综合孔径成像模拟试验系统来验证理论分析，实验结果与仿真结果具有较好的一致性，验证了相关理论推导和仿真的正确性。为实现光学综合孔径成像系统小型化、轻型化，更适合机载和星载，进行基于光纤传输的综合孔径成像系统载体平台的设计和加工，采用基于冗余基线的相位校正方法，推导相关实验器件参数计算公式，设计光学综合孔径成像系统相位反馈控制电路和相关软件。