[发明专利]天文选址大气光学参数测量仪的数值模拟方法

权利要求书

1.一种天文选址大气光学参数测量仪的数值模拟方法，该方法设有以下模块：配置参数模块、大气光学模块、光学仪器模块、探测器模块、数据处理模块和运行方案模块；其特征在于，步骤如下：

⑴. 在配置参数模块中，配置模拟输入条件；

⑵. 光学仪器跟踪各自目标，其目标包括：恒星或月亮，光学仪器除了自身属性外，附有目标和探测器属性，并具有对应的唯一标识号；

⑶. 配置大气光学湍流：大气光学湍流层高度分布、湍流权重高度分布、风速和风向高度分布；

⑷. 在运行方案模块中，编写命令流控制文件；

⑸. 启动运行，并顺序执行如下三个模块：

(a). 执行大气光学模块：依据光学仪器属性和大气光学湍流属性，采用相位屏技术和菲涅尔衍射方法，模拟目标光波在大气光学湍流中传播，并到达相应的光学仪器入瞳处；

(b). 执行光学仪器模块：依据光学仪器属性，采用夫琅和费衍射或菲涅尔衍射方法，模拟光学仪器功能；

(c). 执行探测器模块：依据光学仪器属性，采用光波能量粒子化方法，模拟探测器功能；

⑹. 执行数据处理模块：依据光学仪器属性，采用相应的数据处理方法，以友好的数据格式，输出模拟结果，同时也输出性能对比结果；

⑺. 对上述步骤调用的模块，设计加速算法；

⑻. 在计算机CPU上实现主要控制逻辑算法，在GPU上实现并行度高、数据吞吐量大的算法。

2.根据权利要求1所述的天文选址大气光学参数测量仪的数值模拟方法，其特征在于，各步骤的具体操作方法是：

⑴. 在配置参数模块中，配置模拟输入条件：选择多台光学仪器，所述的多台光学仪器可以重复，但其位置或高度必需不同；

⑵. 软件为各光学仪器指定对应的唯一标识号：光学仪器跟踪各自目标；光学仪器配有探测器；光学仪器除了自身属性外，附有目标和探测器属性，并具有对应的唯一标识号；

⑶. 软件为大气光学湍流指定对应的唯一标识号：配置大气光学湍流层高度分布，湍流权重高度分布，风速和风向高度分布，其中湍流权重高度分布可以人工配置或由大气光学湍流分布模型自动生成；大气光学湍流配有相位屏模拟方法；

⑷. 在运行方案模块中，编写命令流控制文件：检查配置参数的一致性，检查整个流程，初始化观测目标、大气湍流和监测仪器；

⑸. 启动运行，并顺序执行如下三个模块：

(a). 执行大气光学模块：依据光学仪器属性和大气光学湍流属性，采用相位屏技术和菲涅尔衍射方法，模拟目标光波在大气光学湍流中传播，并到达相应的光学仪器入瞳处；

(b). 执行光学仪器模块：依据光学仪器属性，采用夫琅和费衍射或菲涅尔衍射方法，模拟光学仪器功能；

(c). 执行探测器模块：依据光学仪器属性，采用光波能量粒子化方法，模拟探测器功能；

⑹. 执行数据处理模块：依据光学仪器属性，采用相应的数据处理方法，以友好的数据格式，输出模拟结果，同时也输出性能对比结果；

⑺. 对上述步骤调用的模块，设计加速算法；

⑻. 在计算机CPU上实现主要控制逻辑算法，在GPU上实现并行度高、数据吞吐量大的算法。

3.根据权利要求1所述的天文选址大气光学参数测量仪的数值模拟方法，其特征在于，所述的各模块的进一步说明是：

配置参数模块：提供数字模拟方法的输入参数，包括目标天体信息、大气光学湍流信息、光学仪器信息、探测器信息、相位屏信息、以及其它必需的参数信息；

执行大气光学模块：提供相位屏模拟方法、相位屏到光波波前投影的模拟方法，光波在湍流层间传播的模拟方法；

光学仪器模块：提供天文选址大气光学参数测量仪的光学仪器物理模型，包括模拟薄透镜成像的夫琅和费衍射方法、模拟光场在自由空间传播的菲涅尔衍射方法、模拟瞳孔配置的瞳孔分割和瞳孔函数的方法、像平面插值配比CCD的方法；

探测器模块：提供能量粒子化方法、依据探测器类型添加噪声；

数据处理模块：提供天文选址大气光学参数测量仪的数据处理方法，以友好的数据格式，输出模拟结果，同时输出性能对比结果；

运行方案模块：编写命令流控制上述步骤的执行，检查配置参数的一致性，实现不同仪器在不同条件下监测的实时仿真。

4.根据权利要求1-3之一所述的天文选址大气光学参数测量仪的数值模拟方法，其特征在于，所述的天文选址大气光学参数测量仪包括：DIMM、GSM、ISM、FADE、MASS、SCIDAR、MOSP和PML。