[发明专利]一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置和方法

权利要求书

1.一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述装置包括太阳图像抓拍部件阵列、自动导向适配器、太阳导向程序、同步控制器、白天大气湍流测量程序和赤道仪。

2.根据权利要求1所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述太阳图像抓拍部件阵列是将2～3套太阳图像抓拍部件以优化基线长度为间距、共光轴固定于赤道仪安装底座上，形成探测阵列。

3.根据权利要求1所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述太阳图像抓拍部件是由带通滤光片、小型望远镜和增倍镜组合以及相机组成；所述带通滤光片窄带通光，带宽为2～10纳米；所述小型望远镜和增倍镜组合具备大视场以及优化焦距，保证太阳图像抓拍部件像素张角为亚角秒级、光学衍射爱里斑直径不少于3个像素；所述相机具有大靶面和高速图像采集性能，使其与小型望远镜和增倍镜组合具备覆盖整个太阳表面的视场。

4.根据权利要求1所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述自动导向适配器由四路开关延迟器组成，用于连接计算机和赤道仪，计算机通过串口连接自动导向适配器，自动适配器通过6芯电缆接至赤道仪的ST-4标准接口，以控制赤道仪。

5.根据权利要求1所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述的同步控制器由多路同步信号发生器构成，输出同步触发信号以控制太阳图像抓拍部件阵列同步采集太阳图像数据流。

6.一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置的太阳导向程序的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过计算机实时接收来自太阳图像抓拍部件阵列获取的太阳图像数据流；

步骤2：使用梯度算法和小波变换算法，提取太阳边缘；

步骤3：进行圆拟合得到太阳中心位置，并计算出太阳位置修正量；

步骤4：将太阳位置修正量转换成自动导向适配器的开关闭合时间，通过自动导向适配器反馈给赤道仪，从而实现太阳位置的修正以及自动追踪太阳。

7.根据权利要求6所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置的太阳导向程序的实现方法，其特征在于，所述方法应用于基于太阳图像运动的大气湍流测量装置。

8.一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置的白天大气湍流测量程序的实现方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：通过计算机线下恢复来自太阳图像抓拍部件阵列的太阳图像数据流；

步骤2：采用边缘识别算法提取太阳边缘，并以此边缘为中心沿横向或纵向邻域，采用灰度值加权算术平均算法得到精确的太阳边缘位置；

步骤3：依据精确的太阳边缘位置，计算不同基线上横向角距离的太阳边缘抖动；

步骤4：依据大气湍流和抖动的关系获得整个大气视宁度，并根据反演算法得到中等分辨率大气湍流廓线。

9.根据权利要求8所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置的白天大气湍流测量程序的实现方法，其特征在于，所述方法应用于基于太阳图像运动的大气湍流测量装置。

10.根据权利要求6或8所述的一种基于太阳图像运动的大气湍流测量装置，其特征在于，所述的太阳导向程序和白天大气湍流测量程序均运行于计算机中，太阳导向程序通过自动导向适配器控制赤道仪实现自动追踪太阳，而白天大气湍流测量程序则通过同步控制器控制太阳图像抓拍部件阵列同步采集太阳图像，进而计算得出整个大气视宁度和中等分辨率大气湍流廓线。