曾海瑞，孫華燕，楊 彪，張廷華

（1.航天工程大學(xué)研究生院，北京101416；2.航天工程大學(xué)光電裝備系，北京101416）

1 引 言

眾所周知，隨著航天科技的發(fā)展，人類空間活動(dòng)的加劇，地球軌道空間分布了大量人造目標(biāo)，包括衛(wèi)星、火箭殘骸和大量碎片，這些空間目標(biāo)分布在不同軌道，嚴(yán)重影響了人類的空間活動(dòng)，對(duì)太空安全造成威脅［1］。因此對(duì)這些空間目標(biāo)進(jìn)行有效地觀測(cè)、識(shí)別，具有重要的戰(zhàn)略意義［2］?？臻g目標(biāo)的觀測(cè)目前主要有兩種方法：雷達(dá)觀測(cè)和光學(xué)觀測(cè)［3］。光學(xué)觀測(cè)具有直觀性強(qiáng)，成本低，不受地面雜波干擾影響，能夠?qū)臻g目標(biāo)進(jìn)行有效搜索跟蹤的優(yōu)勢(shì)，因此多國(guó)都建立龐大的光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。

空間目標(biāo)觀測(cè)又以大視場(chǎng)、高探測(cè)能力、高分辨率為需求。近年來(lái)，由于大口徑光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)的種種限制，一些空間目標(biāo)觀測(cè)項(xiàng)目選擇使用商用相機(jī)陣列和商業(yè)攝影鏡頭來(lái)實(shí)現(xiàn)低成本、廣域的觀測(cè)［4］。 如 FAVOR、RAPTOR、PANOPTES 和dragonfly等項(xiàng)目都依賴于多個(gè)帶有商業(yè)鏡頭的相機(jī)，每天晚上都可以在廣闊的天空中對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)［5-8］。相對(duì)大口徑光學(xué)系統(tǒng)研制周期長(zhǎng)、發(fā)展技術(shù)困難，成本高的缺點(diǎn)，相機(jī)陣列光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)具有開(kāi)發(fā)周期短、分辨率高、視場(chǎng)大、探測(cè)能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，發(fā)展迅猛［9-10］。因此基于各種應(yīng)用需求，國(guó)內(nèi)外都在相機(jī)陣列系統(tǒng)上進(jìn)行了大量的研究，利用相機(jī)組陣特性在各個(gè)能力等方面突破，提高性能。本文主要從大視場(chǎng)、高探測(cè)能力、高分辨力這三個(gè)方面對(duì)國(guó)內(nèi)外相機(jī)陣列光學(xué)系統(tǒng)在空間目標(biāo)觀測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹，分析了其存在問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。

為了更好地了解相機(jī)陣列在空間觀測(cè)中的廣泛應(yīng)用，表1列出了近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外運(yùn)用到相機(jī)陣列系統(tǒng)且較為著名的空間觀測(cè)項(xiàng)目。

表1 使用商用鏡頭的相機(jī)陣列的項(xiàng)目列表Tab.1 list of items for the camera array using commercial lenses

2 大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)

對(duì)于觀測(cè)系統(tǒng)的大視場(chǎng)需求，根據(jù)幾何光學(xué)原理，望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)視場(chǎng)和焦距成負(fù)相關(guān)關(guān)系［11］，在不降低焦距的情況下，相機(jī)陣列系統(tǒng)采用多鏡頭多傳感器系統(tǒng)對(duì)空間不同區(qū)域進(jìn)行觀測(cè)，來(lái)擴(kuò)大觀測(cè)視場(chǎng)［12］。

2.1 基于視場(chǎng)拼接的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)

日本的青山學(xué)院大學(xué)于2010年開(kāi)始進(jìn)行AROMA-W項(xiàng)目，該項(xiàng)目用于對(duì)廣域天體目標(biāo)的自動(dòng)化光學(xué)測(cè)量［13］。該項(xiàng)目的成像系統(tǒng)由12臺(tái)數(shù)碼單反相機(jī)組成，包括2臺(tái)f 200 mm/F 2.8的佳能EOS5D和10臺(tái)f 100 mm/F 2.0的EOS350D相機(jī)，如圖1（a）所示，光軸指向不同，經(jīng)過(guò)視場(chǎng)拼接后，系統(tǒng)觀測(cè)視場(chǎng)達(dá)到45°×30°，極限探測(cè)星等為12（曝光時(shí)間為20 s），后端接有四臺(tái)計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與控制。每臺(tái)照相機(jī)和赤道望遠(yuǎn)鏡都由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，觀測(cè)數(shù)據(jù)分別由四臺(tái)計(jì)算機(jī)獲取，并通過(guò)局域網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)到一臺(tái)分析機(jī)，分析機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的點(diǎn)目標(biāo)提取，并與星表進(jìn)行比較，以確定目標(biāo)位置，從而對(duì)光學(xué)瞬變現(xiàn)象進(jìn)行記錄，實(shí)現(xiàn)空間目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤。

圖1 AROMA-W系統(tǒng)Fig.1 AROMA-Wsystem

該相機(jī)陣列系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于利用佳能EOS5D和350D相機(jī)的視場(chǎng)大小不同，按照一定的位置進(jìn)行設(shè)置組合，經(jīng)過(guò)調(diào)整指向，使得重疊視場(chǎng)變小，可觀察視場(chǎng)大大增加。最后經(jīng)過(guò)有效的視場(chǎng)拼接，將各個(gè)相機(jī)同時(shí)觀察到的圖像拼接在一起，實(shí)現(xiàn)大視場(chǎng)觀測(cè)，從而可以對(duì)更多的目標(biāo)進(jìn)行監(jiān)視、識(shí)別。但是由于此系統(tǒng)的成像系統(tǒng)采用的是不同鏡頭，所以不同相機(jī)之間球差、像散和畸變差異較大，導(dǎo)致圖像差異大，使目標(biāo)的數(shù)據(jù)提取比較造成困難，如光度測(cè)量。

2009年，匈牙利科學(xué)家Bakos G等人發(fā)起HATSouth監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)［14-15］，是世界上第一個(gè)完全采用同類自動(dòng)控制寬視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡組成的全球天體監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)，其具備整個(gè)半球的全天時(shí)監(jiān)控能力，它的相機(jī)均采用相同型號(hào)類型。該監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建的主要目標(biāo)是探測(cè)識(shí)別大量的長(zhǎng)周期小半徑的太陽(yáng)系外行星。HATSouth采用6組望遠(yuǎn)鏡陣，布設(shè)在南半球的三個(gè)不同位置，每個(gè)測(cè)站布置兩組系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全經(jīng)度覆蓋。如圖2所示，單個(gè)望遠(yuǎn)鏡陣列采用4個(gè)0.18 m口徑、f/2.8的商業(yè)天文望遠(yuǎn)鏡，視場(chǎng)為 8.2°×8.2°，后端采用四個(gè)4k×4k的商業(yè)相機(jī)成像。各個(gè)站的兩組系統(tǒng)的監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)2°×8.2°×8.2°立體角的連續(xù)觀測(cè)。

圖2 裝有4臺(tái)相機(jī)的HATSouth分系統(tǒng)Fig.2 HATSouth subsystem with 4 cameras

為開(kāi)展地球同步軌道（GEO）空間目標(biāo)監(jiān)視試驗(yàn)，上海天文臺(tái)在2017年研制了具有超大視場(chǎng)的“地球同步軌道帶動(dòng)態(tài)監(jiān)視光學(xué)系統(tǒng)樣機(jī)”［16］。系統(tǒng)樣機(jī)由4個(gè)尼康定焦鏡頭組成，分別安裝在4個(gè)赤道儀上，鏡頭口徑為143 mm，焦距為400 mm，分別配備一臺(tái)科學(xué)級(jí) CCD相機(jī)，分辨率為3056×3056，像素尺寸為24μm。單個(gè)單元視場(chǎng)約為5°×5°，構(gòu)成相機(jī)陣列后視場(chǎng)可達(dá)到10°×10°。經(jīng)過(guò)視場(chǎng)拼接得到大視場(chǎng)圖像后，通過(guò)后端數(shù)據(jù)處理技術(shù)，用相鄰幀圖像差分法去除大部分恒星虛警，利用航跡關(guān)聯(lián)確認(rèn)目標(biāo)，每個(gè)夜晚可觀察識(shí)別視場(chǎng)內(nèi)50個(gè)GEO目標(biāo)，能夠同時(shí)對(duì)27顆GEO目標(biāo)進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。

基于視場(chǎng)拼接的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)主要包括前端成像系統(tǒng)和后端數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。前端成像系統(tǒng)由不同組的多個(gè)相機(jī)構(gòu)成，相機(jī)的視場(chǎng)大小可以不同，經(jīng)過(guò)一定的指向調(diào)整，使得視場(chǎng)重疊區(qū)域盡量地減小；后端處理系統(tǒng)主要包括圖像處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，關(guān)鍵技術(shù)是圖像拼接。

2.2 基于廣角鏡頭的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)

為了使系統(tǒng)達(dá)到更大的視場(chǎng)，對(duì)整個(gè)天空進(jìn)行全方位觀測(cè)，在視場(chǎng)拼接的基礎(chǔ)上，人們往往使用半球形照相機(jī)，如魚(yú)眼鏡頭相機(jī)和反射式全天空相機(jī)。但是此類相機(jī)的一個(gè)重要限制是它們有效的光闌很小［4］。而洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Los Alamos National Laboratory）開(kāi)發(fā)的 RAPTOR-Q系統(tǒng)［17］選擇另一種方法，使用一些小的廣角鏡頭來(lái)覆蓋所有或大部分可見(jiàn)的天空。該系統(tǒng)使用了5個(gè)f 24 mm/F 1.4的鏡頭，有效孔徑為17.14 mm，視場(chǎng)幾乎是典型的魚(yú)眼鏡頭或反射式全天空照相機(jī)的三倍。最后將圖像拼接在一起，視場(chǎng)可以達(dá)到180°×180°。圖3顯示了來(lái)自RAPTOR-Q系統(tǒng)的示例圖像。

圖3 RAPTOR-Q系統(tǒng)Fig.3 RAPTOR-Q system

2.3 高時(shí)間分辨率下的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)

為了在大視場(chǎng)觀察的同時(shí)，提高時(shí)間分辨率，俄羅斯的天體物理天文臺(tái)于2012年研制了MMT-6［18］項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行快速?gòu)V域的測(cè)量，對(duì)于這樣的監(jiān)控，需要選擇最優(yōu)的參數(shù)集，即視場(chǎng)的角度大小、探測(cè)極限星等和時(shí)間分辨率。事實(shí)上，在觀測(cè)區(qū)域Ω檢測(cè)到的事件數(shù)量M與焦距F、CCD像素個(gè)數(shù)N2、像素大小u、目標(biāo)直徑D、焦距F、曝光時(shí)間t以及事件持續(xù)時(shí)間T有關(guān)，關(guān)系如下所示：

式中，F(xiàn)luxmin為可檢測(cè)到物體的最小光通量。由上式可以看出，隨著曝光時(shí)間的減短，時(shí)間分辨率的提高，可檢測(cè)物體的最小光通量減小，從而可以在更大的視場(chǎng)內(nèi)發(fā)現(xiàn)更多的事件?；诖嗽?，該項(xiàng)目通過(guò)在6路不同的望遠(yuǎn)鏡光路系統(tǒng)中前部加入不同的顏色濾光片和偏振片，形成不同的組合，其單通道光路設(shè)計(jì)如圖4所示，設(shè)置不同曝光參數(shù)對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行圖像采集，以獲得空間目標(biāo)的瞬時(shí)不同的顏色信息和偏振信息，最大視場(chǎng)達(dá)到30°×30°，時(shí)間分辨率達(dá)到亞秒級(jí)。

該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，由一組基本單元組成，每個(gè)單元安裝6個(gè)相機(jī)，分別安裝在單獨(dú)的掛載上。單元內(nèi)的每一個(gè)相機(jī)都放置在具有遙控控制的懸架內(nèi)，因此可以獨(dú)立于其他裝置。此外，每個(gè)通道都擁有一套顏色和偏振濾光器，可以拆卸。系統(tǒng)具有不同運(yùn)行方式：在單色或者白光的常規(guī)大視場(chǎng)觀測(cè)，提供最好的信噪比；窄小視場(chǎng)跟蹤觀測(cè)，所有的相機(jī)都指向同一點(diǎn)，即新發(fā)現(xiàn)瞬態(tài)，并觀察它不同的顏色和不同的偏振信息，同時(shí)獲得所有可能的瞬態(tài)類型的信息。模式轉(zhuǎn)換預(yù)計(jì)將小于0.3 s。

圖4 MMT-6項(xiàng)目單通道光路設(shè)計(jì)方案Fig.4 MMT-6 project single channel optical path design scheme

為了直觀地了解不同的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)的區(qū)別，表2列出了不同的大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)的性能參數(shù)。

表2 各大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)性能參數(shù)對(duì)比Tab.2 Comparison of performance parameters of each large field camera array system

由表2可以看出，雖然以上項(xiàng)目的相機(jī)陣列系統(tǒng)都實(shí)現(xiàn)了視場(chǎng)的擴(kuò)展，但是擴(kuò)展的范圍以及其他的性能參數(shù)均有所差異。由于采用了廣角鏡頭，RAPTOR Q系統(tǒng)的視場(chǎng)最大，但是其探測(cè)能力較低；MMT系統(tǒng)的時(shí)間分辨率最高，并且探測(cè)能力較強(qiáng)，這主要?dú)w功于其獨(dú)特的光路設(shè)計(jì)（在不同通道的光路中加入不同濾光器組合），但是其視場(chǎng)卻只能達(dá)到30°×30°。因此在大視場(chǎng)相機(jī)陣列系統(tǒng)中鏡頭的選擇和光路的設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。

3 高探測(cè)能力相機(jī)陣列系統(tǒng)

相機(jī)陣列系統(tǒng)的高探測(cè)能力是通過(guò)高精度同步控制實(shí)現(xiàn)的，使相機(jī)陣列系統(tǒng)各子成像系統(tǒng)對(duì)同一目標(biāo)區(qū)域同時(shí)成像，利用多幀圖像的交集部分，進(jìn)行圖像的疊加，可以降低對(duì)目標(biāo)的亮度要求，從而提高系統(tǒng)的探測(cè)能力。

美國(guó)的泛星計(jì)劃［19］，成立于2002年，目的是觀測(cè)并搜尋可能會(huì)撞向地球的小行星，其采用4架口徑1.8 m望遠(yuǎn)鏡對(duì)準(zhǔn)同一天區(qū)，數(shù)據(jù)將經(jīng)過(guò)對(duì)比以移除由于芯片缺陷產(chǎn)生的CCD偽影以及像素壞點(diǎn)和宇宙射線的影響，然后把光線輸入?yún)R總（圖像疊加），暗天體所占像元上的光電信號(hào)被疊加到4倍，相對(duì)孔徑等效于單個(gè)的3.6 m天文望遠(yuǎn)鏡。然而CCD的噪音（熱噪音和讀出電路的噪音）數(shù)量較小，只占像元數(shù)值的極小一部分，并且具有隨機(jī)誤差特點(diǎn)，也即4個(gè)CCD上的噪音不會(huì)在精確對(duì)應(yīng)的像元上發(fā)生相加，提高了圖像信噪比。

Dragonfly項(xiàng)目［8］是由美國(guó)多倫多大學(xué)主導(dǎo)進(jìn)行的，在2016年對(duì)宇宙中表面超低亮度的星系結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化普查。該項(xiàng)目的成像系統(tǒng)如圖5（b）所示，由24個(gè)f 400 mm/F 2.8的佳能長(zhǎng)焦鏡頭組成，口徑135 mm，表面涂有高性能的亞波長(zhǎng)納米復(fù)合光學(xué)涂層，統(tǒng)一安裝在一個(gè)框架上，構(gòu)成相機(jī)陣列，并包括24個(gè)科學(xué)級(jí)的商用CCD。圖5（a）系統(tǒng)成像能力相當(dāng)于一個(gè)口徑0.4 m、F 1.0的折射望遠(yuǎn)鏡，視場(chǎng)為2.6°×1.9°。系統(tǒng)鏡頭和相機(jī)個(gè)數(shù)最初為8個(gè)，鏡頭采集的數(shù)據(jù)由非共用的光路分別進(jìn)行傳輸，對(duì)空間光度變化進(jìn)行仔細(xì)跟蹤，從而減少系統(tǒng)誤差，提高背景估計(jì)和目標(biāo)識(shí)別的準(zhǔn)確性。

國(guó)內(nèi)，2008年長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所王鳴浩等人利用4臺(tái)110 mm口徑望遠(yuǎn)鏡搭建了捆綁式望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，提出了將多鏡筒捆綁在一起對(duì)同一空域進(jìn)行觀測(cè)。通過(guò)對(duì)多路圖像進(jìn)行疊加來(lái)抑制背景隨機(jī)噪聲、提高圖像的信噪比和系統(tǒng)的整體探測(cè)能力，實(shí)驗(yàn)證明：圖像信噪比平均提高1.58倍，探測(cè)能力近似提高0.5個(gè)星等［20］。2009年，國(guó)防科技大學(xué)ATR實(shí)驗(yàn)室［21］也利用四個(gè)小口徑的大視場(chǎng)望遠(yuǎn)鏡組成一個(gè)望遠(yuǎn)鏡束系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)圖像配準(zhǔn)疊加，信噪比提高1.4倍。

圖5 Dragonfly成像系統(tǒng)Fig.5 Dragonfly imaging system

航天工程大學(xué)光電工程教研室于2013年設(shè)計(jì)相機(jī)陣列光度測(cè)量系統(tǒng)［9］，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空間目標(biāo)的有效跟蹤測(cè)量，如圖6所示。成像系統(tǒng)由2個(gè)佳能EOS-1DC相機(jī)和2個(gè)天文相機(jī)組成，鏡頭為4個(gè)f 400 mm/F 2.8的佳能鏡頭，1DC相機(jī)的探測(cè)星等可達(dá)到11.85，天文相機(jī)可達(dá)到13.82。系統(tǒng)通過(guò)相機(jī)組陣，突破單個(gè)相機(jī)極限探測(cè)星等，探測(cè)能力提高約0.416個(gè)星等。除此之外，在觀測(cè)快速運(yùn)動(dòng)空間目標(biāo)過(guò)程中，通過(guò)合理設(shè)置曝光時(shí)間，可在短曝光條件下達(dá)到長(zhǎng)曝光時(shí)間的探測(cè)能力，在提高探測(cè)能力同時(shí)，避免了運(yùn)動(dòng)模糊。

圖6 航天工程大學(xué)相機(jī)陣列光度測(cè)量設(shè)備Fig.6 Camera array photometric equipment of space engineering university

由以上不同的高探測(cè)能力相機(jī)陣列系統(tǒng)可知，當(dāng)各個(gè)相機(jī)指向空間同一目標(biāo)區(qū)域時(shí)，經(jīng)過(guò)對(duì)不同相機(jī)獲取到的圖像交集部分進(jìn)行疊加等處理，的確能降低目標(biāo)的亮度要求，提高系統(tǒng)的探測(cè)能力，但是同時(shí)也降低了系統(tǒng)的視場(chǎng)，使得可同時(shí)觀測(cè)目標(biāo)數(shù)量減少，因此相機(jī)陣列系統(tǒng)的選取需要在探測(cè)能力和視場(chǎng)大小上進(jìn)行衡量。

4 高分辨率相機(jī)陣列系統(tǒng)

對(duì)于高分辨率的需求，斯坦福大學(xué)利用100個(gè)佳能相機(jī)，進(jìn)行一定組陣排列，構(gòu)建了高分辨相機(jī)陣列系統(tǒng)［22］，在成像不完全重合情況下，適當(dāng)降低各相機(jī)之間成像重合度并增加相機(jī)個(gè)數(shù)，然后將各相機(jī)獲取的圖像進(jìn)行融合，從而顯著增加成像分辨率。除了多鏡頭多傳感器系統(tǒng)，多鏡頭單傳感器陣列系統(tǒng)在空間目標(biāo)觀測(cè)中應(yīng)用也很廣泛，其中以合成孔徑望遠(yuǎn)鏡為代表。根據(jù)光束組合方式不同，合成孔徑望遠(yuǎn)鏡分為邁克爾遜型和菲索型［23］，如圖7所示。歐洲地基系統(tǒng)的旗幟甚大望遠(yuǎn)鏡陣列（Very Large Telescope Array）［24］屬于邁克爾遜型望遠(yuǎn)鏡，其由四個(gè)口徑為8.2 m的主望遠(yuǎn)鏡和四個(gè)口徑為1.8 m的可移動(dòng)望遠(yuǎn)鏡組成。不同望遠(yuǎn)鏡的光束組合在一起，然后通過(guò)干涉儀發(fā)生干涉獲取相干信息。邁克爾遜型望遠(yuǎn)鏡利用多個(gè)鏡頭獲取多通道，將來(lái)自不同位置孔徑的光傳輸?shù)焦馐铣善魃?，在出瞳面上獲得干涉條紋，即復(fù)相干度信息，經(jīng)傅里葉逆變換獲得目標(biāo)的像。

圖7 邁克爾遜型和菲索型望遠(yuǎn)鏡Fig.7 Michelson and fiso telescopes

美國(guó)NASA、JPL和洛克希德·馬?。ǎ↙ockheed Martin）先進(jìn)技術(shù)中心［25］建立了由9個(gè)125 mm口徑獨(dú)立小望遠(yuǎn)鏡組成的等效口徑為610 mm的多孔徑菲索型成像干涉儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠通過(guò)提取波前信息獲得相位差異的傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)傾斜誤差和相位誤差的控制。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）空間系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室［26］開(kāi)展了自適應(yīng)偵查Golay3光學(xué)衛(wèi)星的研究工作，對(duì)子孔徑結(jié)構(gòu)、子孔徑控制和多孔徑相位主動(dòng)光學(xué)控制進(jìn)行了研究，并已經(jīng)建造了自適應(yīng)光學(xué)Golay3望遠(yuǎn)鏡實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，系統(tǒng)是由三個(gè)口徑210 mm的獨(dú)立小望遠(yuǎn)鏡呈正三角形排列構(gòu)成的合成孔徑陣列，等效直徑600 mm，通過(guò)采用自適應(yīng)控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)波前的精密控制，達(dá)到高精度的共相成像。

5 結(jié) 論

隨著世界各國(guó)空間活動(dòng)的加劇，空間目標(biāo)逐日增多，因此對(duì)空間目標(biāo)進(jìn)行有效地監(jiān)測(cè)、識(shí)別，在太空安全中起著關(guān)鍵的作用。本文從大視場(chǎng)、高分辨率、高探測(cè)能力三個(gè)方向，就相機(jī)陣列光學(xué)觀測(cè)系統(tǒng)在空間目標(biāo)觀測(cè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行介紹和分類，并對(duì)不同項(xiàng)目的相機(jī)陣列進(jìn)行比較，分析性能參數(shù)的差異及其原因，并強(qiáng)調(diào)后端圖像處理的重要性。雖然相機(jī)陣列系統(tǒng)在空間目標(biāo)觀測(cè)的應(yīng)用廣泛，但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，也是之后研究需要克服的困難，主要表現(xiàn)在：

1）鏡頭和傳感器之間的非一致性。各個(gè)鏡頭和傳感器由于制造工藝的問(wèn)題，在光學(xué)性能上不能保持一致性。

2）分系統(tǒng)控制精度。各個(gè)分系統(tǒng)不管指向同一區(qū)域以提高探測(cè)能力，還是不同區(qū)域以增大視場(chǎng)，都對(duì)其指向精度提出了很高的要求。

3）相機(jī)鏡頭性能本身的局限性。相機(jī)陣列系統(tǒng)大部分選用商業(yè)鏡頭，相對(duì)專業(yè)定制的天文鏡頭，商業(yè)鏡頭的熱穩(wěn)定性、靈敏性等一些性能會(huì)有所欠缺。