本发明涉及双光楔成像，具体是用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法。
背景技术：
1、传统的基于激光吸收光谱技术的气体测量遥测形式都是使用固定光束形式，依托云台转动实现点到点的气体测量。该气体测量方式只能测量指定点的气体浓度值，而无法直接求出区域或者面阵列条件下的气体浓度分布，更不能说明气体云团的移动情况。为了实现面测量的目的，于是采用双楔形扫描镜系统进行测量。
2、双楔形扫描镜系统用到的双楔形扫描镜由同一旋转轴上的一对楔形镜组成，通过两个楔形镜的转动实现螺旋形扫。但是，在使用的过程，两个楔形镜通常是定速转动，这就会导致形成的螺旋形扫描轨迹分布不均。螺旋形扫描轨迹分布较为密集的区域，会造成双楔形扫描镜系统的重复检测，降低检测效率；螺旋形扫描轨迹分布较为稀疏的区域，会造成双楔形扫描镜系统存在漏检的情况。由此可见，现阶段双楔形扫描镜系统的螺旋形扫描轨迹的规划还有待提高。
技术实现思路
1、为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本发明提供了用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法。本发明能够有效的提高螺旋形扫描路径的分布均匀性。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，包括以下优化步骤：
4、g1、构建光斑螺旋形扫描轨迹半径r和两个楔面镜旋转角度差δθ之间的关系函数；
5、g2、获取各个等差排列的半径r，并同时获得各个半径r对应的角度差δθ；
6、g3、将获得的各个角度差δθ拟合成关于时间的函数并求出函数的导数；
7、g4、获取楔面镜一在t时刻的转速ω1(t)，以及楔面镜二在t时刻的转速ω2(t)，计算楔面镜一和楔面镜二的实时转速差δω(t)，δω(t)＝ω1(t)-ω2(t)；
8、g5、以函数的导数为参考值，使实时转速差δω(t)等于对应时刻的参考值，即可得到半径均匀变化的螺旋形扫描轨迹。
9、作为本发明再进一步的方案：步骤g1的具体过程如下：
10、g11、将规格相同的楔面镜一和楔面镜二沿旋转轴线彼此同轴布置，且楔面镜一的水平镜面和楔面镜二的水平镜面彼此相对布置，两水平镜面之间沿着旋转轴向的距离设为s；
11、g12、将设定波长的激光沿着旋转轴线射向并依次穿过楔面镜一和楔面镜二，随后光斑照射到背景墙墙面上；背景墙墙面与旋转轴线彼此垂直，以旋转轴线与背景墙墙面的交点为坐标原点，建立平面坐标系o-xy，y轴的正方向竖直方向向上，x轴的正方向水平向右，则光斑在平面坐标系o-xy内的坐标表示为(x,y)；
12、楔面镜一和楔面镜二同向旋转，旋转角度为与y轴正方向之间的夹角；楔面镜一的旋转角速度为ω1(t)，楔面镜一的旋转角度为θ1(t)；楔面镜二的旋转角速度为ω2(t)，楔面镜二的旋转角度为θ2(t)；
13、g13、激光射入楔面镜一的入射角为αi，接着激光在楔面镜一内发生折射角为αp的折射，折射后的激光由楔面镜一内部射出到空气中时的折射角为α；激光在楔面镜一上的入射点和出射点之间沿着旋转轴向的距离为t，t即为楔面镜一中心点的厚度；
14、激光由楔面镜二射入到空气中时，射出光线与旋转轴线之间的夹角为2α，且出射点与背景墙墙面之间的距离为z，激光在楔面镜二上的入射点和出射点之间沿着旋转轴向的距离为t+t'；
15、g14、根据光的传播原理，可得光斑的坐标(x,y)具体表示如下：
16、
17、a＝z*tanα+((2t+t′)*tan(αi-αp)+s*tanα)；
18、b＝z*tanα；
19、其中，a和b均为参数；
20、g15、由光斑的坐标(x,y)可得以平面坐标系o-xy坐标原点为圆心的螺旋形扫描轨迹半径r的计算公式具体如下：
21、
22、式中，δθ(t)表示δθ随时间t变化的函数。
23、作为本发明再进一步的方案：步骤g2的具体步骤如下：
24、g21、根据半径r的取值范围，将该取值范围等分为若干份，对等分后获得的各个半径r依次进行排序，构成对应的等差数列m；
25、g22、结合半径r的计算公式，通过牛顿迭代法求解等差数列m中各个半径r对应的角度差δθ。
26、作为本发明再进一步的方案：函数的构建过程如下：
27、g31、将等差数列m中的各个半径r均表示为以时间为自变量的线性函数，即r＝kt，k表示斜率；
28、g32、以各个半径r对应的线性函数为自变量，以对应的角度差为因变量，通过线性回归进行拟合，拟合得到函数
29、作为本发明再进一步的方案：在得到随时间变化的函数之后，并对进行求导，以函数的导数作为参考值，同时计算楔面镜一和楔面镜二的实时转速差，并使该实时转速差与同一时刻的参考值相等，即可得到半径均匀分布的螺旋形扫描轨迹。
30、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
31、本发明首先求出光斑扫描轨迹半径与扫描镜的两个楔形镜转动角度差之间的关系表达式。接着对半径进行均等分，然后通过牛顿迭代法反解出在不同轨迹半径所需要的值；然后将求出的角度差拟合成一个与时间相关的函数；当两个楔形镜的转速满足该函数时，就可以使其扫描光斑的轨迹分布更加均匀，得到半径均匀分布的螺旋形扫描轨迹，并且可以根据实际扫描需求，控制两个楔形镜的转速，调整其轨迹分布的疏密。
1.用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，其特征在于，包括以下优化步骤：
2.根据权利要求1所述的用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，其特征在于，步骤g1的具体过程如下：
3.根据权利要求2所述的用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，其特征在于，步骤g2的具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，其特征在于，函数的构建过程如下：
5.根据权利要求4所述的用于环境气体成像测量的双楔形扫描镜的轨迹优化方法，其特征在于，在得到随时间变化的函数之后，并对进行求导，以函数的导数作为参考值，同时计算楔面镜一和楔面镜二的实时转速差，并使该实时转速差与同一时刻的参考值相等，即可得到半径均匀分布的螺旋形扫描轨迹。
