[發明專利]一種用于實時大氣湍流參數計算的信號處理系統

有效

• 申請號: 201110245331.8
• 申請日: 2011-08-25
• 公開（公告）號: CN102353514A
• 公開（公告）日: 2012-02-15
• 發明（設計）人: 鄭文佳;李梅;母杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G01M9/08
• 分類號: G01M9/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 許玉明;盧紀

技術領域

本發明涉及一種高速數字信號處理系統，具體適用于自適應光學系統中大氣湍流參數的實時在線計算。

背景技術

自適應光學(Adaptive?optics，AO)技術通過實時測量并校正由大氣湍流引起的波前畸變，使得大型光學望遠鏡得到接近衍射極限的目標像，從而在天文觀測領域得到廣泛應用。大氣湍流相干長度r₀(Fried常數)、擾動方差大氣湍流相干時間τ₀、大氣湍流外尺度L₀、風速V從時間和空間客觀地反映當前大氣湍流的強度。由于大氣條件變化較快，即使對于同一觀測點，大氣湍流參數會隨時間變化而有較大起伏。因此，對于已建立的自適應光學系統，工作時實時跟蹤監測大氣參數能提供湍流的空間和時間特性，能為客觀評估系統的工作性能提供依據。

利用自適應光學系統工作過程中的殘余斜率數據和電壓數據可以計算大氣湍流參數。算法可參考2006年12月發表在《光電工程》的一篇論文，題為《基于自適應光學系統閉環數據的大氣相干長度的計算》，張昂著；以及發表在《Appl.Opt》2004年第6期的一篇論文，題為《NAOS?on-line?characterization?of?turbulence?parameters?and?adaptive?optics?performance》，T?Fusco等著。簡單表述如下：

自適應光學系統閉環工作時，根據每一幀Hartmann-Shack波前傳感器測量的殘余斜率和變形鏡驅動電壓可計算Ns階Zernike模式系數，用矩陣形式表示：

{ai,slopek}i=2,Ns=SZ{gjk}j=1,2n{ai,voltk}i=2,Ns=VZ{vjk}j=1,m---(1)]]>

其中，m為系統單元數，n為子孔徑數；為第k幀第j個的殘余斜率值；為第k幀第j路電壓值；SZ是斜率數據在Zernike基上的映射矩陣，大小為Ns行×m列；VZ是電壓數據在Zernike基上的映射矩陣，大小為Ns行×2n列；Ns為Zernike展開階數，與波前傳感器子孔徑數目和排布有關。

根據自適應光學系統的控制關系，可以由第k幀和第k-2幀的閉環數據復原出第k-2幀的開環數據它有Ns個分量，對于第i階有：