[發明專利]基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法和裝置、光學設備

在審

• 申請號: 201811540560.0
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN111324034A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 李遠洋;劉立生;王挺峰;姜振華;孫濤;于湛;宋紀坤
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 曹衛良

1.一種基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法，其特征在于，包括步驟：

步驟S1：對擴展目標的回波散斑進行采樣；

步驟S2：通過模糊優化算法對回波散斑進行優化，控制發射系統相位項；

步驟S3：通過模糊優化算法對回波散斑進行優化，控制發射系統傾斜項；

步驟S4：根據回波散斑評價反饋因子，建立散斑統計特性與聚焦光斑尺寸的單調關系。

2.如權利要求1所述的基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法，其特征在于，所述步驟S2還包括以下步驟：

步驟S21：采集到的回波散斑反饋因子生成隨機擾動并轉換為電壓信號，即隨機擾動Δu＝[Δu₁,Δu₂,…,Δu_n]；

步驟S22：將隨機擾動Δu施加到多個相位調制器上，采集數據取得正向隨機擾動電壓的評價函數值J₊＝J(u+Δu)，然后施加反相的隨機擾動-Δu，采集數據取得負向隨機擾動電壓的評價函數值J_-＝J(u-Δu)，由如下公式：

ΔJ₊(k)＝J[u(k)-Δu(k)]-J[u(k)] (1)

ΔJ_-(k)＝J[u(k)+Δu(k)]-J[u(k)] (2)

采集數據得ΔJ₊和ΔJ_-，其中k為第k次；

步驟S23：計算得隨機擾動電壓的評價函數的變化量ΔJ＝ΔJ₊-ΔJ_-；

步驟S24：生成新的隨機擾動電壓：

u(k)＝u(k-1)+γΔJ(k)Δu(k) (3)

更新控制參數；

重復步驟S21～步驟S24。

3.如權利要求1所述的基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

步驟S41：設計回波散斑反饋評價因子，通過隨時間變化的接收孔徑桶中功率評價因子J_PIB(t)，獲取散斑評價因子J_sp；

步驟S42：定義J_PIB(t)隨時間的變化量為δJ_PIB(t)，則δJ_PIB(t)的實現相關函數為：

Γ(τ)≡δJ_PIB(t)δJ_PIB(t+τ)_sp (4)

其中…_sp為不同粗糙表面產生回波散斑的系綜平均；

步驟S43：擴展目標為粗糙平面，定義粗糙表面不同位置起伏的相關度為l_s，表面粗糙起伏的均方根值為σ_s，在擴展目標上，探測擴展目標的聚焦光斑相對于粗糙表面的位移速率為v_s，則相關函數Γ_PIB(τ)與擴展目標上光強分布I_T(r)的關系為：

Γ_PIB(τ)＝C∫I_T(r)I(r+v_Sτ)d²r (5)

其中C為常數；

步驟S44：在擴展目標表面均方根值σ_s≥l_s，且接收屏合成孔徑D_R大于回波散斑特征尺寸a_sp，則通過式(5)進一步得到回波散斑因子，令τ＝0給出回波PIB信號方差為：

根據式(6)，正比于像清晰度函數其中J₂被廣泛用于評價激光聚焦光斑的尺寸，當聚焦光斑達到最小時，J₂取最大值，即J₂越大，目標上聚焦光斑尺寸越小，即建立了散斑統計特性與聚焦光斑尺寸的單調關系。

4.如權利要求1所述的基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法，其特征在于，控制發射系統相位項與控制發射系統傾斜項分開。

5.如權利要求3所述的基于回波散斑的閉環反饋系統評價方法，其特征在于，所述擴展目標表面與探測擴展目標表面的遠場聚焦光斑存在相對運動。