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专利号: 2019114242333
申请人: 江苏海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于FPGA的无波前探测自适应光学SPGD控制算法的实现方法,其特征在于,其步骤如下:(1)随机扰动扰动模块,产生多组伪随机序列,在FPGA中将每一组序列乘以扰动电压并添加相应的符号,生成正扰动和负扰动;

(2)选取远场光斑的平均半径MR-Mean Radius作为性能指标函数,其中(x0,y0)是光斑的质心; I(x,y)表示对应坐标(x,y)处的像素灰度值;光斑的ROI区域是N×N,所以x,y∈[1,N];

(3)计算变形镜电压控制模块,根据公式u(n+1)=u(n)-γΔu(n)ΔJ(n)计算控制电压,性能指标函数MR往极小值方向优化,γ取正值。

2.根据权利要求1所述的基于FPGA的无波前探测自适应光学SPGD控制算法的实现方法,其特征在于,产生多组伪随机序列借助Matlab软件。

3.根据权利要求1所述的基于FPGA的无波前探测自适应光学SPGD控制算法的实现方法,其特征在于,随机扰动电压的扰动路数多,且为随机性;随机扰动电压借助Matlab软件产生多组伪随机序列的要求是:a、路数等于变形镜单元数;一个N单元的变形镜需要N路伪随机序列;

b、伪随机序列两两相互独立;相互独立可避免变形镜的各驱单元间相互耦合;

c、伪随机序列符合伯努利分布,两个样本值出现的概率各为0.5。

4.根据权利要求1或2所述的基于FPGA的无波前探测自适应光学SPGD控制算法的实现方法,其特征在于,该方法采用以下步骤实现SPGD控制算法:(1)借助软件生成随机数序列,并存入FPGA的开发板;

(2)FPGA读取随机序列并生成扰动电压{Δun},(j=1,...,N,|Δu(n)|=0.2,sgn(Δu(n))=±1);

(3)FPGA向变形镜施加正扰动u(n)+Δu(n),u(n)是第n-1迭代计算出的控制电压,采集图像数据,计算性能指标函数(4)FPGA向变形镜施加负扰动u(n)-Δu(n),采集图像数据,计算性能指标函数(5)求出步骤(3)、(4)性能指标函数的变化量 根据变化量计算梯度(n) (n) (n+1) (n) (n) (n)

γΔu ΔJ ,根据公式u =u -γΔu ΔJ 完成变形镜控制电压的计算;

重复步骤(3)~(5),进行多次迭代,直到寻找到变形镜的最佳控制电压,使得初始像差(ψ(r))与变形镜的校正相位(m(r))的和趋近于0。