一、直接斜率波前控制算法的模式校正效果分析（论文文献综述）
程爽[1]（2021）在《自由空间相干光通信大幅度畸变波前的校正技术研究》文中研究表明自适应光学作为一种实时校正畸变波前的技术,已广泛应用于无线激光通信领域。对于远距离激光通信系统,受外界湍流环境影响以及自身光学系统的面型加工误差使得波前产生大幅度的畸变。随着波前校正技术不断改善,波前校正精度和驱动器分辨率也随之逐渐提高,但大幅度畸变波前超出了单一变形镜的校正量程。为解决变形镜校正量程的不足问题,本文针对大幅度畸变波前校正技术开展了一系列的研究,主要工作如下:1、畸变波前幅度随着湍流增强而增加,有可能会超出变形镜的校正量程,未校正或部分校正的畸变波前会直接影响系统的通信性能。随后分析了畸变波前和混频效率之间的关系,以及在不同调制方式下畸变波前对于系统误码率的周期性影响。2、依据畸变波前对误码率产生的周期性影响,在比例+积分+微分（Proportional integral differential,PID）控制完全校正算法基础上,提出了大幅度畸变波前残差校正算法。仿真分析两种校正算法对于自由空间相干光通信系统性能的改善特性。3、以波前峰谷值、混频效率、信噪比、耦合功率、中频信号幅值以及误码率等作为评价指标,对大幅度畸变波前进行实验校正,验证了残差校正算法的有效性。与完全校正算法对比,残差校正算法在保证了对外界环境的适应性前提下,提高了相干光通信系统性能。结果表明:随着Zernike系数的增大,畸变波前对于相干光通信系统误码率影响呈现出2π周期性。针对大幅度的畸变波前采用残差校正的方法来代替PID控制的完全校正算法,校正畸变波前位于0～2π主值区间外的残差部分,保留0～2π主值区间,以确保变形镜具有足够的量程进行校正。以波前峰谷值、混频效率、信噪比、耦合功率、中频信号幅值以及误码率等作为评价指标,分别对距离为室内（0.5m）、1.3km、10km和100km实验的大幅度畸变波前进行校正。当采用残差校正算法时,系统误码率分别为10-11、10-6、10-5、10-2。当采用完全校正算法时,系统误码率分别为10-10、10-3、10-3、10-1。证明残差校正算法适用于相干光通信系统并提升通信性能。
王英[2]（2021）在《相干光通信系统的非共光路像差校准实验研究》文中认为自由空间光通信采用激光信号作为载体,在远程站点之间提供视距、无线、高带宽的通信链路。在自由空间相干光通信中,大气湍流效应使得光信号产生相位起伏等现象,这严重影响了通信链路的可靠性。自适应光学技术作为抑制大气湍流影响最有前景的技术受到了国内外的关注,在自由空间激光通信、天文成像、光束整形等领域具有广泛的应用。自适应光学技术在很多领域已经取得了巨大的成功,但在消除系统误差等方面仍然需要进行研究。开展自适应光学系统的优化对提高相干光通信系统的性能有重要意义。本文进行了非共光路像差校准的相干光通信的实验研究,主要工作如下:1、根据相干光通信系统的工作原理,推导了中频电流信号的解析表达式。说明了自适应光学系统的各个组成部分及其工作原理,同时介绍了自适应光学系统中的误差分类以及如何消除误差带来的影响。2、针对非共光路像差影响通信系统质量这一问题,采用了随机并行梯度下降（Stochastic Parallel Gradient Descent,SPGD）算法对非共光路像差进行校准。解释了非共光路像差的产生来源,分析了将非共光路像差转换为波前传感器参考点信息的过程,然后分别以耦合进单模光纤的光功率和相干接收系统的中频电压为评价指标设计室内实验系统。实验结果表明,当非共光路像差校准以后,耦合进单模光纤的光功率可以提高12dBm,中频电压可以提高800mV。3、搭建相干光通信系统实验平台完成外场实验。实验结果表明,非共光路像差校准后的自适应光学系统可以有效校正光束的波前畸变,在阴天、晴天和雨天时,当自适应光学系统闭环时,耦合进单模光纤的光功率分别从-41.54dBm、-44.20dBm和-43.72dBm提高到-30.03dBm、-33.41dBm 和-34.60dBm;中频电压峰峰值分别从 200mV、170mV 和 50mV提高到640mV、380mV和260mV;相干接收增益分别提高了 20.3dB/MHz、13.4dB/MHz和 10.05dB/MHz。
武轶凡[3]（2021）在《无线光相干通信中波前畸变的预测控制与实验研究》文中指出轨道角动量（Orbital Angular Momentum,OAM）的多路复用通信可以增大信道传输容量,但是由于受大气信道的影响,传输过程中会破坏OAM模式之间的正交性,进而产生串扰。和传统的无线光通信一样,多输入多输出（Multi-Input Multi-Output,MIMO）均衡方法可被用来降低OAM复用通信系统的模式间串扰以及码间干扰。本文针对应用于OAM复用通信系统的传统盲均衡算法不能同时恢复多路信号的情况,采用结合盲源分离的盲均衡算法来同时抑制多路串扰。主要工作如下:1、介绍了采用基于互相关函数（Cross Correlation,CC）的盲均衡算法,对在大气信道传输下OAM复用通信系统产生的串扰进行抑制,进而提高通信系统的性能。通过数值仿真对比分析了在此算法作用下,输出信号的星座图恢复,系统平均误码率以及算法收敛速度的情况。2、基于多用户峰度（Multiuser Kurtosis,MUK）最大化算法属于盲源分离算法的一种,其在单独作用于OAM复用通信系统也可以达到信源分离的作用,进而降低通信系统的串扰。通过仿真对比分析了其与恒模算法（Constant Modulus Algorithm,CMA）的均衡效果。3、介绍了将 MUK 算法与多模盲均衡算法（Modified Constant Modulus Algorithm,MCMA）相结合的基于高阶统计量的盲均衡算法,并将其应用于OAM复用通信系统,仿真分析了其抑制串扰的性能。研究结果表明:CC-MCMA算法与MUK-MCMA算法均可同时恢复多路传输信号,且后者对输出信号星座图的恢复效果较好于前者。对比分析了 MUK-MCMA算法、CC-MCMA算法、CMA算法以及MUK算法对系统平均误码率的降低情况以及收敛速度,结果表明MUK-MCMA算法的均衡效果都优于其它算法。在一定信噪比情况下,MUK-MCMA算法在降低误码率方面比CC-MCMA算法改善了一个数量级,且其收敛速度更快。
赵子云[4]（2021）在《自适应光学系统的建模和误差分析》文中指出地基大口径天文望远镜用于天文观测成像时图像分辨率深受大气湍流扰动影响,自适应光学技术的出现,使这一问题得到了显着改善。自适应光学系统通过实时探测并补偿畸变波前,克服大气湍流的扰动,使地基大口径光学望远镜获得近衍射极限的分辨率,这使得自适应光学技术具有旺盛的生命力和广泛的应用前景。由于装备有自适应光学系统的大口径地基天文光学望远镜造价高昂,耗费物力人力颇巨,因而通过有效的仿真模拟,能为设计和建造系统提供可参考的优化方案并有效规避错误,大大节省成本。因此,论文结合自适应光学技术的基本原理,仿真单重共轭系统到多重共轭自适应系统的闭环校正,并能在极大的系统参数域内实时计算一系列包括光点阵图、湍流相屏和校正成像图等在内的关键信息。主要内容如下:首先,论文针对信道内的畸变源大气湍流进行了研究。实时变化的湍流时刻改变着整个光传输信道内的折射率空间分布,来自恒星或卫星等目标源的光通过这些大气湍流受到扰动后,相位信息在时间和空间上发生变化。论文使用了不同的大气湍流结构函数结合功率谱反演法和泽尼克（Zernike）多项式法生成了湍流相位屏,并对其不同条件下的数值模拟效果进行了分析,对于谱反演法低频空间分量的缺失也采用了不同级次的次谐波进行补偿,最后结合理论相位结构函数对以上模拟进行了验证,得到了良好的模拟结果,为下一步的仿真分析打下了很好的基础。其次,对大视场高分辨率的多重共轭自适应光学系统中的波前重构方法进行了仿真分析。针对4导星的多重共轭离轴目标源的成像校正效果进行了仿真和模拟,获得了在离轴值25的情况下,各目标源残差约240nm左右的校正优化。最后,在构建完整的仿真系统基础上,论文研究了影响自适应光学系统性能的误差源,并建立了合理的数学模型。各项影响大口径地基自适应光学望远镜成像的因素很多,为获得近衍射极限的高分辨力成像效果,需要对系统的关键参数进行优化。论文分析了影响地基光学望远镜成像的误差源,建立了合理的误差评价模型。并利用仿真的方法对该模型进行了验证,对湍流条件、望远镜口径、采样频率、变形镜驱动器间距、导星等关键参数进行了优化分析。与仿真结果对比表明:误差模型预测精度在较好的观测条件下能达到30nm以内。该模型也为自适应光学系统在生物显微成像、眼底成像、激光大气通信等领域的应用提供了参考。从单重共轭到多重共轭,自适应光学系统发展得越来越复杂,参数繁多且耦合强,大多的参数选择都存在着折中取舍。本论文建立的仿真方法和误差模型,不仅可以为设计建造自适应光学系统提供有价值的参考,也可以为实际运行中的自适应光学系统的最佳工作参数选择提供依据,这不仅对于天文观测应用,对于自适应光学技术在眼底成像、激光大气通信等领域的应用也具有实际意义。
苏春轩[5]（2021）在《板条固体激光器自适应光学优化控制技术研究》文中指出自1960年世界上第一台红宝石激光器问世以来,激光因其亮度高、方向性好以及相干性好等优点得到广泛关注,并逐渐应用到科研、工业、医疗等多个领域。在众多种类的激光器中,板条固体激光器因其具有体积小、重量轻以及转换效率高等优势,已经成为高功率激光器中结构最为可靠、最有发展前景以及最有应用潜力的激光器之一。高输出功率以及高光束质量一直是板条固体激光器不断追求的目标。随着功率的不断提升,板条固体激光器输出光束出现边缘效应、光强局部闪烁等问题,造成其光束质量的非线性下降。使用自适应光学系统可以有效对激光器输出光束波前畸变进行补偿。然而光强局部闪烁会导致波前传感器输出过多高频分量影响校正,另一方面受材料、成本等因素的影响,自适应光学系统的校正能力是有限的。当边缘效应引起的光束波前畸变超过自适应光学系统的校正能力时,使用基于最小二乘法的直接斜率法控制变形镜无法得到系统的最优解,限制了光束质量的进一步提升,本文针对该难题开展了以下研究。首先,对高能板条激光自适应光学净化技术作了深入调研,在总结归纳现有自适应光学校正方法特点的基础上,系统分析了高能板条激光输出波前畸变的特性,建立了板条固体激光器输出波前畸变的数学模型,总结了波前像差超过自适应光学系统的校正能力时基于最小二乘的经典直接斜率法的问题与不足,为优化自适应光学系统校正方法,进一步提升光束质量提供基本思路。其次,针对板条固体激光器中局部光强闪烁问题,提出一种具有光斑闪烁抑制作用的加权最小二乘波前复原算法,通过对高频的闪烁信号进行抑制提升自适应光学系统校正的准确性以及稳定性,并在一台输出功率为24.6k W的板条固体激光器上进行实验研究,将激光器输出的光束质量提升到1.5倍衍射极限,同时,光束指向的稳定性也得到改善。再次,针对板条固体激光器中边缘效应导致的输出光束波前具有大梯度像差的问题,提出一种滤波最小二乘波前复原算法。采用滤波矩阵对波前畸变中超过自适应光学系统校正能力的像差对应的斜率信息予以滤除,减少无法校正的大像差对自适应光学校正的影响,使自适应光学系统可以更加专注于小像差的校正。仿真以及在一台输出功率为20k W的板条固体激光器的光束净化实验研究均表明,与最小二乘波前复原算法相比,该方法可以在波前畸变超过自适应光学系统校正能力的条件下有效提升激光器的光束质量。最后,针对加权最小二乘波前复原算法以及滤波最小二乘波前复原算法的不足,提出一种基于系统最优解的自适应光学校正方法,该方法利以提升光束质量做为优化目标,使用数值优化算法获得变形镜最优化面型及其残差,并以此残差作为自适应光学系统新的校正参考位置。经过仿真验证以及板条固体激光器光束净化原理验证平台的实验验证,与传统自适应光学校正方法相比,当波前畸变超过自适应光学系统的校正能力时,使用此方法校正后,光束质量提升效果显着。论文工作从理论分析、仿真和实验研究对提出的用于板条固体激光器的自适应光学校正方法进行了验证。为自适应光学系统的优化与改进提供了可行途径。
李正汉[6]（2020）在《基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究》文中认为自适应光学（Adaptive Optics,AO）系统利用波前传感器测量波前畸变,通过控制器计算控制信号,波前校正器根据控制信号产生校正面形对波前畸变进行补偿。自适应光学技术在天文成像,眼科成像等领域均获得了广泛的应用。天文成像AO系统中,在大气冻结湍流假设下,大气冻结湍流在大气横向风驱动下运动。系统中的时间延迟导致波前校正器生成的校正面形与实际的被校正畸变存在时域的不匹配,造成校正滞后误差。视网膜成像AO系统成像期间,眼球并不能被完全固定,成像期间的下意识眼球运动将导致成像结果间的相对运动变形以及成像结果中的运动伪影。本文将围绕基于运动估计的自适应光学系统的预测控制和图像配准技术展开。针对天文成像AO系统中的校正滞后误差,提出了大气横向风估计预测控制技术。针对视网膜自适应光学相干层析（Adaptive Optics Optical Coherence Tomography,AO-OCT）系统中的下意识眼球运动伪影,提出了AO-OCT视网膜图像运动伪影校正技术。主要研究内容分为五个部分:第一部分,设计了Shack-Hartmann波前传感器（Shack-Hartmann Wavefront Sensor,SHWFS）测量复原波面的大气横向风估计算法。分析了大气横向风估计偏差与波面复原阶数之间的关系,得到了最佳的复原阶数范围。提出了两种大气横向风估计算法:块匹配算法和光流法。从大气横向风估计偏差和方差的角度比较了两种方法。两种方法的风速估计百分比误差均保持在30%以内,风向的估计误差均保持在6°以内。两种方法的大气横向风估计方差都随着斜率测量噪声方差的增大而增大,性能接近。光流法具有更小的估计偏差优于块匹配算法。利用旋转相位屏大气湍流模拟装置对SHWFS斜率测量复原波面的横向风估计方法进行了验证,结果表明两种大气横向风速度下估计的百分比误差均在10%以内。第二部分,设计了SHWFS斜率测量的大气横向风估计算法。利用克拉美罗下界（Cramer-Rao Lower Bound,CRLB）分析了从SHWFS斜率测量进行大气横向风估计的基本性能极限。分析了大气横向风估计的Fisher信息,发现当大气湍流相干长度不小于3/4个SHWFS子孔径尺寸时,无偏CRLB与大气湍流相干长度成负相关。无偏CRLB与斜率测量噪声的标准差成正比。然后分析了基于梯度的大气横向风估计的偏差,确定性偏差来源于线性近似的余项忽略和梯度近似误差。最后得出了基于梯度的大气横向风估计的有偏CRLB,该性能边界可以更准确地预测估计的性能。利用旋转相位屏大气湍流模拟装置对SHWFS斜率测量的横向风估计方法进行了验证,结果表明两种大气横向风速度下估计的百分比误差均在15%以内。第三部分,设计了大气横向风估计预测控制算法用于校正AO系统校正滞后误差。该方法包括大气横向风估计和预测校正两部分。大气横向风估计从SHWFS的斜率测量中得到。波前预测利用估计得到的大气湍流横向风参数在傅里叶域实现。对预测方法的SHWFS边缘子孔径误差进行了分析和处理。横向风参数已知的条件下,预测校正几乎能完全补偿滞后误差导致的性能损失。分析了预测校正技术对大气横向风估计误差的鲁棒性,获得了对风速和风向估计误差的理论容忍范围。在大气横向风估计的风速和风向误差同时存在时,预测校正能在较大的横向风估计误差范围内提升AO系统校正能力。分析了不同大气湍流条件下,大气横向风估计预测控制的校正性能。第四部分,介绍了AO-OCT视网膜图像的三维配准技术。AO-OCT系统成像期间的下意识眼球运动造成成像结果间的相对变形与运动。AO-OCT视网膜图像的三维配准算法主要包括预配准和精配准两个部分。预配准通过采样和相位相关计算,缩小了精配准的搜索空间,提高了匹配效率。精配准基于预配准的结果,在子三维图像内进行匹配计算,提高了计算速度和配准精度。对精配准结果的异常值滤除和插值计算,进一步减少了错误匹配。实验的AO-OCT视网膜图像配准结果表明,配准后图像相较于未配准图像的锐度比和结构相似度（Structural Similarity Index,SSIM）均有显着提高。第五部分,设计了AO-OCT视网膜图像的运动伪影校正算法。利用AO-OCT三维配准算法对下意识眼球运动量进行测量,然后对三维图像内眼球运动变形进行估计,最后实现AO-OCT视网膜图像运动伪影的校正。介绍了三种方法来测量AO-OCT图像的眼球运动伪影和评估校正效果。经过横向运动伪影校正后,enface投影的视锥细胞图像的变形得到校正,视锥细胞图像样条的变形降低。经过axial方向的运动伪影校正后,视网膜层的边界更加平滑,视网膜锥体外节齿顶线（Cone Outer Segment Tips,COST）分割深度的标准差得到了降低。图像经过三个维度的运动伪影校正,在axial方向,line方向和scan方向的功率谱密度中均观察到在三维图像采样频率以及谐波频率处峰值的降低。本文围绕基于运动估计的AO系统的预测控制和图像配准技术展开。主要解决了天文成像AO系统中的校正滞后误差和视网膜成像AO-OCT系统中的眼球运动伪影问题。本文的工作仍然需要完善,例如进行实际大气湍流的横向风测量实验和预测校正实验。
林海奇[7]（2019）在《基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究》文中研究说明自适应光学技术能够实时补偿光在传输过程中由传输介质引起的随机波前畸变,进而被广泛应用天文观测、空间目标观测和激光传输等系统。近年来,随着相关理论和技术的不断发展,自适应光学技术在光通信、医学成像、激光加工等众多领域取得了进一步的应用。波前控制作为自适应光学系统的关键技术之一,直接影响自适应光学系统的波前校正性能。目前,大多数自适应光学系统采用的算法是简单且易于实现的比例积分控制,但是其控制参数调节多依赖人为经验,且控制性能和稳定性难以兼顾。虽然有很多自适应光学控制的算法被提出,如鲁棒控制、预测控制、最优控制等,但大多数局限于理论仿真和实验室研究,离实际应用还存在一定距离,少部分算法实际应用又具有局限性。目前,随着自适应光学应用领域的拓展和对控制性能要求的不断提高,控制算法难以满足实际需求。因此,为了解决自适应光学系统的控制难题,本文提出采用线性二次高斯控制方法。首先,针对线性二次高斯控制需要精度较高的被控对象系统模型问题,本文根据自适应光学系统实际工作情况,提出了基于变量带误差模型的子空间辨识方法。利用自适应光学系统的输入与输出数据,建立了自适应光学系统的状态空间模型。仿真结果表明了所建立的自适应光学系统的状态空间模型准确度高,具有较强的噪声抑制能力和鲁棒性。且该方法还可为其它模型类控制算法提供一种模型基础。其次,本文以自适应光学系统的状态空间辨识模型为基础,采用采用基于状态调节的线性二次高斯控制技术。以最小化残余波前作为线性二次型性能指标,通过最小化二次型性能指标,确定反馈控制规律的增益。根据入射波前的泽尼克多项式扩展形式和变形镜以及波前传感器的线性关系来定义自适应光学系统的状态向量。而针对自适应光学系统的初始状态未知问题,本文利用卡尔曼滤波器和卡尔曼滤波状态对自适应光学系统的状态向量作线性估计。通过求解状态估计和卡尔曼滤波器增益,以及最小化求解二次型性能指标得到的状态调节增益,可以实现自适应光学系统的线性二次高斯闭环控制。数值仿真验证了线性二次高斯控制的可行性和波前校正能力。然后,通过静态波前和动态波前校正实验来验证了线性二次高斯控制的波前校正能力,实验结果与数值仿真结果保持一致,证明了线性二次高斯控制的可行性与有效性。实验结果表明了线性二次高斯控制校正后的各项性能指标都要优于比例积分控制。而且在自适应光学系统的响应速度、光斑抖动的抑制以及系统的稳定性与鲁棒性等方面,线性二次高斯控制表现较为出色。最后,本文通过实验研究了系统噪声和高斯白噪声对自适应光学系统线性二次高斯控制波前像差校正效果的影响。实验结果表明了采用系统近似噪声作为测量噪声的线性二次高斯控制其波前校正效果提升明显。这也从另一方面表明了系统噪声对线性二次高斯控制影响显着,若能准确获取自适应光学系统的噪声统计模型,将有望进一步提高线性二次高斯控制在自适应光学系统的波前像差校正能力。
马良[8]（2019）在《基于模型的无波前探测自适应光学系统波前校正》文中研究表明光学系统的成像过程中,内部存在静态随机像差,外部受到大气湍流的影响产生动态像差,系统中的图像传感器混有各种类型噪声,这些像差及噪声的存在极大地降低了成像质量,使得成像效果模糊、变形。常规自适应光学（AO-Adaptive Optics）系统是一种实时校正波前像差的有效手段,然而在复杂情况下波前测量变得非常困难,因此校正效果受到限制。无波前探测AO系统省去了波前传感器,在恶劣情况下校正依然有效,具有结构简单、可靠性高、体积小等特点。在无波前探测AO系统控制算法方面,基于几何光学原理的控制算法需要事先定义基函数,但它不依赖于基函数的具体类型,可直接利用测量的影响函数作为基函数,无需清除系统像差,简单方便,适用于大、小像差。本文首先以扩展目标作为校正对象,利用88单元变形镜及电荷耦合器件（CCD-Charge Coupled Device）,建立带有噪声的无波前探测AO系统模型,在噪声情况下验证了掩膜探测器信号（MDS-Masked Detector Signal）和波前相位平均梯度平方和（MSG-Mean Square Gradient）之间存在线性关系。基于此线性关系的算法作为无波前探测AO系统的控制算法,通过仿真检验模型式无波前探测AO系统在噪声情况下对扩展目标成像的校正能力。结果表明:相同湍流条件、不同信噪比下的校正效果接近;按照湍流条件从小到大的顺序,对比信噪比为20dB时的校正结果,5dB校正后的平均均方根（RMS-Root Mean Square）相对误差分别为3.71%,3.37%和2.32%,说明基于该线性关系的控制算法具有较强的抗噪能力。其次以点目标为校正对象,利用压电变形反射镜、CCD相机和夏克哈特曼传感器等元器件搭建37单元变形镜光学实验平台。通过Microsoft Visual Studio2010（VS2010）软件完成基于该线性关系的控制算法在微软基础类库（MFCMicrosoft Foundation Classes）中闭环模块的实现,并与随机并行梯度下降（SPGDstochastic parallel gradient descent）控制算法实验做对比,进而探究基于线性关系的控制算法对点目标成像的校正能力。实验表明基于该线性关系的控制算法校正速度更快,且不容易出现局部收敛现象。
程涛[9]（2018）在《多级校正器解耦控制技术研究及应用》文中研究表明自适应光学技术能够对波前像差进行有效补偿,进而广泛应用于天文观测,激光光束净化和人眼医疗成像等多个领域。随着这些应用领域的不断发展,同步校正大行程和高空间频率的波前像差成为了自适应光学亟待解决的主要问题之一。近年来,作为自适应光学系统核心器件的变形镜虽然取得了长足的发展,但单一变形镜仍难以满足系统对大行程高空间频率像差同步校正的需求。为解决这一难题,采用不同类型波前校正器组合而成的多级校正器自适应光学系统成为了当前解决这一问题的有效手段。然而,多级校正器自适应光学系统虽然能利用不同波前校正器在行程和空间频率上的优势来提升系统对波前像差的校正精度与行程,但却不得不面临不同波前校正器之间的耦合补偿对系统像差补偿能力和稳定性造成的影响。本文从典型的woofer-tweeter双变形镜自适应光学系统出发,其中woofer用于校正大行程低空间频率像差,tweeter用于校正小行程高空间频率像差,以实现woofer和tweeter变形镜在空域上的解耦控制为研究重点,开展了一系列多级校正器自适应光学系统解耦控制技术的理论与实验研究。论文主要研究内容包含以下几个方面:首先,从像差补偿能力和耦合抑制能力两个方面对当前最为有效的多级校正器解耦控制技术之一-Zernike模式解耦控制算法进行了系统的分析。在像差补偿方面,验证了Zernike模式解耦算法对大行程高空间频率像差的校正存在一定的局限性:因woofer对不同阶次Zernike模式像差的拟合精度不同,致使采用Zernike模式为woofer和tweeter分配像差时难以充分发挥woofer和tweeter在行程和空间频率上的优势,进而在面临一些大行程高空间频率波前像差时难以获得较好的校正精度。在耦合抑制方面,验证了Zernike模式解耦算法在耦合抑制上存在的两个缺陷:其一,同样因woofer对不同阶次Zernike模式像差的拟合精度不同,致使在不适当的Zernike模式像差分配方式下,woofer与tweeter之间的耦合误差将难以抑制;其二,Zernike多项式的一阶偏导数不具备正交性,致使在抑制woofer和tweeter之间的耦合时必须引入Zernike理论面形和测量tweeter各个驱动器响应函数面形,这一环节将会因为tweeter驱动单元数目巨大而变得繁琐,但必不可少。其次,针对Zernike模式解耦算法因其Zernike多项式的一阶偏导数不正交而使得耦合抑制过程中必须引入Zernike理论面形和测量tweeter驱动器响应函数问题,将拉普拉斯本征函数引入到多级校正器解耦控制技术中。通过求解不同边界条件下的拉普拉斯本征方程可以得到不同光瞳区域下的二维正交本征函数,利用这些不同光瞳区域下的本征函数可以方便地将多级校正器解耦控制技术应用于不同光瞳区域需求的自适应光学系统中。理论推导验证了拉普拉斯本征函数一阶偏导数的正交性,进而证明了采用拉普拉斯本征函数对woofer和tweeter进行耦合抑制时无需测量tweeter驱动器响应函数面形的可行性。数值仿真验证了拉普拉斯本征函数解耦控制算法的像差补偿能力和耦合抑制能力,实际系统的实验结果与数值仿真保持一致,证明了该算法在实际系统中的有效性。再次,针对Zernike模式解耦算法因像差分配方式而不能充分发挥不同波前校正器在行程与空间频率上的优势问题,提出了一种基于直接斜率的解耦控制算法。通过woofer斜率响应矩阵构造而来的斜率正交基,不仅能更加合理地分配波前像差,而且其正交性同样避免了测量tweeter各个驱动器响应函数面形。数值仿真证明了该算法能够实现对woofer和tweeter的同步解耦控制,且验证了该算法在像差校正适用范围上要优于Zernike模式解耦算法,同时其耦合抑制过程相比于Zernike模式解耦算法更为简单有效。最后通过实际系统对该算法的像差补偿能力和耦合抑制能力进行了实验验证。最后,提出了一种基于投影抑制的解耦控制技术,该方法通过向量投影的方式可以直接计算出tweeter控制向量中包含的与woofer相耦合的电压成分,将其剔除,进而实现woofer和tweeter的解耦控制。通过数学推导在原理上论证了其可行性,并给出了该方法的前提条件,即引入的波前复原矩阵其列向量必须具备正交性。数值仿真表明,采用投影抑制的解耦控制方式不仅能更好地抑制不同波前校正器之间的耦合补偿,并能大大降低因耦合抑制过程而引入的计算负担,尤其在tweeter驱动器数目巨大的自适应光学系统中。实验结果表明,采用投影抑制的解耦控制方式能够实现对woofer和tweeter的同步控制,和它们之间耦合误差的有效抑制,即使在变化较快的动态波前畸变条件下。
段倩[10]（2018）在《自适应光学快速迭代控制算法研究与实现》文中提出自适应光学技术能够实时探测和校正光束动态波前像差,提高系统光学质量。但若想要提高系统的校正精度,则必须增大自适应光学系统的规模,对应波前探测器的子孔径数和变形镜的驱动器数也就越多。这将直接导致波前控制器的运算量增大,从而运算延时增大,使得控制带宽无法满足系统的实时性要求。因此通过减小波前控制的运算延时,提高控制带宽成为自适应光学系统的一个重要研究方向。本文首先以大规模的自适应光学系统为研究对象,以减小波前控制的运算延时,提高控制带宽为目的,对波前控制算法进行了理论研究。充分利用斜率响应矩阵的稀疏性,采用迭代的方式获得控制电压。通过对多个迭代算法的运算量和收敛性分析,确定共轭梯度算法最适合自适应光学系统。并模拟仿真共轭梯度法计算控制电压。之后在从运算量、所需存储空间两个方面,对比分析直接斜率算法和共轭梯度算法的优劣。其次,本文基于37单元的有波前自适应光学实验装置对控制算法进行验证。选取FPGA作为芯片架构,设计了波前控制器。便于系统维护和升级,波前控制器采用模块化设计。包括斜率运算模块、波前迭代控制运算模块和采样保持器设计。根据对运算量和实时性的分析,波前控制器采用双流水线与并行处理相结合的运算结构。设计过程中结合RTL设计图与时序仿真分析各个模块是否符合设计要求。最后,通过实验验证了迭代控制算法的有效性。实验结果表明,针对37单元的自适应光学系统,达到了系统的要求指标,满足了系统的实时性要求。
二、直接斜率波前控制算法的模式校正效果分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、直接斜率波前控制算法的模式校正效果分析（论文提纲范文）
（1）自由空间相干光通信大幅度畸变波前的校正技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 AO技术的研究进展 |
| 1.2.2 大幅度畸变波前探测及校正的研究进展 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 论文结构安排 |
| 2 基于自适应光学的相干光通信 |
| 2.1 相干光通信原理 |
| 2.2 经典AO系统 |
| 2.2.1 波前传感器 |
| 2.2.2 波前校正器 |
| 2.2.3 波前控制器 |
| 2.3 自由空间相干光通信系统中的波前校正 |
| 2.4 光束质量评价标准 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 畸变波前的理论分析 |
| 3.1 基于Zernike模式法的波前重构 |
| 3.2 大气湍流随机波前相位模拟和实测 |
| 3.3 畸变波前对相干光通信系统的影响 |
| 3.3.1 畸变波前对相干光通信系统的直接影响 |
| 3.3.2 畸变波前对通信系统的周期延拓影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 大幅度畸变波前校正算法 |
| 4.1 畸变波前完全校正算法 |
| 4.1.1 响应矩阵分析 |
| 4.1.2 直接斜率法算法 |
| 4.1.3 基于直接斜率法的PID类算法 |
| 4.2 畸变波前残差校正算法 |
| 4.2.1 周期延拓的残差校正 |
| 4.2.2 残差校正算法 |
| 4.3 大幅度畸变波前校正仿真 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 大幅度畸变波前校正的实验 |
| 5.1 实验装置 |
| 5.2 室内静态畸变波前的校正 |
| 5.3 外场实验校正 |
| 5.3.1 1.3km畸变波前的校正实验 |
| 5.3.2 10km畸变波前的校正实验 |
| 5.3.3 100km畸变波前的校正实验 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）相干光通信系统的非共光路像差校准实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 相干光通信的研究发展及现状 |
| 1.2.2 自适应光学技术在相干光通信中的研究进展 |
| 1.2.3 非共光路像差校准的研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及结构安排 |
| 2 相干光通信中的自适应光学系统 |
| 2.1 相干光通信的基本原理 |
| 2.2 有波前传感器自适应光学基本理论 |
| 2.2.1 有波前传感器自适应光学系统基本原理 |
| 2.2.2 波前传感器 |
| 2.2.3 波前控制器 |
| 2.2.4 波前校正器 |
| 2.2.5 有波前传感器自适应光学控制算法 |
| 2.3 无波前传感器自适应光学基本理论 |
| 2.3.1 无波前传感器自适应光学系统组成及工作原理 |
| 2.3.2 无波前传感器自适应光学优化算法 |
| 2.4 光束质量评价指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 自适应光学系统的误差分析 |
| 3.1 误差分类 |
| 3.1.1 标定误差 |
| 3.1.2 拟合误差 |
| 3.1.3 测量噪声误差 |
| 3.1.4 带宽误差 |
| 3.2 非共光路像差的分析 |
| 3.2.1 非共光路像差的产生 |
| 3.2.2 非共光路像差的折算 |
| 3.2.3 非共光路像差校准的实现 |
| 3.3 本章小结 |
| 4 非共光路像差校准的实验研究 |
| 4.1 光功率为评价指标的误差校准方法 |
| 4.1.1 实验系统 |
| 4.1.2 实验装置 |
| 4.2 中频电压为评价指标的误差校准方法 |
| 4.3 两种不同评价指标的误差校准方法对比 |
| 4.4 相干光通信系统实验研究 |
| 4.4.1 实验流程 |
| 4.4.2 非共光路像差校准对波前的影响 |
| 4.4.3 非共光路像差校准对耦合进单模光纤光功率的影响 |
| 4.4.4 非共光路像差校准对中频电压峰峰值的影响 |
| 4.4.5 非共光路像差校准对中频电压功率谱的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 展望未来 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间研究成果 |
（3）无线光相干通信中波前畸变的预测控制与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 自适应光学研究进展 |
| 1.2.2 自适应光学预测控制研究进展 |
| 1.2.3 发展趋势 |
| 1.3 论文结构安排 |
| 2 自适应光学基本理论 |
| 2.1 自适应光学系统基本原理 |
| 2.2 自适应光学系统核心器件 |
| 2.2.1 波前校正器 |
| 2.2.2 波前传感器 |
| 2.2.3 波前控制器 |
| 2.3 自适应光学系统伺服延时分析 |
| 2.4 泽尼克多项式与评价指标 |
| 2.4.1 泽尼克多项式原理 |
| 2.4.2 评价指标 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 线性子空间系统辨识法 |
| 3.1 子空间法预备知识 |
| 3.1.1 QR分解与SVD分解 |
| 3.1.2 Moore-Penrose逆 |
| 3.1.3 正交投影 |
| 3.1.4 斜向投影 |
| 3.2 系统模型的数学描述 |
| 3.2.1 确定性系统模型 |
| 3.2.2 随机性系统模型 |
| 3.2.3 前向新息模型 |
| 3.3 线性子空间辨识算法 |
| 3.4 仿真验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 自适应光学预测模型分析 |
| 4.1 自适应光学卡尔曼预测 |
| 4.2 线性预测模型 |
| 4.3 两种响应矩阵的标定 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 自适应光学预测控制实验研究 |
| 5.1 波前修正实验系统和装置 |
| 5.2 1.2km预测控制算法实验研究 |
| 5.3 5km预测控制算法实验研究 |
| 5.4 10km预测控制算法实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（4）自适应光学系统的建模和误差分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 自适应光学研究背景 |
| 1.2 国内外进展 |
| 1.2.1 自适应光学研究进展 |
| 1.2.2 AO系统研究进展 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 研究意义及文章结构 |
| 第二章 自适应光学系统原理 |
| 2.1 自适应光学器件 |
| 2.1.1 波前探测器 |
| 2.1.2 波前校正器 |
| 2.1.3 波前控制器 |
| 2.2 波前数据处理算法 |
| 2.2.1 基于模式的波前处理法 |
| 2.2.2 基于斜率的波前数据处理方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 大气湍流的数值模拟 |
| 3.1 功率谱反演法 |
| 3.1.1 湍流结构函数 |
| 3.1.2 大气湍流功率谱 |
| 3.1.3 湍流相位屏模拟 |
| 3.1.4 次谐波 |
| 3.2 Zernike多项式法 |
| 3.2.1 系数协方差矩阵 |
| 3.2.2 karhunen-loeve展开 |
| 3.3 大气湍流模拟及验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 多重共轭自适应光学系统 |
| 4.1 星向多层共轭 |
| 4.2 层析模式重构 |
| 4.3 层析模式MCAO仿真 |
| 4.3.1 系统基本参数 |
| 4.3.2 大气湍流环境 |
| 4.3.3 目标源与导星 |
| 4.3.4 数值仿真及结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 自适应光学系统误差分析 |
| 5.1 系统模型 |
| 5.1.1 AO系统控制模型 |
| 5.1.2 湍流功率谱 |
| 5.1.3 噪声功率谱 |
| 5.2 AO系统的误差模型 |
| 5.2.1 AO系统的带宽误差 |
| 5.2.2 波前探测器的测量误差 |
| 5.2.3 波前校正器的拟合误差 |
| 5.2.4 角度非等晕误差 |
| 5.2.5 激光导星的锥效应 |
| 5.2.6 其他误差 |
| 5.3 模拟及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 主要工作内容及结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录:作者在攻读硕士学位期间发表的论文 |
（5）板条固体激光器自适应光学优化控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 板条固体激光器 |
| 1.1.1 激光概述 |
| 1.1.2 板条固体激光器的发展 |
| 1.1.3 激光光束质量的评价指标 |
| 1.2 自适应光学概述 |
| 1.2.1 波前探测器 |
| 1.2.2 波前校正器 |
| 1.2.3 波前控制器 |
| 1.3 自适应光学在高功率板条固体激光器中的应用 |
| 1.4 课题主要研究内容及组织结构 |
| 第2章 板条固体激光器波前畸变特性及自适应光学校正技术 |
| 2.1 板条固体激光器输出光束波前畸变特性分析 |
| 2.1.1 波前像差的描述 |
| 2.1.2 高功率板条激光器像差特性分析 |
| 2.2 激光光束净化中常用的自适应光学校正技术 |
| 2.2.1 传统自适应光学系统 |
| 2.2.2 无波前自适应光学系统 |
| 2.3 直接斜率法存在的问题 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 光斑闪烁抑制方法研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 具有光斑闪烁抑制作用的加权最小二乘波前复原算法原理 |
| 3.3 24.6KW板条固体激光器光束净化实验 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 用于板条固体激光器的滤波最小二乘波前复原算法 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 滤波最小二乘法波前复原算法原理 |
| 4.2.1 变形镜滤波器函数与驱动器排布密度的关系 |
| 4.2.2 59 单元变形镜空间频率补偿能力分析 |
| 4.2.3 滤波最小二乘波前复原算法 |
| 4.3 仿真与实验验证 |
| 4.3.1 数值仿真验证 |
| 4.3.2 20kW板条固体激光器实验验证 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 用于板条固体激光器的优化式自适应光学校正方法 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 基于系统最优解的自适应光学校正方法原理 |
| 5.3 自适应光学系统中常用的优化算法 |
| 5.3.1 无系统参考模型的盲搜索优化算法 |
| 5.3.2 基于系统模型的优化算法 |
| 5.4 仿真与实验验证 |
| 5.4.1 仿真验证 |
| 5.4.2 实验验证 |
| 5.5 讨论 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 论文的主要研究内容 |
| 6.2 创新工作总结 |
| 6.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 一、作者简历 |
| 二、发表的学术论文及专利 |
（6）基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 自适应光学技术的基本原理 |
| 1.1.1 自适应光学技术概述 |
| 1.1.2 波前传感器 |
| 1.1.3 波前复原 |
| 1.1.4 波前校正器 |
| 1.2 自适应光学技术的应用 |
| 1.3 自适应光学系统的控制技术 |
| 1.3.1 自适应光学系统的经典控制技术 |
| 1.3.2 自适应光学系统的现代控制技术 |
| 1.3.3 大气冻结湍流模型和横向风 |
| 1.3.4 自适应光学系统的预测控制技术 |
| 1.4 自适应光学系统的视网膜图像配准技术 |
| 1.4.1 眼球运动 |
| 1.4.2 视网膜图像的运动伪影 |
| 1.4.3 视网膜图像的配准技术 |
| 1.4.4 眼球运动伪影的校正 |
| 1.5 论文的研究目的与研究内容 |
| 第2章 大气湍流横向风估计的方法 |
| 2.1 Shack-Hartmann波前传感器 |
| 2.2 复原波面的横向风估计算法 |
| 2.2.1 模式法波面复原 |
| 2.2.2 块匹配算法 |
| 2.2.3 光流法 |
| 2.3 估计性能与复原阶数的关系 |
| 2.4 横向风估计算法的比较 |
| 2.5 复原波面的横向风估计实验 |
| 2.5.1 实验平台的介绍 |
| 2.5.2 实验平台的测试 |
| 2.5.3 复原波面的横向风估计结果 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 大气湍流横向风估计的性能分析 |
| 3.1 波前斜率测量的横向风估计 |
| 3.2 横向风估计的性能边界 |
| 3.3 横向风估计的Fisher信息 |
| 3.3.1 Fisher信息与大气相干长度 |
| 3.3.2 Fisher信息与测量噪声 |
| 3.3.3 Fisher信息与风向 |
| 3.4 横向风估计的偏差 |
| 3.5 估计偏差的分析 |
| 3.5.1 偏差与梯度算子 |
| 3.5.2 偏差与风速 |
| 3.6 横向风估计的克拉美罗下界 |
| 3.7 斜率测量的横向风估计模拟实验 |
| 3.8 小结 |
| 第4章 自适应光学系统预测校正与性能分析 |
| 4.1 基于横向风估计的预测校正 |
| 4.2 预测校正的方法 |
| 4.3 边缘子孔径误差的处理 |
| 4.4 预测方法的校正能力 |
| 4.5 预测方法的鲁棒性 |
| 4.5.1 对风速估计误差的鲁棒性 |
| 4.5.2 对风向估计误差的鲁棒性 |
| 4.5.3 风速和风向估计误差同时存在 |
| 4.6 预测校正与大气湍流条件 |
| 4.6.1 风速大小的影响 |
| 4.6.2 大气相干长度的影响 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 AO-OCT视网膜图像的配准 |
| 5.1 自适应光学相干层析技术 |
| 5.2 眼球运动和AO-OCT图像 |
| 5.3 AO-OCT图像的配准 |
| 5.3.1 AO-OCT图像配准的模型 |
| 5.3.2 归一化互相关 |
| 5.3.3 相位相关 |
| 5.4 AO-OCT图像的三维配准 |
| 5.4.1 三维配准算法流程 |
| 5.4.2 预配准 |
| 5.4.3 精配准 |
| 5.4.4 坐标变换 |
| 5.5 AO-OCT三维配准实验 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 AO-OCT视网膜图像的运动伪影校正 |
| 6.1 AO-OCT成像的运动伪影 |
| 6.2 AO-OCT运动伪影校正算法流程 |
| 6.3 运动伪影的测量 |
| 6.3.1 Enface图像的功率谱 |
| 6.3.2 视网膜层的平滑度 |
| 6.3.3 眼球运动的功率谱密度 |
| 6.4 AO-OCT运动伪影校正实验 |
| 6.5 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 本论文的主要研究内容 |
| 7.2 本论文的主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 自适应光学系统的概述 |
| 1.2.1 自适应光学系统的原理 |
| 1.2.2 自适应光学系统发展与应用 |
| 1.3 自适应光学控制技术研究现状与研究意义 |
| 1.3.1 自适应光学控制技术研究现状 |
| 1.3.2 线性二次高斯控制 |
| 1.3.3 自适应光学控制技术研究意义 |
| 1.4 本课题的主要研究内容与结构 |
| 第2章 基于子空间辨识的自适应光学系统模型辨识 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自适应光学系统模型 |
| 2.2.1 自适应光学控制系统频域模型 |
| 2.2.2 自适应光学系统状态空间模型 |
| 2.3 自适应光学系统状态空间模型辨识 |
| 2.3.1 自适应光学系统子空间系统辨识原理 |
| 2.3.2 自适应光学系统模型辨识 |
| 2.3.3 自适应光学系统模型辨识步骤 |
| 2.4 自适应光学系统辨识模型仿真与验证 |
| 2.4.1 辨识模型准确性判定 |
| 2.4.2 辨识模型验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于子空间辨识的线性二次高斯控制技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 自适应光学系统经典控制 |
| 3.3 自适应光学系统线性二次高斯控制 |
| 3.3.1 自适应光学系统线性二次高斯控制的原理 |
| 3.3.2 自适应光学系统卡尔曼滤波器设计 |
| 3.3.3 自适应光学系统线性二次高斯控制设计 |
| 3.3.4 自适应光学系统线性二次高斯控制步骤 |
| 3.4 自适应光学系统线性二次高斯控制仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 自适应光学系统线性二次高斯控制实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 自适应光学系统线性二次高斯控制实验研究 |
| 4.2.1 自适应光学系统实验装置 |
| 4.2.2 静态波前校正实验 |
| 4.2.3 动态波前校正实验 |
| 4.3 噪声对线性二次高斯控制的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 论文的主要研究内容 |
| 5.2 论文的创新工作 |
| 5.3 下一步工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）基于模型的无波前探测自适应光学系统波前校正（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 AO原理及系统模型 |
| 1.2 国内外AO技术的研究现状 |
| 1.3 无波前探测AO系统的控制算法研究概况 |
| 1.4 论文的研究意义 |
| 1.5 主要研究内容 |
| 2 无波前探测AO系统的控制算法及应用 |
| 2.1 无模型控制算法 |
| 2.2 基于模型的控制算法 |
| 2.3 各类控制算法的比较分析 |
| 2.4 应用 |
| 2.5 小结 |
| 3 基于线性关系的控制算法基本原理和抗噪分析 |
| 3.1 线性关系 |
| 3.2 建模与分析 |
| 3.3 控制算法设计 |
| 3.4 性能评价函数 |
| 3.5 控制算法在噪声情况下校正扩展目标成像分析 |
| 3.6 小结 |
| 4 无波前探测AO实验平台构建 |
| 4.1 硬件平台搭建 |
| 4.2 软件平台搭建 |
| 4.3 小结 |
| 5 实验研究 |
| 5.1 影响函数测量 |
| 5.2 基于线性关系控制算法的实验分析 |
| 5.3 SPGD控制算法实验 |
| 5.4 两个实验对比分析 |
| 5.5 实验误差分析 |
| 5.6 小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 论文的主要内容和结论 |
| 6.2 论文的创新工作 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）多级校正器解耦控制技术研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 自适应光学技术概述 |
| 1.2.1 像差描述 |
| 1.2.2 波前传感器 |
| 1.2.3 波前校正器 |
| 1.2.4 波前处理与控制系统 |
| 1.3 多级校正器解耦控制技术的发展现状 |
| 1.3.1 模式解耦控制技术 |
| 1.3.2 区域解耦控制技术 |
| 1.3.3 多级校正器解耦控制技术发展需求 |
| 1.4 本文主要研究内容与结构 |
| 第2章 基于Zernike模式解耦控制算法性能分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 Zernike模式解耦控制算法原理 |
| 2.3 问题描述 |
| 2.4 基于Zernike模式解耦算法性能验证 |
| 2.4.1 仿真模型建立 |
| 2.4.2 像差补偿能力分析 |
| 2.4.3 耦合抑制性能分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于拉普拉斯本征函数的多级校正器解耦控制技术研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 拉普拉斯本征函数 |
| 3.2.1 本征函数特性 |
| 3.2.2 常见的几类本征函数 |
| 3.3 基于本征函数的解耦控制算法原理 |
| 3.4 基于本征函数的解耦控制算法性能验证 |
| 3.4.1 仿真验证 |
| 3.4.2 实验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于直接斜率的多级校正器解耦控制技术研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于直接斜率解耦控制算法原理 |
| 4.3 基于直接斜率解耦控制算法性能验证 |
| 4.3.1 仿真验证 |
| 4.3.2 实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于投影抑制的多级校正器解耦控制技术研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 基于投影抑制的解耦控制算法原理 |
| 5.3 基于投影抑制的解耦控制算法性能验证 |
| 5.3.1 数值仿真验证 |
| 5.3.2 实验验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与后续展望 |
| 6.1 本论文的主要研究内容 |
| 6.2 本论文的主要创新工作 |
| 6.3 现存在问题及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
（10）自适应光学快速迭代控制算法研究与实现（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 自适应光学研究背景与意义 |
| 1.2 自适应光学技术发展概况 |
| 1.3 论文研究内容及章节安排 |
| 第二章 自适应光学系统基本结构 |
| 2.1 波前探测器 |
| 2.2 波前控制器 |
| 2.3 波前校正器 |
| 2.3.1 高速倾斜反射镜 |
| 2.3.2 变形反射镜 |
| 2.4 论文评价指标体系 |
| 2.4.1 光束质量评价 |
| 2.4.2 技术指标要求 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 自适应光学控制算法基本理论 |
| 3.1 常见自适应光学波前控制算法 |
| 3.2 系统延时对控制带宽的影响 |
| 3.3 迭代控制算法基本理论 |
| 3.3.1 迭代控制矩阵的稀疏性分析 |
| 3.3.2 迭代算法的定义 |
| 3.3.3 雅可比迭代法 |
| 3.3.4 逐次超松弛迭代算法 |
| 3.3.5 最速下降法 |
| 3.3.6 共轭梯度法 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 迭代控制算法研究与仿真 |
| 4.1 迭代控制算法的收敛性验证 |
| 4.2 迭代控制算法的运算量对比 |
| 4.3 基于共轭梯度法的波前迭代控制仿真 |
| 4.4 迭代控制算法与直接斜率法对比研究 |
| 4.4.1 所需存储空间对比 |
| 4.4.2 运算量对比 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 自适应光学系统波前控制器设计 |
| 5.1 波前控制器芯片架构选型 |
| 5.2 自适应光学系统总体方案设计 |
| 5.3 波前控制器的运算结构 |
| 5.4 双流水线机制 |
| 5.5 波前控制器设计 |
| 5.5.1 波前斜率运算 |
| 5.5.2 波前迭代控制运算 |
| 5.5.3 采样保持设计 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 测试与验证 |
| 6.1 迭代控制模块数字电路资源消耗分析 |
| 6.2 系统实验方法与步骤 |
| 6.2.1 37单元自适应光学系统简介 |
| 6.2.2 实验方法与步骤 |
| 6.3 实验结果分析 |
| 6.3.1 电压最大误差 |
| 6.3.2 波前残差的均方根误差RMS |
| 6.3.3 CCD光斑效果对比 |
| 6.3.4 系统信号处理延时 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 本文的主要研究内容 |
| 7.2 本文的主要创新点 |
| 7.3 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
四、直接斜率波前控制算法的模式校正效果分析（论文参考文献）
- [1]自由空间相干光通信大幅度畸变波前的校正技术研究[D]. 程爽. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]相干光通信系统的非共光路像差校准实验研究[D]. 王英. 西安理工大学, 2021
- [3]无线光相干通信中波前畸变的预测控制与实验研究[D]. 武轶凡. 西安理工大学, 2021
- [4]自适应光学系统的建模和误差分析[D]. 赵子云. 江南大学, 2021(01)
- [5]板条固体激光器自适应光学优化控制技术研究[D]. 苏春轩. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021
- [6]基于运动估计的自适应光学系统预测校正与图像配准技术研究[D]. 李正汉. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2020(08)
- [7]基于模型辨识的自适应光学系统控制技术研究[D]. 林海奇. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2019(08)
- [8]基于模型的无波前探测自适应光学系统波前校正[D]. 马良. 中国矿业大学, 2019(09)
- [9]多级校正器解耦控制技术研究及应用[D]. 程涛. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2018(01)
- [10]自适应光学快速迭代控制算法研究与实现[D]. 段倩. 电子科技大学, 2018(10)