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基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿光束中存在的波前畸变。但由于算法收敛速度的影响, 在一定程度上限制了SPGD在自适应光学系统中的应用。在对SPGD控制算法分析的基础上, 充分提取和发掘算法内在的并发性, 采用流水线和并行处理技术, 设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)加数字信号处理器(DSP)的单指令流多数据流(SIMD)结构实时并行处理机, 实现了SPGD控制算法由表达层到结构层的优化映射。该处理机应用在激光光束净化自适应光学系统中, 同时实现了对变形镜和倾斜镜的控制。实验结果表明, 采用基于SPGD算法自适应光学实时并行波前处理机具有很快的收敛速度, 可以有效地校正激光出光过程中的光束波前相差和光束漂移误差。
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书书书
第
30
卷
第
11
期
光
学
学
报
Vol.30
,
No.11
2010
年
11
月
犃犆犜犃犗犘犜犐犆犃犛犐犖犐犆犃
犖狅狏犲犿犫犲狉
,
2010
文章编号:
02532239
(
2010
)
11307606
基于随机并行梯度下降算法的自适应光学
实时并行处理机
王彩霞
1
,
2
,
3
李
梅
1
,
2
李新阳
1
,
2
叶红卫
1
,
2
1
中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都
610209
2
中国科学院光电技术研究所,四川 成都
610209
;
3
中国科学院研究生院,北京
( )
100049
摘要
基于随机并行梯度下降(
SPGD
)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性 能评 价函数 来控 制波前 校正
器以补偿光束中存在的波前畸变
。但由于算法收敛速度的影响,在一定程度上 限制 了
SPGD
在自 适应 光学系 统中
的应用。在对
SPGD
控制算法分析的基础上,充分提取和发掘算法内在的并发性,采 用流 水线和 并行 处理技 术,设
计并实现了基于现场可编程门阵列(
FPGA
)加数 字 信号 处理 器(
DSP
)的单 指 令流 多数 据 流(
SIMD
)结构 实 时并 行
处理机,实现了
SPGD
控制算法由表达 层 到结 构 层 的 优化 映 射。该 处 理 机 应用 在 激 光 光束 净 化 自 适应 光 学 系 统
中,同时实现了对变形镜和倾斜镜的控制。实验结果表 明,采 用基 于
SPGD
算 法自 适应 光 学实 时并 行 波前 处理 机
具有很快的收敛速度,可以有效地校正激光出光过程中的光束波前相差和光束漂移误差。
关键词
自适应光学;随机并行梯度下降算法;波前处理机;并行处理;单指令流多数据流结构
中图分类号
TP273.2
文献标识码
A
犱狅犻
:
10.3788
/
犃犗犛20103011.3076
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犛犐犕犇
)
犪狉犮犺狋犲犮犺狌犻狋狌狉犲
收稿日期:
20100122
;收到修改稿日期:
20100318
基金项目:国家自然科学基金(
60978050
)和四川省青年科技基金(
09ZQ026014
)资助课题。
作者简介:王彩霞 (
1979
—)女,博士研究生,助理研究员,主要从事自适应光学技术方面研究。
Email
:
wcxioe
@
hotmail.com
导师简介:李新阳(
1971
—)男,博士,研究员,主要从事自适应光学技术方面的研究。
Email
:
x
y
li
@
ioe.ac.cn
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