基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法技术

本申请涉及一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，包括以下步骤：步骤1：搭建无波前传感自适应光学系统；步骤2：初始化变形镜控制电压V，选取平均半径MR作为性能指标，开始迭代；步骤3：生成随机扰动电压δU，对变形镜控制电压V进行双向扰动，获得性能指标变化量δJ；步骤4：根据随机并行梯度下降算法的梯度下降项计算修正一阶矩估计和修正二阶矩估计，更新控制电压；步骤5：判断迭代是否满足收敛条件，若满足，则迭代结束，最后一次迭代的控制电压是最终的校正电压，若不满足，则重复步骤3至步骤5。该方法提取SPGD中的梯度下降项并分别对梯度下降项和梯度下降项的平方作指数加权移动平均，从而实现高精度快速波前校正。从而实现高精度快速波前校正。从而实现高精度快速波前校正。

【技术实现步骤摘要】
基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法


[0001]本专利技术涉及一种无波前校正方法，尤其涉及一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法。

技术介绍

[0002]无波前传感自适应光学(WFSless AO)作为光学中的一项像差主动校正技术，可实时补偿光学系统的静态和动态像差，系统结构简单，体积小，成本低。WFSless AO控制方法主要分为盲搜索优化算法和基于模型的控制算法。盲搜索优化算法严重依赖搜索空间与优化方向，收敛速度慢且易陷入局部极值，参见[姜文汉.自适应光学发展综述[J].光电工程,2018,45(3)]。基于模型的控制算法建立了远场光强分布二阶矩到波前像差梯度平方的近似线性关系，但它在每次迭代时需CCD多次采样，收敛速度提高极其有限,参见 [Huang L H,Rao C H.Wavefront sensorless adaptive optics:a generalmodel
‑
based approach[J].Optics Express,2011,19(1)]。因此，在保证WFSlessAO系统结构简洁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：搭建无波前传感自适应光学系统；步骤2：初始化变形镜控制电压V，选取平均半径MR作为性能指标，开始迭代；步骤3：生成随机扰动电压δU，对变形镜控制电压V进行双向扰动，获得性能指标变化量δJ；步骤4：根据随机并行梯度下降算法的梯度下降项计算修正一阶矩估计和修正二阶矩估计，更新控制电压；步骤5：判断迭代是否满足收敛条件，若满足，则迭代结束，最后一次迭代的控制电压是最终的校正电压，若不满足，则重复步骤3至步骤5。2.根据权利要求1所述的一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，所述步骤2的变形镜控制电压V为一个M维向量，M为变形镜单元数，变形镜工作原理如下：下：式中，Φ(x,y)为入射波前，S
i
(x,y)为第i个变形镜单元的影响函数，M为变形镜单元数，v
i
为第i个变形镜单元的控制电压，e(x,y)为波前拟合残差，(x
i
,y
i
)为第i个变形镜单元的位置，d为驱动器间距，p为高斯函数指数，q为驱动器交连值。3.根据权利要求1所述的一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，所述步骤2的平均半径MR的计算公式如下：式中，I(x,y)为远场光强分布，(x
c
,y
c
)为质心坐标。4.根据权利要求1所述的一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，所述步骤3中的随机扰动电压δU为M维向量，M为变形镜单元数，δU各分量为一组独立同伯努利分布的随机变量。5.根据权利要求1所述的一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，所述步骤3中的随机扰动电压δJ在第k次迭代中的表达式δJ
(k)
计算方法如下：δJ
(k)
＝J
+
‑
J
‑
＝J(V
(k
‑
1)
+δU
(k)
)
‑
J(V
(k
‑
1)
‑
δU
(k)
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，J
+
为正向扰动时的性能指标，J
‑
为反向扰动时的性能指标，δU
(k)
为第k次迭代的随机扰动电压，V
(k
‑
1)
为上一次迭代即第k
‑
1次迭代时的变形镜控制电压，V
(0)
为初始变形镜控制电压。
6.根据权利要求1所述的一种基于矩估计的无波前传感自适应光学控制方法，其特征在于，所述步骤4中的修正一阶矩估计和修正二阶矩估计分别对梯度下降算法的梯度下降项和梯度下降项的平方做指数加权移动平均，并对其系数进行修正，修正一阶矩估计和修正二阶矩估计计算方法如下：对于一个数列{x1,x2,
…
,x
n
}，令式中，权重p为实数且p∈(0,1)；{m1,m2,

【专利技术属性】
技术研发人员：邱学晶，李智星，饶强，张成，何涛，徐杰，王智勇，詹鹏，赵婷，胡晨，周敏，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司信息通信公司，
类型：发明
国别省市：