自适应光学系统变形镜控制电压预测 被引量：10

1

作者 史晓雨 冯勇 +2 位作者 陈颖 谭治英 李新阳 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1281-1286,共6页

在校正大气湍流畸变波前相差的自适应光学系统中,利用基于Levenberg-Marquardt学习算法的非线性反向传播神经网络技术(LMBP)对变形镜控制电压进行预测。以对受横向风影响的大气湍流畸变波前斜率数据为研究对象,通过数值仿真方法,研究了... 在校正大气湍流畸变波前相差的自适应光学系统中,利用基于Levenberg-Marquardt学习算法的非线性反向传播神经网络技术(LMBP)对变形镜控制电压进行预测。以对受横向风影响的大气湍流畸变波前斜率数据为研究对象,通过数值仿真方法,研究了基于LMBP算法的自适应光学系统变形镜电压非线性预测控制算法。通过实验发现,预测电压和变形镜实际控制电压拟合效果良好。讨论了回溯帧数对预测效果的影响,并与基于递推最小二乘(RLS)算法的线性预测算法进行比较。对比结果表明,基于LMBP算法的非线性电压预测方法比基于递推最小二乘法的线性电压预测方法能更有效地降低系统由伺服延迟引起的误差。 展开更多

关键词 自适应光学 非线性预测控制 Levenberg-Marquardt学习算法 最小递归二乘法

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自适应光学波前信号提取 被引量：1

2

作者 张艳艳 陈苏婷 +1 位作者 李梅 饶长辉 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第10期2768-2773,共6页

天光背景及系统自身探测器件所引入的噪声对自适应光学系统的探测精度具有较大的影响,为消除这两方面噪声的影响,设计并实现了基于FPGA的波前光斑信号提取系统。该系统通过3个算法模块完成噪声的滤除,中值滤波模块用于去除杂散噪声,Top-... 天光背景及系统自身探测器件所引入的噪声对自适应光学系统的探测精度具有较大的影响,为消除这两方面噪声的影响,设计并实现了基于FPGA的波前光斑信号提取系统。该系统通过3个算法模块完成噪声的滤除,中值滤波模块用于去除杂散噪声,Top-hat变换模块用于滤除较为平稳的背景噪声,自适应阈值分割模块用于去除残余噪声。基于FPGA平台进行了系统的实现,在室内的自适应光学精跟踪系统平台上对光斑信号的提取效果及提取前后的精度进行了实验测试,结果表明,该处理平台能较好地提取出目标光斑,处理后的质心精度也较高,且该处理平台的延时较小,能够满足自适应光学系统实时性的要求。 展开更多

关键词 自适应光学 波前 光斑信号提取 FPGA

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微秒脉冲激光钠导引星星群技术研究(特邀) 被引量：2

3

作者 卞奇 薄勇 +5 位作者 彭钦军 李敏 魏凯 张雨东 冯麓 薛随建 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1-6,共6页

激光钠导引星被称为人造恒星,用于探测和校正光波经大气湍流引起的波前畸变,大幅度提高自适应光学望远镜的成像质量。采用单颗钠导引星探测的有效视场范围有限,通过多束黄激光分别激发大气电离层钠原子产生多颗钠导引星,能在较大视场内... 激光钠导引星被称为人造恒星,用于探测和校正光波经大气湍流引起的波前畸变,大幅度提高自适应光学望远镜的成像质量。采用单颗钠导引星探测的有效视场范围有限,通过多束黄激光分别激发大气电离层钠原子产生多颗钠导引星,能在较大视场内获得更清晰的目标成像,在精密天文观测、空间目标探测等领域具有重要应用。文中重点介绍了微秒脉冲激光钠导引星星群的产生,基于100 W级微秒脉冲激光,采用小角度精密偏振分光/并束调控的专利技术,在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束20 W/束、重复频率kHz、脉冲宽度百微秒的钠激光发射到天空,在40"观测视场内生成四颗导引星,星群构型可调控,如线形、平行四边形、菱形和正方形等,每颗钠导引星亮度约为V波段8等星,光斑大小约3.25"。利用脉冲同步控制技术,钠导引星回波信号可以避免瑞利散射光的干扰,从而获得更高的空间分辨率。这为大口径天文望远镜多层共轭校正系统的研制提供技术参考。 展开更多

关键词 激光钠导引星 激光钠导引星星群 微秒脉冲激光 偏振调制 多层共轭自适应光学

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压电变形镜驱动器迟滞快速辨识与补偿研究

4

作者 汪寒 肖习 +2 位作者 郭友明 黄林海 鲜浩 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第1期67-72,共6页

采用压电陶瓷作为促动机构的主动光学系统。为了对压电陶瓷驱动器固有的迟滞非线性进行有效抑制校正,以提高系统性能,该文对带变形镜镜面负载结构的压电陶瓷驱动器非线性迟滞动态进行了高效辨识建模,实现了带镜面负载的压电陶瓷驱动器... 采用压电陶瓷作为促动机构的主动光学系统。为了对压电陶瓷驱动器固有的迟滞非线性进行有效抑制校正,以提高系统性能,该文对带变形镜镜面负载结构的压电陶瓷驱动器非线性迟滞动态进行了高效辨识建模,实现了带镜面负载的压电陶瓷驱动器相对误差1.8867%的迟滞参数辨识与建模,降低了辨识算法所需时间90%以上,同时克服了负载结构导致辨识信号信噪比低的问题。实验证明,所用方法得到的压电陶瓷迟滞模型能够有效地用于补偿校正压电陶瓷驱动器迟滞非线性动态带来的误差,通过前馈控制器可将压电陶瓷驱动器迟滞引起的镜面面形定位误差降低56.21%,有效地提升了系统性能。 展开更多

关键词 压电陶瓷驱动器 主动光学 PREISACH模型 迟滞补偿 前馈控制

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基于运动估计的波前畸变预测方法研究 被引量：1

5

作者 周鑫 李新阳 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第10期39-48,共10页

实际自适应光学控制系统中存在的时间延迟,导致校正器生成的校正面形与实际的波前畸变不匹配,产生校正滞后误差。基于大气冻结湍流假设,提出了一种基于运动估计的波前畸变预测方法,来补偿时间延迟带来的影响。方法具体采用模板匹配算法... 实际自适应光学控制系统中存在的时间延迟,导致校正器生成的校正面形与实际的波前畸变不匹配,产生校正滞后误差。基于大气冻结湍流假设,提出了一种基于运动估计的波前畸变预测方法,来补偿时间延迟带来的影响。方法具体采用模板匹配算法,根据参考帧和当前帧的波前复原图像进行大气湍流运动方向估计,然后对当前帧进行移动处理来实现对下一帧图像的预测。通过采用不同采样频率、不同横向风速度的仿真数据对比,评估预测方法的适用范围,讨论回溯帧数对预测效果的影响。也与采用最小递归二乘(RLS)模式预测方法的预测效果进行比较。仿真结果显示,在波前复原图像变化趋势较为明显的情况下,即横向风对大气湍流变化影响占主导地位时,方法表现更好,使得在天气较为恶劣的情况下仍能保持更佳的预测效果。最后使用实际天狼星观测数据对预测方法进行验证,整体仍保持预测效果。 展开更多

关键词 自适应光学 湍流预测 运动估计 波前校正

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太阳望远镜低时空频率波前像差校正技术

6

作者 赵思旻 顾乃庭 +4 位作者 黄林海 肖亚维 张兰强 程云涛 杜宗政 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期255-266,共12页

针对大口径太阳望远镜系统运行过程中由于静态位置失配误差、风载弯沉等准静态位置失配误差以及热变形等非失配误差引起的波前像差导致成像质量下降的问题,在对太阳望远镜系统波前像差时空分频的基础上,提出采用次镜刚体位移对太阳望远... 针对大口径太阳望远镜系统运行过程中由于静态位置失配误差、风载弯沉等准静态位置失配误差以及热变形等非失配误差引起的波前像差导致成像质量下降的问题,在对太阳望远镜系统波前像差时空分频的基础上,提出采用次镜刚体位移对太阳望远镜低时空频率波前像差校正的方法,建立起次镜刚体位移与像差校正量的关系,并通过数值仿真及实验验证了采用次镜刚体位移对上述来源像差的校正能力。数值仿真和实验结果表明:次镜刚体位移能够对望远镜系统运行过程中的低时空频率波前像差进行有效校正,其中,对位置失配误差校正后像差RMS值低于原值的9%,对非失配误差校正后像差RMS值低于原值的40%,对多源混合误差校正后像差RMS值低于原值的15%。 展开更多

关键词 成像系统 像差校正 灵敏度矩阵法 次镜 太阳望远镜

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基于反正切函数的步进电机位置闭环控制

7

作者 周文琳 钱俊璋 +1 位作者 蒋平 李欣 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期912-919,共8页

步进电机高精度闭环控制通常需要采用基于磁场定向控制,该方法需要步进电机的精确模型,然而步进电机具有强非线性,高精度模型难以获得。为了解决这一问题,提出了一种基于反正切函数的位置闭环脉冲频率控制方法。该方法不需要控制对象的... 步进电机高精度闭环控制通常需要采用基于磁场定向控制,该方法需要步进电机的精确模型,然而步进电机具有强非线性,高精度模型难以获得。为了解决这一问题,提出了一种基于反正切函数的位置闭环脉冲频率控制方法。该方法不需要控制对象的精确模型,调节参数具有明确的物理意义,可以根据控制需求确定调节参数。通过搭建试验平台对控制算法进行验证,试验结果表明,在跟踪正弦信号θ_(ref)=450sin(0.628 t)时,跟踪误差峰峰值(PV)与PI控制相比减少了近42%,有效提高了跟踪精度。该方法为步进电机位置闭环控制提供了一种新思路。 展开更多

关键词 步进电机 比例积分控制 位置闭环控制 反正切函数 脉冲频率控制

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基于全尺度Retinex算法的夜间图像去雾 被引量：11

8

作者 徐兴贵 杨平 刘永利 《微电子学与计算机》 CSCD 北大核心 2017年第7期132-136,共5页

提出了一种基于全尺度Retinex算法的夜间图像去雾处理模型.首先由暗原色先验理论估计图像的全局透射率,接着将透射率估计值映射为全尺度的环绕函数进而求取照度分量,最后基于Retinex原理进行去雾处理.实验结果表明,该方法能够有效地处... 提出了一种基于全尺度Retinex算法的夜间图像去雾处理模型.首先由暗原色先验理论估计图像的全局透射率,接着将透射率估计值映射为全尺度的环绕函数进而求取照度分量,最后基于Retinex原理进行去雾处理.实验结果表明,该方法能够有效地处理各种夜间非均匀照明条件下的有雾图,同时还能获得图像的全尺度透射率图信息. 展开更多

关键词 夜间图像 去雾 图像增强 图像复原 照明度

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基于B样条函数的快速波前复原 被引量：3

9

作者 陈浩 魏凌 +6 位作者 李恩德 何益 杨金生 李喜琪 樊新龙 杨泽平 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期57-66,共10页

从斜率复原波前是夏克-哈特曼波前传感器这一类斜率采样探测器的核心流程。传统的复原算法中,区域法对局部波前的复原效果好,但易受斜率噪声的影响,同时空间分辨率较低;模式法抗噪能力强,但没有精确复原局部波前的能力。本文提出了基于... 从斜率复原波前是夏克-哈特曼波前传感器这一类斜率采样探测器的核心流程。传统的复原算法中,区域法对局部波前的复原效果好,但易受斜率噪声的影响,同时空间分辨率较低;模式法抗噪能力强,但没有精确复原局部波前的能力。本文提出了基于B样条函数的快速复原算法,将波前展开为B样条曲面的线性组合,并将复原问题从斜率最小二乘问题转化为泊松方程,利用斜率的Taylor展开式估计散度,再通过超松驰迭代法进行快速求解。该方法将B样条函数的理论散度积分和实际散度估计分离,可以方便地扩展到不同阶次和不同节点数量的B样条基复原算法中。另外,通过改变散度估计的计算区域,可以灵活控制并平衡算法的局部复原能力和抗噪能力。对变形镜驱动器响应函数的测量实验表明,该方法具有较好的局部复原能力、抗噪能力和任意精度的空间分辨率。 展开更多

关键词 B样条 波前复原 哈特曼波前传感器

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一种用于光焦度计的椭圆中心快速计算方法 被引量：3

10

作者 魏凌 曾滔 +3 位作者 陆艳华 姜现坡 蔡留美 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第12期26-31,共6页

为使光焦度计对光斑质心计算时同时具备高精度和快速的速度,考虑到光焦度计中光斑可能存在变形、部分缺失或二次反射等问题,并且对光斑计算只需要其质心位置的参数,本文提出了一种适用于光焦度计的椭圆中心快速计算方法。该方法通过二... 为使光焦度计对光斑质心计算时同时具备高精度和快速的速度,考虑到光焦度计中光斑可能存在变形、部分缺失或二次反射等问题,并且对光斑计算只需要其质心位置的参数,本文提出了一种适用于光焦度计的椭圆中心快速计算方法。该方法通过二值数学形态学提取光斑的边缘,再通过改进的RANSAC方法去除错误的边缘点以进行椭圆拟合,最后根据拟合后的椭圆表达式的系数直接计算椭圆的中心坐标,即光斑的质心。实验结果表明,该椭圆中心计算方法在光焦度计的使用中同时具有较快的计算速度和Hough变换一样高的精度0.01D,适合实际应用。 展开更多

关键词 光焦度计 二值形态学 RANSAC 椭圆中心计算

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哈特曼波前传感器的自动孔径搜索与匹配方法

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作者 魏凌 杨金生 +5 位作者 史国华 王飞 饶学军 蔡留美 姜现坡 张雨东 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期31-35,共5页

为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参... 为了使夏克-哈特曼波前传感器(SHWFS)能保证精度的同时又能获得更大的动态范围,介绍了一种用于SHWFS的自动子孔径搜索与匹配算法。该方法在实施时,先根据待测量图像计算背景阈值,然后以减阈值后的图像中心位置的一个光斑为参考光斑的参考中心,按图像的横、纵方向依次搜索其它光斑点,接着将搜索的结果拼接起来得到所有孔径的分布,最后根据两幅图像得到的各自的子孔径分布按横、纵方向平移进行配准,以达到最优的匹配结果。文中利用实验对本论文提出的方法进行了验证。结果表明,本文提出的方法能够实现SHWFS的子孔径搜索与匹配,提高哈特曼的动态范围。 展开更多

关键词 自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 子孔径

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螺旋传动式驱动器的爬行运动分析

12

作者 张俊波 张学军 张雨东 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期62-67,99,共7页

依据应用于能动光学系统中的螺旋传动式驱动器,建立了螺旋传动系统中螺纹副的物理模型;由螺纹副之间的摩擦类型,推导出其运动的动力学表达式,详细分析了螺纹副的爬行运动,以及爬行运动发生的判据函数,同时分析了螺纹副各个参数对爬行运... 依据应用于能动光学系统中的螺旋传动式驱动器,建立了螺旋传动系统中螺纹副的物理模型;由螺纹副之间的摩擦类型,推导出其运动的动力学表达式,详细分析了螺纹副的爬行运动,以及爬行运动发生的判据函数,同时分析了螺纹副各个参数对爬行运动发生的影响。通过对实际螺旋传动系统中的螺纹副进行建模,利用所推导的动力学表达式对其进行分析和优化,同时运用Simulink软件对同一系统进行建模和分析,二者得出相一致的结果。 展开更多

关键词 驱动器 爬行 判据函数 SIMULINK

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大行程变形镜有限元分析 被引量：5

13

作者 杜荣清 张小军 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期30-34,共5页

针对自适应光学系统对变形镜行程的更高要求,本文对提高变形镜行程技术进行了分析,提出了一种解决变形镜大行程的方法:匹配、优化变形镜的结构参数;利用有限元软件分析了该结构的各参数对变形镜主要性能指标:最大变形量、交连值及最大... 针对自适应光学系统对变形镜行程的更高要求,本文对提高变形镜行程技术进行了分析,提出了一种解决变形镜大行程的方法:匹配、优化变形镜的结构参数;利用有限元软件分析了该结构的各参数对变形镜主要性能指标:最大变形量、交连值及最大应力等的影响。根据分析结果,利用有限元分析方法对一自适应光学望远镜所用变形镜的镜面、驱动器结构参数进行了匹配与优化,结果表明:在现有工艺与技术基础上,通过匹配与优化变形镜的结构参数可大幅提高其行程。 展开更多

关键词 变形镜 大行程 有限元分析

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基于离焦光栅的单帧深度学习相位反演算法 被引量：2

14

作者 邱学晶 赵旺 +3 位作者 杨超 程涛 王帅 许冰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期11-18,共8页

针对目前相位差法收敛速度慢以及需要CCD在焦面以及离焦面多次测量的问题,提出了基于离焦光栅的单帧深度学习相位反演算法。该算法用离焦光栅对入射波前进行调制,可同时在透镜焦平面上获得正负离焦以及焦面远场光强分布;此外算法引入卷... 针对目前相位差法收敛速度慢以及需要CCD在焦面以及离焦面多次测量的问题,提出了基于离焦光栅的单帧深度学习相位反演算法。该算法用离焦光栅对入射波前进行调制,可同时在透镜焦平面上获得正负离焦以及焦面远场光强分布;此外算法引入卷积神经网络替代原有的多次扰动寻优过程,波前复原算法耗时大大降低。仿真结果表明:算法可根据单帧透镜焦面远场光强分布实现高精度快速波前复原,残差波前的均方根为入射波前均方根的6.7%,算法进行一次波前复原所需时间可小于0.6 ms。 展开更多

关键词 波前复原 离焦光栅 卷积神经网络 相位差法

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大口径地基太阳望远镜温度传感器标定方法

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作者 闫智武 顾乃庭 饶长辉 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期588-596,共9页

热控系统是大口径地基太阳望远镜的重要组成部分,它能最大限度地减小主镜面的视宁度效应和内部视宁度效应。在热控系统中,温度传感器是监控主镜表面、热光阑表面和环境真实温度的“眼睛”,因此,其精度对热控系统乃至整个望远镜的性能均... 热控系统是大口径地基太阳望远镜的重要组成部分,它能最大限度地减小主镜面的视宁度效应和内部视宁度效应。在热控系统中,温度传感器是监控主镜表面、热光阑表面和环境真实温度的“眼睛”,因此,其精度对热控系统乃至整个望远镜的性能均有影响。针对现有商用传感器精确度不高、零点和响应曲线随时间变化而变化等缺陷,在将其组装入太阳望远镜之前,必须先对其进行标定。本工作采用一元线性回归的标定方法,通过修正传感器的响应曲线,从而提高传感器的测量精度。建立相应的实验装置,验证了该标定方法的可行性和有效性。验证结果表明,温度传感器的测量误差由1.5 ℃以上降低到0.05 ℃以下,可以满足大型地基太阳望远镜热控制系统的要求。 展开更多

关键词 自适应光学 温度传感器 标定方法 测量精度 太阳望远镜 热控系统

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