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题名:
高分辨力成像自适应光学系统中倾斜跟踪回路性能研究
作者: 吴碧琳
学位类别: 博士
答辩日期: 2007-06-03
授予单位: 中国科学院光电技术研究所
授予地点: 光电技术研究所
导师: 张雨东
关键词: 自适应光学 ; 跟踪回路 ; 倾斜跟踪处理机 ; 大气湍流外尺度 ; 倾斜噪声 ; 误差 ; 多级串联
学位专业: 光学工程
中文摘要: 自适应光学系统的倾斜跟踪回路用于校正大气湍流扰动及望远镜抖动引起的整体倾斜误差,是自适应光学一个重要组成部分。倾斜跟踪回路由倾斜探测器、倾斜控制器和倾斜校正器组成。本文从新型倾斜跟踪处理机的研制和倾斜跟踪回路性能分析两个方面进行了深入的研究与实践。本文首先在分析倾斜跟踪处理机基本任务基础上,研究开发了基于PCI总线以Ti公司推出的浮点DSP芯片C6701为核心处理器,采用DSP+FPGA+CPLD的紧耦合可重构互连体系结构的硬件平台。并在此硬件平台上实现了质心跟踪算法和PID控制算法,从而使倾斜跟踪回路闭环。软件平台方面,开发了基于Windows平台下的倾斜跟踪回路图形界面监控软件,实现了Windows平台下监控图像的准实时显示,高帧频图像数据的实时采集和存储,控制台的图形化用户界面。其中基于PLX SDK的驱动程序实现了图形界面监控软件与倾斜跟踪处理机硬件平台与监控主机的通讯。此新型倾斜跟踪处理机的成功开发降低了倾斜跟踪处理机的延时,并提高了监控主机与倾斜跟踪处理机数据传输速速度。同时在体系结构、任务分配、功能实现等方面都有了显著的提高和改进,实现了平台的全面升级。 本文分析了大气湍流外尺度对倾斜跟踪回路跟踪精度的影响。首先详细推导了大气湍流外尺度和G倾斜功率谱的关系式,其次分析大气湍流外尺度对跟踪残差的影响,并基于云南天文台1.2m望远镜给出了数值计算结果。数值计算结果表明低频段G倾斜和残差随着外尺度的增加而增加;同时在外尺度一定的情况下,G倾斜和残差基本保持不变。高频段外尺度对G倾斜以及残差的影响可以忽略不计。本文提出了应用闭环残余倾斜数据重构开环倾斜数据,并用闭环倾斜数据和重构的开环倾斜数据分析系统噪声误差、开环误差以及闭环误差的新方法,并将此方法应用于1.2m望远镜自适应光学系统第一级跟踪回路以及第二级跟踪回路的性能分析。此方法解决了开环倾斜数据和闭环倾斜数据不是同一时刻数据的问题,同时剔除了噪声误差对开环误差以及闭环误差的影响。针对大口径望远镜自适应光学系统对系统跟踪误差的要求,本文分析并比较了单级、两级和三级串联跟踪回路的性能,详细推导了两级跟踪回路串联以及三级跟踪回路串联的跟踪残余误差与每级跟踪回路的闭环带宽的函数关系式,并给出了计算结果。
语种: 中文
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.ioe.ac.cn/handle/181551/212
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吴碧琳. 高分辨力成像自适应光学系统中倾斜跟踪回路性能研究[D]. 光电技术研究所. 中国科学院光电技术研究所. 2007.
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