基于FPGA的SPGD自适应光学控制平台研究

【摘要】在对天文目标进行成像观测时，大气湍流效应会使波动相位发生畸变，并可能导致相位严重退化，从而给成像带来很大困难。自适应光学系统是通过实时自动改善光波波前质量实现对光波静态相差和动态相差的校正。随机并行梯度下降（StochasticParallelGradientDescent:SPGD）算法是近年来发展的一种新型优化算法，通过对所有变量施加随机扰动来测量各变量梯度估计的梯度下降算法。它不依赖波前相差检测，而是通过直接优化系统性能评价函数实现对波前畸变的校正。基于SPGD算法的自适应光学系统不仅简化了系统结构，节约了成本，而且因SPGD算法收敛速度快，精度高等优势，使得基于SPGD算法的波前校正技术成为了自适应光学领域的研究热点。首先，本文对自适应光学原理、发展现状、SPGDAO(自适应光学)系统进行了阐述，详细介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理，并分析了影响SPGD算法收敛速度的因素，给出了系统性能评价函数选取的方法及对校正效果的影响。其次，基于SPGD算法在波前畸变校正上的优势，设计了基于现场可编程门阵列（FPGA）的自适应光学波前控制平台。设计采用AlteraFPGA作为算法控制器，详细介绍了该平台各功能模块的硬件电路设计流程和工作原理，完成了系统的程序设计和仿真，并给出了各程序设计方法。
【作者】张超；
【导师】李洪文；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】SPGD；自适应光学；FPGA；硬件设计；

【参考文献】
[1]蒋楠,赵嵩正,吴楠.服务知识获取模式对服务创新绩效影响研究——以服务型制造企业为例[J].科技进步与对策.
[2]陈昕.国有企业绩效薪酬激励体系的改革和完善[D].西南大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[3]李平.震后救援现场通讯构架及信息流向的研究[D].成都理工大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[4]朱星.从国际纳米技术标准的推出看科技新词语的选用[J].物理,2013,06:424-429.
[5]尹万建.汽车空气弹簧悬架系统的非线性动力学行为研究[D].北京交通大学,2007.
[6]樊欣.机械拉伸对成骨细胞基因表达及可变剪接的研究[D].重庆大学,生物医学工程,2014,硕士.
[7]袁晓博.晚新近纪南海西北缘板内玄武岩基本特征研究[D].中国地质大学（北京）,海洋地质,2014,硕士.
[8]张星慧.几类非线性系统的控制问题研究[D].曲阜师范大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[9]吴龙国.基于高光谱成像技术的灵武长枣常见缺陷无损检测研究[D].宁夏大学,食品加工与安全（专业学位）,2014,硕士.
[10]李欣慧.论对大型零售商收取通道费的法律规制[D].首都经济贸易大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[11]朱佳娜.降酸酵母筛选及其在黑莓果酒发酵中应用[D].南京农业大学,食品科学,2012,硕士.
[12]付力.初一学生方程问题解决中问题表征的差异性研究[D].首都师范大学,学科教学,2014,硕士.
[13]任全伟.两类四阶微积分方程的数值解研究[D].华侨大学,基础数学,2013,硕士.
[14]王海平,盛维江,周玉珍.CNC500t×2500mm上辊万能式三辊弯板机[J].一重技术.2001(Z1)
[15]邵海洋.铝/空气电池用Al-Ga/In-Mg-Sn-Si阳极材料研究[D].河南科技大学,材料学,2013,硕士.
[16]沈彩霞.广义的Davey-Stewartson方程的Cauchy问题[D].河北大学,基础数学,2002,硕士.
[17]陈燕婷.二元转型增长视角下农村金融发展的绩效研究[D].浙江理工大学,产业经济学,2013,硕士.
[18]宋兴原.我国手机分销企业营销策略研究[D].首都经济贸易大学,企业管理,2013,硕士.
[19]马临科.冠心宁注射液质量评价及标准研究[D].浙江大学,药学,2013,硕士.
[20]徐英杰.上市公司财务风险控制研究[D].山东建筑大学,技术经济及管理,2013,硕士.
[21]白鑫,翟滢皓,邢妍,张勇.石墨烯/聚合物复合材料的研究[A].中国化学会高分子学科委员会.2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C].中国化学会高分子学科委员会:,2011:1.
[22].本期读者[J].世界建筑,2014,05:128-129.
[23]李巧莉.中美领导人校园演讲中概念隐喻的比较研究[D].西安工业大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[24]李正华.超高密度磁记录用硬盘核心磁性器件的微磁学分析[D].兰州大学,2009.
[25]刘希慧.奥巴马政府的网络安全战略研究[D].湖南师范大学,国际政治,2014,硕士.
[26]仇栾知子.西安地区种植屋面的建筑节能效应研究[D].西安建筑科技大学,建筑技术科学,2013,硕士.
[27]袁莉.“人文”视野下的教师角色转换[D].四川师范大学,课程与教学论,2004,硕士.
[28]李安娜.超超临界钢烟侧腐蚀研究[D].大连理工大学,材料表面工程,2013,硕士.
[29]张远银,王天奇,苏玉平,孙赞东,方乐华,史忠生,何巍巍,白洁.苏丹Melut盆地扇体识别方法[J].石油地球物理勘探,2012,S1:35-39+164-165+162.
[30]史姗姗.论我国食品安全法律规制体系的改革[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[31]乔羽.新《巴塞尔协议》下我国国有商业银行资本管理问题研究[D].首都经济贸易大学,政治经济学,2004,硕士.
[32]翟玉强.地方科研院所企业化运作研究[D].西安建筑科技大学,技术经济及管理,2004,硕士.
[33]徐宁.基于局部特征的目标自动识别的研究[D].中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）,光学工程,2012,硕士.
[34]冯云.消费者价值分布图解法及其在家居市场品牌定位中的应用[D].东华大学,国际贸易,2004,硕士.
[35]江霞.文学阅读教学与学生的个性培养[D].华中师范大学,学科教学论,2003,硕士.
[36]余荣杰.130m八七桁架多功能造桥机设计方案的研究[D].华东交通大学,机械电子工程,2013,硕士.
[37]刘琨.跨国公司无形资产转让定价避税及其调整研究[D].广东外语外贸大学,会计学,2013,硕士.
[38]陈浩杰.周期阻尼薄板结构声辐射特性研究[D].湖北工业大学,机械制造及自动化,2013,硕士.
[39]吴丹.基于档案管理视角的网站保存研究[D].黑龙江大学,档案学,2013,硕士.
[40]黄芳.浅析我国企业应如何运用FFA对国际油轮运价波动进行风险控制[D].复旦大学,金融学,2012,硕士.
[41]韩文娟.在作文课外培养高中生的写作能力[D].内蒙古师范大学,学科教学（专业学位）,2012,硕士.
[42]王润球,徐彦儒,郑湘明.依托“亚包中心”,建立我国包装经济发展的研究基地[J].中国包装.2002(05)
[43]姚辉.磷脂微胶囊制备技术的研究[D].大连理工大学,化学工程,2004,硕士.
[44]刘东,杨毅,石莉.数据挖掘在银行信贷登记咨询系统中的应用[J].金融电子化,2004,04:40-42+46.
[45]刘明俊.冲落式坐便器冲水过程数值模拟的初步研究[D].广东工业大学,材料加工工程,2004,硕士.
[46]张顺凯.GFRP腰梁在基坑支护中的应用及对锚索预应力损失的影响[D].青岛理工大学,岩土工程,2012,硕士.
[47]王军,曹桂兴,于洪喜.星载Ku频段混频器研制[J].空间电子技术.1999(02)
[48]董辉,吴习宇,余建桥.基于遗传BP神经网络的数据挖掘系统设计[J].农业网络信息,2004,06:7-10.
[49]张晓燕.基于交通波理论的典型交通事件下拥堵蔓延消散模型[D].北京交通大学,2014.
[50]孙婷.延川供水管线长距离压力输水系统最佳运行工况和水锤防护方案计算分析[D].长安大学,建筑与土木工程（专业学位）,2013,硕士.