發(fā)布時(shí)間：2024-02-22 19:36

　　對(duì)地面層自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)而言,多采用呈正多邊形排列的多顆激光導(dǎo)引星星座作為參考來(lái)測(cè)量大氣湍流對(duì)系統(tǒng)的影響。針對(duì)多顆激光導(dǎo)引星應(yīng)當(dāng)如何排布的問(wèn)題,本文采用簡(jiǎn)化的地面層自適應(yīng)光學(xué)幾何模型作為系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)函數(shù),通過(guò)遺傳算法優(yōu)化獲得不同湍流廓線下導(dǎo)引星的最優(yōu)分布。同時(shí),采用多進(jìn)程、Numba庫(kù)和多線程提高海量大氣湍流廓線下對(duì)整個(gè)系統(tǒng)性能的估計(jì)速度。利用上述方法,以一個(gè)視場(chǎng)為14′的地面層自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)為例,用實(shí)測(cè)的大氣湍流廓線數(shù)據(jù)分析了不同天文觀測(cè)臺(tái)址下湍流廓線與最優(yōu)位置分布的關(guān)系。研究結(jié)果表明,同一臺(tái)址下不同數(shù)目導(dǎo)引星的最優(yōu)位置分布差異不大,其統(tǒng)計(jì)最優(yōu)位置均呈中心一顆或角半徑接近視場(chǎng)邊緣的正多邊形分布;不同臺(tái)址下的導(dǎo)引星最優(yōu)位置分布差異明顯;大氣湍流廓線測(cè)量的空間分辨率直接影響系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)結(jié)果:其測(cè)量結(jié)果中的等效層數(shù)越多,導(dǎo)引星位置分布越接近規(guī)則的多邊形。

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【部分圖文】：

圖1地面層自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)簡(jiǎn)化幾何模型圖

在高度為h的大氣湍流層，設(shè)該層的WF為Φ(h)，即：其中：Φde、Φfal分別為N個(gè)激光導(dǎo)引星各自在該層目標(biāo)區(qū)域之內(nèi)和區(qū)域之外產(chǎn)生的WF之和，Φoverlap為所有導(dǎo)引星在目標(biāo)區(qū)域之內(nèi)重疊產(chǎn)生的WF之和。C為多顆激光導(dǎo)引星同時(shí)采樣同一位置波面時(shí)，每顆導(dǎo)引星對(duì)波前測(cè)量的貢獻(xiàn)度。本文....

圖2遺傳算法流程圖

導(dǎo)引星位置數(shù)據(jù)的變異方式采用實(shí)值突變，同時(shí)為了避免變異過(guò)程中使解陷入局部最優(yōu)解，變異概率不宜太大，本文選為0.1，其變異示意圖如圖4所示，圖中共有三個(gè)坐標(biāo)值發(fā)生了變異，將變異后的坐標(biāo)重新作為下一輪的父代坐標(biāo)。圖3遺傳算法中染色體的重組過(guò)程

圖3遺傳算法中染色體的重組過(guò)程

圖2遺傳算法流程圖3.2.3適應(yīng)度計(jì)算

圖5遺傳算法中不同子種群數(shù)目的收斂效果

子種群數(shù)目的多少與最優(yōu)解的結(jié)果和計(jì)算時(shí)間息息相關(guān)。圖5表示了不同子種群數(shù)目迭代了100次的收斂情況，圖中不同顏色曲線依次代表子種群數(shù)目為20,30,40,50,100，不同數(shù)目的計(jì)算在60代附近都達(dá)到收斂狀態(tài)。雖然子種群數(shù)目越多，信息增益越大，但是運(yùn)算時(shí)間也越長(zhǎng)。本文主要考慮多個(gè)....

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