對地面層自適應(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測量大氣湍流對系統(tǒng)的影響。針對多顆激光導(dǎo)引星應(yīng)當(dāng)如何排布的問題,本文采用簡化的地面層自適應(yīng)光學(xué)幾何模型作為系統(tǒng)性能評價函數(shù),通過遺傳算法優(yōu)化獲得不同湍流廓線下導(dǎo)引星的最優(yōu)分布。同時,采用多進(jìn)程、Numba庫和多線程提高海量大氣湍流廓線下對整個系統(tǒng)性能的估計速度。利用上述方法,以一個視場為14′的地面層自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)為例,用實測的大氣湍流廓線數(shù)據(jù)分析了不同天文觀測臺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)計最優(yōu)位置均呈中心一顆或角半徑接近視場邊緣的正多邊形分布;不同臺址下的導(dǎo)引星最優(yōu)位置分布差異明顯;大氣湍流廓線測量的空間分辨率直接影響系統(tǒng)性能評價結(jié)果:其測量結(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)引星同時采樣同一位置波面時，每顆導(dǎo)引星對波前測量的貢獻(xiàn)度。本文....

圖2遺傳算法流程圖

導(dǎo)引星位置數(shù)據(jù)的變異方式采用實值突變，同時為了避免變異過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程

圖3遺傳算法中染色體的重組過程

圖2遺傳算法流程圖3.2.3適應(yīng)度計算

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)果和計算時間息息相關(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，但是運算時間也越長。本文主要考慮多個....

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