基于随机并行梯度下降算法的自适应光学实时并行处理机

基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿光束中存在的波前畸变。但由于算法收敛速度的影响, 在一定程度上限制了SPGD在自适应光学系统中的应用。在对SPGD控制算法分析的基础上, 充分提取和发掘算法内在的并发性, 采用流水线和并行处理技术, 设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)加数字信号处理器(DSP)的单指令流多数据流(SIMD)结构实时并行处理机, 实现了SPGD控制算法由表达层到结构层的优化映射。该处理机应用在激光光束净化自适应光学系统中, 同时实现了对变形镜和倾斜镜的控制。实验结果表明, 采用基于SPGD算法自适应光学实时并行波前处理机具有很快的收敛速度, 可以有效地校正激光出光过程中的光束波前相差和光束漂移误差。