[发明专利]一种自适应光学系统部分失效故障的通用处理方法

说明书

本发明提供了一种自适应光学系统部分失效故障的通用处理方法，在波前复原的计算过程中，常规方法认为自适应光学系统的传感器子孔径和变形镜驱动器全部有效，因此不能处理自适应光学系统部分失效引起系统工作不稳定的问题。该自适应光学系统部分失效故障的通用处理方法采用对角开关阵描述自适应光学系统的部分失效的情况，可以很好的解决上述问题，且本方法简单方便，通用性好，灵活性高，可应用于多种自适应光学系统孔径缺光和变形镜驱动器失效的情况。

技术领域

本发明涉及属于波前控制技术领域，具体涉及一种自适应光学系统部分失效故障的通用处理方法。

背景技术

波前复原技术是波前控制技术的重要分支，特点是采用波前探测器的子孔径斜率信号计算波前校正器件的驱动电压信号。

常规的波前复原技术主要有区域法(张强，姜文汉和许冰，“用于Hartmann-shack波前探测器的区域法算法研究”，强激光与粒子束，10(2)，1998)、模式法(李新阳，王春红，鲜浩等，“自适应光学系统的实时模式复原算法”，强激光与粒子束，14(1)，2002)和直接斜率法(李新阳，王春红，鲜浩，姜文汉，“直接斜率波前控制算法的模式校正效果分析”，光学学报，21(1)，2001)等，这些方法均认为所有波前探测器的子孔径和波前校正器驱动器有效，在设计状态工作时，可以取得非常满意的结果，但其主要缺欠的是当传感器子孔径缺光或者驱动器失效时，系统的控制电压将会发散，不能稳定工作。新方法提出采用对角开关阵M和N描述自适应光学系统传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效，采用0-1故障模型建模，可以有效的在计算复原矩阵时，通过增加对角开关阵M和N的运算，保证系统在工作时的稳定性。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种自适应光学系统部分失效的通用处理方法，通过0-1故障模型对自适应光学系统传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效的状况进行建模，并在复原算法中，增加对角开关阵M和N的运算。本发明可以很好的处理自适应光学系统传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效的情况，且简单方便，通用性好，灵活性高，可保证系统在传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效情况下的工作稳定性。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种自适应光学系统部分失效的通用处理方法，通过0-1故障模型对传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效进行建模，模型化了该问题，从而提高了方法的通用性和灵活性，可以对任意的传感器子孔径缺光和变形镜驱动器失效的情况进行处理。在复原矩阵的运算过程中，增加了两个对角开关阵M和N的运算，对角元素只有0和1，对角开关阵M和N很容易获得，因此工程应用很方便，具体的实现步骤如下：

步骤1：将变形镜驱动器和传感器子孔径按顺序进行编号；

步骤2：在全部有效通光口径下，依次有序测量直接斜率矩阵D，获得系统控制电压u和传感器斜率输出y之间的映射关系为：

y＝Du

步骤3：找出自适应光学系统中失效驱动器的编号和缺光子孔径的编号，并依据驱动器和子孔径编号和布局关系，确定对角开关阵M和N，其中，M和N由传感器子孔径个数和驱动器个数确定，对角元素值由缺光子孔径编号与失效驱动器编号确定；

步骤4：令D'＝MDN，并对矩阵D'求广义逆矩阵D'⁺，则系统经过处理的复原矩阵R即为广义逆矩阵D'⁺，反应了斜率与电压的映射关系统；

步骤5：将复原矩阵R代入系统中，即可以计算残差电压。

其中，该方法不仅适用于由通光口径变化引起的子孔径缺光和驱动器失效的情况，也适用于单个或者多个子孔径缺光或驱动器失效的情况。

其中，对于传感器子孔径缺光和驱动器失效，采用0-1故障模型描述。