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自适应光学由于能够显著提高空间分辨率,因而在天文观测领域得到了广泛的应用。其中太阳活动和人类关系最为密切,对地球天气、太空环境以及电磁环境都有着直接影响,所以采用自适应光学技术对太阳活动及其规律的研究,是天文学中的一个重要的研究方向。与应用于恒星观测的夜天文自适应光学技术相比,对太阳表面低对比度扩展目标(太阳表面米粒结构或太阳黑子)的观测校正一直是自适应光学中的难点:需要自适应光学系统的“大脑”--电子系统能够满足大计算量、高实时性的苛刻要求。因此,利用高速发展的数字信号处理技术,设计出符合需求的电子系统是自适应光学领域的一个极具研究价值的热点课题。
本论文在理论研究和实践探索的基础上,设计并实现了可以应用于低对比度扩展目标的自适应光学电子系统。论文主要工作如下:
首先,论文分析了目前自适应光学系统中采用的几种主要算法。通过对比分析,选择了针对太阳自适应光学的互相关因子并行计算方法。基于该算法,引出电子系统的设计方案。
接下来,论文从系统架构选取、具体板卡硬件和逻辑设计、关键性技术研究等多个角度出发,详细地描述了自适应光学电子系统的设计:该电子系统基于阵列DSP和FPGA协同工作架构,包括高阶波前处理系统和低阶相关跟踪系统两大部分,按照功能可划分为图像采集分发板、数据计算处理板、控制输出板、高速数模转换板、相关跟踪器板卡等多个模块。围绕电子系统的设计,论文研究了包括海量高速数据通信技术、同步技术、系统扩展性、接口技术以及软件支撑等关键性技术。这一部分是论文的主体和创新点部分。
最后,论文介绍了将自适应光学电子系统应用到整体系统实验平台后,取得的一些阶段性结果。实验结果表明:电子系统能够满足预先设计的要求。该电子系统具有较好的灵活性、通用性和扩展性。
设计匹配自适应光学系统的电子系统,是一个很值得探讨的话题。希望本论文的工作能够为中国自适应光学的发展提供一点有益的帮助。