基于GPU的961单元自适应光学系统波前处理器设计及其动态性能

杨乐强; 王建立; 姚凯男; 李宏壮; 陈璐; 邵蒙

doi:10.37188/OPE.20223023.3004

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基于GPU的961单元自适应光学系统波前处理器设计及其动态性能

更新时间：2022-12-20

- 基于GPU的961单元自适应光学系统波前处理器设计及其动态性能
- Design and dynamic performance of wavefront processor for 961 element adaptive optics system based on GPU
- 光学精密工程 2022年30卷第23期页码：3004-3012
- 作者机构：
  
  中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春 130033
- 作者简介：
  
  [ "杨乐强（1994-），男，吉林白山人，博士，助理研究员，2015年于中国科学技术大学获得学士学位，2020年于中国科学院大学获得博士学位，主要从事自适应光学波前处理技术方面的研究。E-mail： yanglq23@126.com" ]
  [ "邵蒙（1992-），男，吉林长春人，博士，2020年于中国科学院大学获取博士学位，主要从事望远镜光电跟踪控制及电子学设计方面的研究。E-mail： shaomeng0431@163.com" ]
- 基金信息：
  
  国家重点研发计划资助项目(2021YFF0700704)
- DOI：10.37188/OPE.20223023.3004
  中图分类号： TP394.1;TH691.9
- 收稿日期：2022-09-29，
  
  修回日期：2022-11-08，
  
  纸质出版日期：2022-12-10
- 稿件说明：
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杨乐强,王建立,姚凯男等.基于GPU的961单元自适应光学系统波前处理器设计及其动态性能[J].光学精密工程,2022,30(23):3004-3012.

YANG Leqiang,WANG Jianli,YAO Kainan,et al.Design and dynamic performance of wavefront processor for 961 element adaptive optics system based on GPU[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(23):3004-3012.
杨乐强,王建立,姚凯男等.基于GPU的961单元自适应光学系统波前处理器设计及其动态性能[J].光学精密工程,2022,30(23):3004-3012. DOI： 10.37188/OPE.20223023.3004.

YANG Leqiang,WANG Jianli,YAO Kainan,et al.Design and dynamic performance of wavefront processor for 961 element adaptive optics system based on GPU[J].Optics and Precision Engineering,2022,30(23):3004-3012. DOI： 10.37188/OPE.20223023.3004.

摘要

为了满足4 m级地基大口径光学望远镜千单元自适应光学系统的波前处理规模、速度以及控制带宽要求，研究了基于GPU的千单元级自适应光学系统高速波前处理器。介绍了自适应光学系统波前处理方法，并详细论述了基于GPU的波前处理架构的实现与优化方法。最后，通过湍流模拟器进行桌面模拟实验，得到961单元自适应光学系统的动态性能。实验结果表明：基于GPU的961单元自适应光学系统在采样频率为1 500 Hz时，系统0 dB残余误差抑制带宽能够达到100 Hz，满足4 m级地基大口径光学望远镜自适应光学系统的应用需求。

Abstract

In order to meet the wavefront processing scale， speed， and control bandwidth requirements of the thousand-element adaptive optics system of the 4-m-level ground-based large-aperture optical telescope， a GPU-based high-speed wavefront processor for the adaptive optics system is examined. The wavefront processing method of the adaptive optics system is introduced， and the realization and optimization methods of the GPU-based wavefront processing architecture are discussed. A testbed simulation experiment is performed using a turbulence simulator， in order to analyze the dynamic performance of the 961-unit adaptive optics system. The experimental results show that when the sampling frequency of the 961-unit adaptive optics system is 1 500 Hz， the 0 dB residual error rejection bandwidth of the system can reach 100 Hz. This rejection bandwidth value meets the application requirements of the 4-m optical telescope adaptive optics system.

关键词

Keywords

references

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