面向 ELT 级仪器的 MCAO 与 LTAO 实时控制器的多核 CPU 原型

我们提出了一种用于极大望远镜（ELT）级自适应光学（AO）实时控制（RTC）的多核 CPU 架构，支持多共轭 AO（MCAO）和激光层析 AO（LTAO）模式。MCAO 和 LTAO 与更常规的单共轭（SCAO）模式的不同之处在于需要更多的波前传感器（WFS）测量和更多的变形镜以实现更宽的校正视场，进一步增加了 ELT 级 AO 的计算需求。我们展示了基于 CPU 的 AO RTC 首先以 SCAO 模式运行的结果，使用 Shack-Hartmann 或 Pyramid 式 WFS 处理，然后以 MCAO 模式和 LTAO 模式运行，采用拟议的 ELT 仪器 MAORY 和 HARMONI 的规格。所有结果均使用基于 CPU 的相机模拟器通过 UDP 数据包收集，以更好地展示 RTC 软件的像素流与流水线。我们展示了在 MCAO 和 LTAO 模式下切换参数、流传输遥测和隐式伪开环控制（POLC）计算的影响。我们使用 Shack-Hartman 处理的 ELT 级 SCAO 设置实现了 < 600$\mu$s 的延迟，使用 SCAO Pyramid WFS 处理实现了 < 800$\mu$s 的延迟。我们表明，我们的 MCAO 和 LTAO 多核 CPU 架构可实现 < 1000$\mu$s 的全系统延迟，且抖动 < 40$\mu$s RMS。我们发现，基于 CPU 的 AO RTC 架构在 ELT 级 AO 系统中具有良好的性能、灵活性与可维护性组合。