面向大规模系统的具有递归 Toeplitz 重构器结构的快速迭代层析波前估计
天体物理仪器与方法
2018-08-01 v1
摘要
层析波前重构是未来地基巨型分段镜望远镜（GSMT）激光辅助层析自适应光学（AO）系统实现湍流诱导波前像差实时校正的主要计算瓶颈，因其自由度数量 N（即来自波前传感器（WFS）的测量数）空前庞大。本文给出了一种最小均方误差（MMSE）层析波前重构的高效实现，主要适用于某些不需要多共轭的 AO 系统类别，如激光层析 AO（LTAO）、多目标 AO（MOAO）和地基层 AO（GLAO）系统，但也可应用于多共轭 AO（MCAO）系统。本工作将 R. Conan [ProcSPIE, 9148, 91480R (2014)] 的工作扩展到使用自然导星与激光导星的多波前层析情形。新实现利用了 MMSE 重构器中协方差矩阵的 Toeplitz 结构，使得整体实时复杂度为 O(N log N)，而原始直接使用向量-矩阵乘法的实现为 O(N^2)。我们表明，对于欧洲极大望远镜激光层析 AO 系统，基于 Toeplitz 的算法相比一种著名的基于稀疏的层析重构可带来 60 nm rms 波前误差的改善，但达到合适性能所需的迭代次数仍超出实时系统所能承受的范围，以跟上时变湍流。
引用
@article{arxiv.1806.07938,
title = {Fast Iterative Tomographic Wave-front Estimation with Recursive Toeplitz Reconstructor Structure for Large Scale Systems},
author = {Yoshito H. Ono and Carlos Correia and Rodolphe Conan and Leonardo Blanco and Benoit Neichel and Thierry Fusco},
journal= {arXiv preprint arXiv:1806.07938},
year = {2018}
}
备注
16 pages, 17 figures, Paper accepted for publication in "Journal of the Optical Society of America A"