[发明专利]一种基于生成对抗网络的信道模拟方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种基于生成对抗网络的信道模拟方法及装置，通过将指定类型的噪声数据输入预先训练得到的生成对抗网络模型中，得到第一相位差系数，其中，生成对抗网络模型基于多个具有指定类型的噪声数据以及第二相位差系数训练得到；根据第一相位差系数以及第一相位差系数与相位屏的预设对应关系，确定与第一相位差系数对应的相位屏；根据相位屏，确定大气湍流模拟结果。经过生成对抗网络模型得到的第一相位差系数的分布接近于第二相位差系数的分布，使得得到的与第一相位差系数对应的相位屏和实际光束相位值之间的差距变小，从而提高了大气湍流模拟的精度，这有助于减少大气湍流对光束传输质量的影响。

技术领域

本发明涉及自适应光学技术领域，特别是涉及一种基于生成对抗网络的信道模拟方法及装置。

背景技术

当光束通过大气时，大气湍流导致的折射率的变化会引起光束的波前相位畸变，这样的波前相位畸变会降低光束的传输质量。而自适应光学系统可以补偿由大气湍流造成的波前相位畸变，并且模拟大气湍流是设计与调试自适应光学系统的重要部分。因此，通过模拟大气湍流可以在一定程度上减少大气湍流对光束传输质量的影响。

由于大气湍流对光束传输质量的影响主要体现在相位上，所以对大气湍流的模拟过程可以看作相位屏的生成过程。目前可以通过以下方法对大气湍流进行模拟：先根据物理模型得到大气湍流折射率功率谱，再通过大气湍流折射率功率谱得到相位屏。

但是，由于上述物理模型的假设比较理想，因此通过上述方法得到的相位屏和实际光束的相位值之间仍然存在一些差距，导致相位屏的精确度低，从而无法起到减少大气湍流对光束传输质量影响的作用。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基于生成对抗网络的信道模拟方法及装置，以实现减少大气湍流对光束传输质量的影响。具体技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于生成对抗网络的信道模拟方法，所述方法包括：

将指定类型的噪声数据输入预先训练得到的生成对抗网络模型中，得到第一相位差系数，其中，所述生成对抗网络模型基于多个具有所述指定类型的噪声数据以及第二相位差系数训练得到，所述第二相位差系数为对波前探测器探测的多个波前畸变数据进行拟合得到；

根据所述第一相位差系数以及所述第一相位差系数与相位屏的预设对应关系，确定与所述第一相位差系数对应的相位屏；

根据所述相位屏，确定大气湍流模拟结果。

可选的，所述生成对抗网络模型包括生成网络和对抗网络，

所述生成对抗网络模型的训练过程，包括：

将多个具有所述指定类型的噪声数据输入所述生成网络，得到第三相位差系数，其中，所述生成网络用于表征所述指定类型的噪声数据和所述第三相位差系数的映射关系；

将所述第三相位差系数输入所述对抗网络，得到第一输出损失，其中，所述对抗网络用于判断所述第三相位差系数的分布是否接近于所述第二相位差系数的分布；

将所述第二相位差系数输入所述对抗网络，得到第二输出损失；

根据所述第一输出损失与所述第二输出损失，计算所述对抗网络的对抗损失；

根据所述对抗损失，调整所述对抗网络的网络参数，得到更新后的对抗网络；

将所述第三相位差系数输入所述更新后的对抗网络，得到所述生成网络的生成损失；

根据所述生成损失，调整所述生成网络的网络参数，得到更新后的生成网络。

可选的，所述生成网络由三层全连接层构成，所述对抗网络由两层全连接层构成。

可选的，所述根据所述对抗损失，调整所述对抗网络的网络参数，包括：