專利名稱：一種用于實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)計(jì)算的信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)，具體適用于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中大氣湍流參數(shù)的實(shí)時(shí)在線計(jì)算。
背景技術(shù)：
自適應(yīng)光學(xué)(Adaptive optics, AO)技術(shù)通過實(shí)時(shí)測(cè)量并校正由大氣湍流引起的波前畸變，使得大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡得到接近衍射極限的目標(biāo)像，從而在天文觀測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。大氣湍流相干長(zhǎng)度A (Fried常數(shù))、擾動(dòng)方差fff.^i、大氣湍流相干時(shí)間τ ^、大氣湍流外尺度Ltl、風(fēng)速V從時(shí)間和空間客觀地反映當(dāng)前大氣湍流的強(qiáng)度。由于大氣條件變化較快，即使對(duì)于同一觀測(cè)點(diǎn)，大氣湍流參數(shù)會(huì)隨時(shí)間變化而有較大起伏。因此，對(duì)于已建立的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)，工作時(shí)實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)大氣參數(shù)能提供湍流的空間和時(shí)間特性，能為客觀評(píng)估系統(tǒng)的工作性能提供依據(jù)。利用自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)工作過程中的殘余斜率數(shù)據(jù)和電壓數(shù)據(jù)可以計(jì)算大氣湍流參數(shù)。算法可參考2006年12月發(fā)表在《光電工程》的一篇論文，題為《基于自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)閉環(huán)數(shù)據(jù)的大氣相干長(zhǎng)度的計(jì)算》，張昂著；以及發(fā)表在《Appl. 0pt))2004年第6期的一篇 ifet，IS為〈〈NAOS on-line characterization of turbulence parameters and adaptive optics performance》，T Fusco等著。簡(jiǎn)單表述如下自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)閉環(huán)工作時(shí)，根據(jù)每一幀Hartmarm-Shack波前傳感器測(cè)量的殘余斜率和變形鏡驅(qū)動(dòng)電壓可計(jì)算Ns階krnike模式系數(shù)，用矩陣形式表示

權(quán)利要求
1.一種用于實(shí)時(shí)計(jì)算大氣湍流參數(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于它包括接口電路(1)、主處理器( 、協(xié)處理器C3)、存儲(chǔ)器控制電路(4)、存儲(chǔ)器電路(5，6)；自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)閉環(huán)工作過程中獲得的哈特曼波前探測(cè)殘余斜率數(shù)據(jù)和變形鏡驅(qū)動(dòng)電壓數(shù)據(jù)輸入到接口電路(1)的數(shù)據(jù)輸入端，接口電路(1)的數(shù)據(jù)輸出端連接協(xié)處理器C3)的數(shù)據(jù)輸入端，協(xié)處理器(3)的數(shù)據(jù)輸入輸出端連接存儲(chǔ)器控制電路的第一數(shù)據(jù)輸入輸出端，存儲(chǔ)器控制電路的第二數(shù)據(jù)輸入輸出端接存儲(chǔ)器電路(5，6)的數(shù)據(jù)輸入輸出端，存儲(chǔ)器控制電路 (4)第三數(shù)據(jù)輸入輸出端連接主處理器O)的數(shù)據(jù)輸入輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的用于實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于協(xié)處理器 (3)為硬件陣列處理器，陣列處理器由數(shù)據(jù)總線、χ個(gè)乘累加處理單元PEfPEx、χ個(gè)單口輸出存儲(chǔ)模塊RAM1-RAMx組成，χ個(gè)乘累加處理單元PE1-PEx的數(shù)據(jù)輸入輸出端均與數(shù)據(jù)總線相連，每個(gè)乘累處理單元的矩陣元素輸入端口連接相同下標(biāo)的RAM的數(shù)據(jù)輸出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的用于實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于主處理器(2)包括可編程通用處理器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的用于實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于主處理器 (2)和協(xié)處理器C3)之間以流水線的方式工作；協(xié)處理器(3)的陣列處理器中各處理單元并行工作。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的用于實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)的信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于主處理器( 和協(xié)處理器( 之間通過存儲(chǔ)器控制電路(4)對(duì)共享的多個(gè)單端口存儲(chǔ)器電路(5，6)進(jìn)行乒乓式讀寫來交換數(shù)據(jù)。
全文摘要
一種用于實(shí)時(shí)大氣湍流參數(shù)計(jì)算的信號(hào)處理系統(tǒng)，以通用可編程處理器作為主處理器(2)進(jìn)行計(jì)算，并以具有硬件處理陣列的協(xié)處理器(3)加速計(jì)算密集部分，通過多處理單元的并行計(jì)算來保證計(jì)算的實(shí)時(shí)性。主處理器(2)和協(xié)處理器(3)之間通過存儲(chǔ)器控制電路(4)對(duì)共享存儲(chǔ)器電路(5，6)的乒乓讀寫的方式交換數(shù)據(jù)。該處理系統(tǒng)具有很高的計(jì)算吞吐能力，能在自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)工作過程中實(shí)現(xiàn)大氣湍流參數(shù)的在線計(jì)算，具有很好的實(shí)時(shí)性，大大地提高大氣湍流參數(shù)的計(jì)算頻率。并且具有很高的集成度和通用性，從而促進(jìn)裝置的小型化和兼容性，節(jié)省了硬件成本。
文檔編號(hào)G01M9/08GK102353514SQ20111024533
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月25日
發(fā)明者李梅, 母杰, 鄭文佳 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所