[實(shí)用新型]一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720935005.2
• 申請(qǐng)日: 2017-07-27
• 公開（公告）號(hào): CN207067734U
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉柯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津求實(shí)飛博科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12211
• 代理人: 李成運(yùn)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于傳感及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

分布式擾動(dòng)定位系統(tǒng)常用于周界防護(hù)、地震監(jiān)測(cè)等，所用的光纖長達(dá)數(shù)十公里甚至上百公里，通常使用的傳感光纖為單模光纖。在使用過程中由于幾何形狀彎曲、周圍溫度變化等隨機(jī)因素會(huì)引起光纖的雙折射導(dǎo)致線偏光的偏振態(tài)退化影響定位精度，因?yàn)楸仨殞?duì)該系統(tǒng)采取偏振控制。常用的偏振控制系統(tǒng)使用軟件串行運(yùn)行進(jìn)行控制，由于運(yùn)算量復(fù)雜、計(jì)算量大導(dǎo)致在偏振控制過程中運(yùn)行時(shí)間長、速度慢，嚴(yán)重影響了定位的響應(yīng)時(shí)間，因此，如何提高偏振控制的運(yùn)行速度是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本實(shí)用新型旨在提出一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)，偏振控制系統(tǒng)中運(yùn)算的各模塊獨(dú)立進(jìn)行，在FPGA硬件上可以并行處理，大幅度提高運(yùn)行效率，縮短偏振控制時(shí)間，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)，包括探測(cè)單元、峰值檢測(cè)單元、AD轉(zhuǎn)換單元、偏振控制處理單元、通信控制單元、存儲(chǔ)單元和供電單元；

所述探測(cè)單元連接峰值檢測(cè)單元，用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；

所述峰值檢測(cè)單元連接AD轉(zhuǎn)換單元，用于檢測(cè)信號(hào)的幅值；

所述AD轉(zhuǎn)換單元連接偏振控制處理單元，用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)；

所述偏振控制處理單元連接通信控制單元、存儲(chǔ)單元，用于進(jìn)行偏振控制的處理、系統(tǒng)邏輯的控制和數(shù)據(jù)通信；

所述通信控制單元用于接收偏振控制處理單元的電壓值并通過單片機(jī)控制PC和PZT進(jìn)行偏振控制；

所述存儲(chǔ)單元為片上ROM和RAM，用于存儲(chǔ)偏振控制處理單元的參數(shù)以及運(yùn)算結(jié)果；

所述供電單元為電源，用于為整個(gè)系統(tǒng)提供正常工作所必需的電源。

進(jìn)一步的，所述探測(cè)單元為光電探測(cè)器。

進(jìn)一步的，所述偏振控制處理單元為FPGA芯片及其硬件結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述通信控制單元包括單片機(jī)、以及與單片機(jī)連接的偏振控制器和相位調(diào)制器。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型所述的一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢(shì)：本實(shí)用新型克服了軟件運(yùn)算的速度慢、實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)，大幅度提高了運(yùn)算速度，壓縮了偏振控制時(shí)間，實(shí)時(shí)性好，同時(shí)以FPGA作為硬件平臺(tái)，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)ASIC靈活性不足的缺點(diǎn)，具有開發(fā)周期短，可編程能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

構(gòu)成本實(shí)用新型的一部分的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例所述的一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)示意圖；

圖2本實(shí)用新型的實(shí)施例所述的FPGA芯片外圍結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本實(shí)用新型的實(shí)施例所述的峰值檢測(cè)單元的電路圖。

具體實(shí)施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本實(shí)用新型中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以通過具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。

下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。

如圖1所示，本實(shí)用新型提出的一種基于FPGA的分布式擾動(dòng)偏振控制系統(tǒng)，包括探測(cè)單元、峰值檢測(cè)單元、AD轉(zhuǎn)換單元、偏振控制處理單元、通信控制單元、存儲(chǔ)單元和供電單元。

探測(cè)單元接收光信號(hào)后將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過幅值檢測(cè)單元檢測(cè)出信號(hào)的峰值，由AD轉(zhuǎn)換單元將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字信號(hào)，被偏振控制處理單元采集，F(xiàn)PGA通過相關(guān)運(yùn)算和邏輯控制產(chǎn)生最優(yōu)電壓值，通信控制單元中的單片機(jī)串口接收最優(yōu)電壓值并控制PC進(jìn)行調(diào)偏，同時(shí)控制PZT進(jìn)行相位調(diào)制，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)偏振態(tài)；存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)偏振控制處理單元的參數(shù)以及運(yùn)算結(jié)果，供電單元提供系統(tǒng)的工作電源。