基于FPGA的自适应光学系统波前处理机

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理规模的需求,设计了基于现场可编程门阵列(FP-GA)的高速大单元自适应波前处理系统,给出了设计方案,实施过程和测试结果。提出的基于FPGA的自适应光学系统波前处理机,在软件上采用FPGA对整个系统进行数据配置和调控,实现多路D/A数据同时传输和转换。同时,采用FPGA作为波前处理运算中的图像预处理和波前子孔径斜率计算的核心器件,在满足波前处理精度的前提下,缩短了波前处理延时,提高了波前处理能力,波前处理可达2 000 frame/s。在硬件上,采用波前处理主板与可扩展的波前处理子板相结合的形式来提高系统的输出能力。每块波前处理子板的校正量输出为120路,波前处理主板的最大扩展能力为10块,整个系统可实现1 200路校正量的输出。

961单元自适应光学系统波前处理器

针对大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理器在输出规模、处理速度和控制带宽方面的要求,研制了千单元级自适应光学系统。设计了一种由主控计算机、波前处理主板和可扩展的波前处理子板相结合,输出规模最大可达1 200单元的自适应光学系统波前处理器。采用大规模逻辑器件作核心处理芯片,用多线并行流水算法缩短波前处理延时,提高系统控制带宽。对设计完成的波前处理器进行了基于961单元变形镜的开环展平实验以及基于137单元变形镜的闭环校正实验。实验结果显示:系统最高采样帧频为2 000frame/s时,波前运算延时为20.96μs,表明文中提出的硬件扩展和多路并行流水算法对于大规模自适应光学系统波前处理可行且有效。

可扩展式自适应光学系统波前处理器的硬件设计

为满足大型地基高分辨率成像望远镜对自适应光学系统波前处理的需求,需设计千单元的自适应波前处理系统。为此提出了一种可扩展式的自适应光学系统波前处理器。系统由波前处理主板和波前处理子板组成,每块波前处理主板可扩展10块波前处理子板。整个系统可以完成2 000帧/s的实时波前图像的采集、子孔径斜率的计算、波前拟合和1 200路的控制促动量输出的任务。详细给出了整个系统的硬件设计方案、实施过程和实验结果。

高帧频Shack-Hartmann探测的波前处理技术研究

高帧频Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器常用于自适应光学系统中实时探测光束的动态波前误差，其输出信号必须由高速波前处理机进行处理和运算。结合６１单元自适应光学系统中采样频率为２９００Ｈｚ的Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前传感器的特点，讨论了采用高帧频Ｓｈａｃｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ探测的自适应光学系统的实时波前处理方法。

37单元自适应光学系统实时波前处理

讨论了３７单元自适应光学系统中子孔径排布、ＣＣＤ相机的图象输出方式及波前处理算法的特点，并介绍了针对系统中帧频为３８０／秒的波前探测器研制的用５片ＴＭＳ３２０Ｃ２５并行处理的、峰值运算速度达１亿次／秒的高速数字处理器──波前处理机的原理和实现。该机对一帧图象的采集和处理延时为３．４ｍｓ。

光子计数动态剪切干涉仪的实时波前处理机

介绍了光子计数方法下的波前处理机的构成及工作原理，解决了弱光条件下的光子脉冲计数，并以ＴＭＳ３２０Ｃ２５高速数字信号处理器为核心，快速完成了波前相位计算，波前重构，控制信号的并行输出及波面信息的实时监测。

超声波汽车追尾仪的研究

在能见度较低情况下，如何避免高速公路上汽车追尾是个急待解决的问题，提出了以单片机为核心的微机控制系统，利用超声波的特性来测量两车前后相对距离，介绍了超声波测距原理、系统的硬件和软件设计．很好地解决了汽车追尾问题．