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基于FPGA的自适应光学系统波前处理机 被引量:19
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作者 贾建禄 王建立 +2 位作者 赵金宇 王鸣浩 曹景太 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1716-1722,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 自适应光学系统 现场可编程门阵列(FPGA) 波前处理机
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基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理机设计 被引量:5
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作者 郑文佳 王春鸿 +2 位作者 姜文汉 李梅 唐端午 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期44-49,共6页
针对自适应光学系统对波前处理机高计算量、高实时性的要求,本文提出了一种基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理方法。该方法将脉动阵列的概念引入波前处理机设计,完成了波前斜率计算、复原运算和控制运算向脉动阵列的映射,合理地建... 针对自适应光学系统对波前处理机高计算量、高实时性的要求,本文提出了一种基于脉动阵列的自适应光学实时波前处理方法。该方法将脉动阵列的概念引入波前处理机设计,完成了波前斜率计算、复原运算和控制运算向脉动阵列的映射,合理地建立了数据的深度流水线,同时分析了以FPGA技术实现时系统的计算延时。对于48个子孔径、61单元的自适应光学系统,以一片Xilinx Virtex-ⅡXC2V3000芯片实现了基于脉动阵列的实时波前处理机,实验测得计算延时仅8.6μs,结果表明该方法能极大地提高系统的实时性、集成度、通用性和扩展性。 展开更多
关键词 自适应光学 波前处理机 脉动阵列 FPGA
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帧频2900Hz的高速实时波前处理机 被引量:7
3
作者 王春红 李梅 李安娜 《光电工程》 CAS CSCD 1998年第A12期25-28,共4页
波前处理机是自适应光学系统波前处理运算的中心 ,其运算延时直接影响系统的控制带宽。在 6 1单元自适应光学系统中 ,我们根据采样频率 2 90 0 Hz的Hartmann波前传感器输出信号的特点 ,采用流水和并行处理技术 ,用 1 2片TMS32 0 C5 0和 ... 波前处理机是自适应光学系统波前处理运算的中心 ,其运算延时直接影响系统的控制带宽。在 6 1单元自适应光学系统中 ,我们根据采样频率 2 90 0 Hz的Hartmann波前传感器输出信号的特点 ,采用流水和并行处理技术 ,用 1 2片TMS32 0 C5 0和 5片 TMS32 0 C31处理器 ,研制了我国首台峰值运算速度达 8.5亿次/秒的专用高速实时数字波前处理机 ,满足了系统的实时性要求。 展开更多
关键词 自适应光学系统 并行处理 波前处理机
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帧频838Hz的高速实时波前处理机 被引量:1
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作者 王春红 李梅 李安娜 《量子电子学报》 CAS CSCD 1998年第2期212-217,共6页
波前处理机用于完成自适应光学系统中的波前处理运算,其延时直接影响系统的控制带宽。该处理机根据帧频835HZ的哈特曼波前传感器输出信号的特点,用5片TMS320C50和1片TMS320C31,采用流水和并行处理技术,峰值运算速度达3亿次/秒,运... 波前处理机用于完成自适应光学系统中的波前处理运算,其延时直接影响系统的控制带宽。该处理机根据帧频835HZ的哈特曼波前传感器输出信号的特点,用5片TMS320C50和1片TMS320C31,采用流水和并行处理技术,峰值运算速度达3亿次/秒,运算延时仅0.7ms。 展开更多
关键词 自适应光学 波前处理机 并行处理 流水线
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基于FPGA的夏克-哈特曼探测器实时波前处理机 被引量:1
5
作者 刘召庆 李力 +1 位作者 董冰 金伟其 《红外技术》 CSCD 北大核心 2021年第8期717-722,共6页
夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器。本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克-哈特曼传感器,根据其波前处理计算量和实时性的要求,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA,field-progr... 夏克-哈特曼波前传感器是目前自适应光学系统中应用最为广泛的实时波前探测器。本文针对具有高分辨、高帧速、大规模子孔径数的夏克-哈特曼传感器,根据其波前处理计算量和实时性的要求,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA,field-programmable gate array)的实时波前处理机结构及波前斜率计算方法。该方法利用核心处理模块重复利用的方式完成子孔径内光斑质心的计算,并通过USB3.0将处理后的质心数据实时传输给PC机。处理机以一片XILINX公司Kintex7-XC7K325T的FPGA作为处理芯片进行了设计,结果表明:该算法可对560帧/s的1020×1020图像(580 MB/s数据量),56×56子孔径哈特曼传感器,进行低延时实时光斑质心计算,提高了系统的波前处理速度和整个自适应光学系统的控制速度。 展开更多
关键词 夏克-哈特曼探测器 实时波前处理机 FPGA
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自适应光学波前处理机D/A电路的优化
6
作者 王晓云 王春鸿 黄树辅 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期6-8,41,共4页
为了适应当前的自适应光学系统的需求,介绍一种多路D/A转换电路的优化及实现方法。 它将输出的多路数字信号依次地通过一路D/A,进行数模转换,再通过采样保持器,将各路信号进行采样保持,分成了多路信号来控制变形镜,从而不但简化了系统,... 为了适应当前的自适应光学系统的需求,介绍一种多路D/A转换电路的优化及实现方法。 它将输出的多路数字信号依次地通过一路D/A,进行数模转换,再通过采样保持器,将各路信号进行采样保持,分成了多路信号来控制变形镜,从而不但简化了系统,而且缩小信号误差,减少故障率。 展开更多
关键词 D/A转换电路 自适应光学 电路设计 波前处理机
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实时波前处理机中的同步开关噪声抑制 被引量:4
7
作者 杨海峰 饶长辉 +1 位作者 李梅 周睿 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期196-202,共7页
为解决自适应光学实时波前处理机中同步开关噪声问题,本文针对波前处理机电路特点,结合三维全波及电路仿真,对板上电源同步开关噪声来源进行了分析,并研究了去耦电容、分割电源平面及蘑菇型电磁带隙结构对噪声的综合抑制作用。研究... 为解决自适应光学实时波前处理机中同步开关噪声问题,本文针对波前处理机电路特点,结合三维全波及电路仿真,对板上电源同步开关噪声来源进行了分析,并研究了去耦电容、分割电源平面及蘑菇型电磁带隙结构对噪声的综合抑制作用。研究结果表明,通过良好的器件布局、合理地进行电源平面分割及在关键器件周围加入去耦电容可降低平面间噪声,蘑菇型电磁带隙结构带宽高截止频率低的特性,具有良好的同步开关噪声抑制作用。针对实时波前处理机进行了仿真,采用系统级和板级噪声抑制措施后,在0~4 GHz 频带内噪声隔离度达到-52 dB ,满足处理机的电源完整性要求。 展开更多
关键词 自适应光学 波前处理机 电源完整性 同步开关噪声 电磁带隙
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高速波前处理机中信号完整性分析
8
作者 杨海峰 李梅 周睿 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期876-883,共8页
随着自适应光学(AO)系统的发展,波前处理机(WFP)中包含了复杂的高速I/O接口和多电平标准供电,使得WFP面临严重的信号完整性(SI)挑战,若不能有效解决这些问题,系统性能将会受到严重影响。文章使用场路混合仿真方法对高速波前处理机中并... 随着自适应光学(AO)系统的发展,波前处理机(WFP)中包含了复杂的高速I/O接口和多电平标准供电,使得WFP面临严重的信号完整性(SI)挑战,若不能有效解决这些问题,系统性能将会受到严重影响。文章使用场路混合仿真方法对高速波前处理机中并行多传输线间的串扰、高速传输通道上的反射及高速串行链路上的差分信号完整性问题进行了分析与仿真。结果表明通过增大间距与增加短路防护布线可有效降低串扰,通过终端与源端共同匹配的方式可减少信号反射,差分线不平衡会增加高速链路的共模噪声,最后进行了系统级高速链路仿真与实测,传输速度达6.25Gb/s,误码率低于1×10-12,满足系统要求。 展开更多
关键词 自适应光学 波前处理机 高速数据传输 信号完整性 差分信号
原文传递
自适应光学波前实时处理机结构设计 被引量:2
9
作者 蒋咏梅 陈严 孔铁生 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第3期90-94,共5页
本文介绍的波前处理机是1.2m望远镜自适应光学系统的关键部件之一,吞吐率高,延时小,是具有高速数据处理能力的实时处理系统。为满足系统的高速度性能,系统设计在实时性、并发性的基础上,将图象数据采集加入流水线,并对波前处... 本文介绍的波前处理机是1.2m望远镜自适应光学系统的关键部件之一,吞吐率高,延时小,是具有高速数据处理能力的实时处理系统。为满足系统的高速度性能,系统设计在实时性、并发性的基础上,将图象数据采集加入流水线,并对波前处理中自然存在的子任务作“去相关”’处理,建立了图象采集、斜率计算、波前复原间流水线操作。图象读出时间的利用及流水线的建立,大大减少了时延,降低了系统实时性要求。流水线处理与高度并行处理相结合,也是本处理机设计的一大特色。 展开更多
关键词 波前处理机 实时系统 自适应光学系统 望远镜
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基于FPGA技术的波前斜率处理方法 被引量:8
10
作者 周璐春 王春鸿 +1 位作者 李梅 石强 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期28-31,共4页
以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例,分析了传统基于DSP的波前斜率 处理方法的优缺点,提出了一种基于FPGA技术,采用单像素控制的新型波前斜率处理方法,该方法可使得波前斜率处理机的实时性更强、体积更小,并能适用于不... 以61单元自适应光学系统中的高速实时波前处理机为例,分析了传统基于DSP的波前斜率 处理方法的优缺点,提出了一种基于FPGA技术,采用单像素控制的新型波前斜率处理方法,该方法可使得波前斜率处理机的实时性更强、体积更小,并能适用于不同子孔径布局和不同子孔径数的自适应光学系统。 展开更多
关键词 自适应光学 波前处理机 FPGA
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高帧频Shack-Hartmann探测的波前处理技术研究 被引量:5
11
作者 王春鸿 李梅 李安娜 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期579-582,共4页
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-Hartma... 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。 展开更多
关键词 自适应光学 传感器 波前处理机 S-H深测
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基于随机并行梯度下降算法的自适应光学实时并行处理机 被引量:7
12
作者 王彩霞 李梅 +1 位作者 李新阳 叶红卫 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期3076-3081,共6页
基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿光束中存在的波前畸变。但由于算法收敛速度的影响,在一定程度上限制了SPGD在自适应光学系统中的应用。在对SPGD控制算法分析的... 基于随机并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光学系统通过直接优化系统的性能评价函数来控制波前校正器以补偿光束中存在的波前畸变。但由于算法收敛速度的影响,在一定程度上限制了SPGD在自适应光学系统中的应用。在对SPGD控制算法分析的基础上,充分提取和发掘算法内在的并发性,采用流水线和并行处理技术,设计并实现了基于现场可编程门阵列(FPGA)加数字信号处理器(DSP)的单指令流多数据流(SIMD)结构实时并行处理机,实现了SPGD控制算法由表达层到结构层的优化映射。该处理机应用在激光光束净化自适应光学系统中,同时实现了对变形镜和倾斜镜的控制。实验结果表明,采用基于SPGD算法自适应光学实时并行波前处理机具有很快的收敛速度,可以有效地校正激光出光过程中的光束波前相差和光束漂移误差。 展开更多
关键词 自适应光学 随机并行梯度下降算法 波前处理机 并行处理 单指令流多数据流结构
原文传递
自适应光学
13
《中国光学》 EI CAS 1996年第1期98-99,共2页
O43 96010687光电技术研究所的自适应光学技术=Adaptive op-tics techniques investigations in Institute ofOptics and Electronics[刊,中]/姜文汉(中科院光电所。四川,成都(610209))∥光电工程。—1995。
关键词 自适应光学技术 自适应光学系统 光电工程 中科院 技术研究所 四川 波前处理机 成都 工作原理 变形反射镜
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自适应光学
14
《中国光学》 EI CAS 2003年第2期106-106,共1页
O439 200302 1598自适应光学波前处理机D/A电路的优化=Cptimizationfor D/A circui t of an adaptive optical wavefront processor[刊,中]/王晓云(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),王春鸿…//光电工程.—2002,29(1).—6-8,41... O439 200302 1598自适应光学波前处理机D/A电路的优化=Cptimizationfor D/A circui t of an adaptive optical wavefront processor[刊,中]/王晓云(中科院光电技术研究所.四川,成都(610209)),王春鸿…//光电工程.—2002,29(1).—6-8,41为了适应当前的自适应光学系统的需求,介绍一种多路D/A转换电路的优化及实现方法。它将输出的多路数字信号依次地通过一路D/A,进行数模转换,再通过采样保持器,将各路信号进行采样保持。 展开更多
关键词 自适应光学系统 波前处理机 技术研究所 光电工程 数模转换 采样保持器 数字信号 实现方法 转换电路 优化
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自适应光学原理及其应用
15
作者 杨玉胜 《武警学院学报》 1996年第4期55-57,共3页
一、自适应光学原理 自适应光学的由来要涉及到光波在大气中的传播。地球周围的大气是不均匀的,其密度随空间和时间发生随机的变化,通常被看成是一种湍流介质,称为大气湍流。大气的折射率是其密度的函数,因而它也将随空间和时间随机地... 一、自适应光学原理 自适应光学的由来要涉及到光波在大气中的传播。地球周围的大气是不均匀的,其密度随空间和时间发生随机的变化,通常被看成是一种湍流介质,称为大气湍流。大气的折射率是其密度的函数,因而它也将随空间和时间随机地变化。这样当光波在大气中传播时,其振幅和相位都将受到随机的扰动。 展开更多
关键词 自适应光学技术 大气湍流 自适应光学系统 变形镜 探测器 控制 波前处理机 湍流介质 平面 天文台
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