[发明专利]一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台

权利要求书

1.一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：该平台用一个波前误差探测模块（1）完成子光斑的波前斜率探测，并以子孔径行为节拍，将斜率数据通过互连背板（4）上的一套局部总线（①）以广播方式发送到三个复原控制模块（2），三个复原控制模块（2）组成MIMD阵列机并行完成变形镜驱动器的电压求解和PID控制运算，最后输出三路数字控制电压到变形镜驱动放大系统，三个复原控制模块间另一通过另一套局部总线（③）实现数据通讯，该平台用一个监控主机（3）通过PCI总线（②）完成对波前误差探测模块（1）和三个复原控制模块（2）的参数加载和信号监控。

2.根据权利要求1所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的波前误差探测模块（1），包括一个相机数据输入接口、一个图像预处理单元、一个斜率计算单元和一个数据输出接口；所述的相机数据输入接口对波前传感器输入的相机数据进行实时解码并将解码后的数据送到所述的图像预处理单元，所述的图像预处理单元对图像进行基于灰度级的降噪滤波处理，所述的斜率计算单元以一个子孔径行为节拍计算各子光斑相对于标准光源的斜率数据，所述的数据输出接口以一个子孔径行为发送节拍将一行子光斑的斜率数据以广播方式发送到斜率局部总线。

3.根据权利要求2所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的斜率计算单元采用的斜率提取算法可以是质心算法，也可以是基于参考图像匹配的相关算法。

4.根据权利要求1所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的复原控制模块，包括一片现场可编程逻辑器件、一片浮点数字信号处理芯片、一个数据交互接口、电压输出接口和存储系统；所述的现场可编程逻辑器件完成波前复原运算，所述的浮点数字信号处理芯片完成变形镜多个驱动器的PID控制运算和滤波运算，所述的数据交互接口将一个所述的复原控制模块的电压滤波数据以广播方式发送到另外两个所述的复原控制模块，并接收另外两个复原控制模块的电压滤波数据，所述的电压输出接口发送多路电压数据到变形镜驱动放大电路，所述的存储系统存储所述的现场可编程逻辑器件和所述的浮点数字信号处理芯片的程序文件以及复原矩阵。

5.根据权利要求4所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的现场可编程逻辑器件中采用SIMD多模块并行结构完成波前复原运算。

6.根据权利要求4所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的复原控制模块处理的变形镜驱动器数由该复原控制模块上存储系统的容量决定，复原控制模块的最大计算延迟为一个子孔径行光斑的图像输出时间。

7.根据权利要求1所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的监控主机通过PCI总线完成对波前误差探测模块和三个复原控制模块的参数加载和信号监控，具体表现为：监控主机通过PCI总线加载相机滤波参数、子光斑标定数据、子光斑参考图像到波前误差探测模块，从波前误差探测模块动态读取波前图像和子光斑斜率数据，通过PCI总线加载复原矩阵和PID控制参数到复原控制模块，并从复原控制模块动态读取驱动器控制电压。

8.根据权利要求1所述的一种千单元级自适应光学系统波前信号处理平台，其特征在于：所述的互连背板，提供监控主机与波前误差探测模块、三个复原控制模块间数据交互的PCI总线通道，提供波前误差探测模块广播子光斑斜率到三个复原控制模块的自定义总线通道，提供三个复原控制模块间电压滤波数据传输的自定义总线通道，提供波前误差探测模块和三个复原控制模块的电源输入通道。