[发明专利]一种自适应光学处理平台

说明书

技术领域

本发明涉及自适应光学技术领域，特别是涉及自适应的实时数据处理与控制的一种自适应光学处理平台。

背景技术

目前自适应光学处理系统有以FPGA+DSP为主的微处理器平台和依靠计算机CPU处理的计算机平台。文献《SPARTA, the ESO Standard Platform for Adaptive optics Real Time》揭示了一种以FPGA+DSP为处理核心的通过VXP连接的处理平台；文献《An FPGA Based Computing Platform for Adaptive Optics》揭示了一种以FPGA为主的处理平台；以上二种处理平台优点在于处理数据能力强，但由于涉及大量的电子设计和系统协同工作问题，不易升级，不易维护，程序固化，对某些随机情况很难做出快速反应。文献《Durham adaptive optics real-time controller》揭示了一种以商业计算机为基础，通过软件编程实现自适应光学数据实时处理的一种处理平台，其优点在于容易升级维护，对某些随机情况可人为调整程序，但由于软件平台所限，处理数据能力有限，如需更大规模数据处理，必须另添加计算机，人机操作与计算机之间的协同操作性差。文献《Durham adaptive optics real-time controller》和文献《基于GPU计算的自适应光学变形镜的闭环控制方法》，揭示了GPU或者FPGA作为协处理器参与数据处理的方法，但其主要运算过程仍然在计算机中，并且无完整的总线和系统构架。文献：《一种适用于多传感器自适应光学系统的信号处理平台》，揭示了一种可用于自适应系统的信号处理平台，但其核心处理仍然为FPGA+DSP结构，本发明与上述文献在其原理以及系统构架上有根本不同。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种解决现有自适应光学系统波前校正处理中系统结构庞大，智能化低，不易更新升级等问题的自适应光学处理平台。

采用的技术方案是：

一种自适应光学处理平台，包括机下模块、机上收发模块、机上处理模块、数据存储模块、主控制模块、机内通讯总线、机外数据传输总线、机外10G以太网通讯总线。所述的机下模块、机内通讯总线和主控制模块为处理平台的核心，数据计算主要工作由机上处理模块完成，机上处理模块由一个或若干个GPU图形处理器组成，并链接机内通讯总线，主控制模块由计算机组成，主要完成控制任务。输入处理平台的图像数据由机下模块采集并统一为标准协议，通过机外数据传输总线传输给机上收发模块；输出处理平台的命令、参数数据由主控制模块产生并统一为标准协议，通过机上收发模块发送给机下模块。数据存储模块可以对机内通讯总线上的数据进行存储，此存储的数据可以是机上收发模块所接到的数据，也可以是机上收发模块处理过的数据，对存储数据的选择由主控制模块决定。

上述的机下模块分为三类，第一类机下模块连接沙克-哈德曼波前探测器，其主要数据是图像数据；第二类机下模块功能为控制激光导星，其主要数据是机上传送过来的命令和参数；第三类机下模块功能为控制DM变形镜，其主要数据是机上传送过来的命令和DM形变量。三类模块对机上的通讯协议相同，都由机外数据传输总线实现数据与机上收发模块的相互交换。

上述的机上收发模块是机内通讯总线、机外数据传输总线、机外10G以太网通讯总线三条总线的集合点，其硬件设计由高性能FPGA完成，通过PCIEx插槽固定在计算机内部。

上述的机上处理模块是由一块或几块商用GPU构成，通过PCIEx插槽固定在计算机内部，支持点对点数据传输。

上述的数据存储模块是由一块或几块商用高速固态硬盘组成，通过PCIEx插槽固定在计算机内部，支持点对点数据传输。

上述的机内通讯总线是支持点对点数据传输，即连接在机内通讯总线上的各个单元模块，可以直接传输数据而不是通过计算机内存传输。

上述的主控制模块核心为计算机CPU，4核、8核或更多，由实际运算量决定。

上述的机外数据传输总线为光纤传输，其协议为自定义协议，连接机下模块；机外10G以太网通讯总线为网线传输，其协议遵守网络UDP协议，连接系统外部设备。

本发明的优势：

1、本发明提出并定义进出系统的数据总线硬件组成及协议；定义系统内部的数据总线硬件组成及协议，使之在保证实时处理前提下规范数据流格式，使升级拓展成为可能。