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基于FPGA的光纤微扰动传感器清晰的数据处理方案_日月城平台

时间:2021-01-10
本文摘要:该系统的主要工作是通过基于FPGA的嵌入式系统搭建数据采集、数据存储、LCD显示、USB数据传输和数据处理,完成了光纤微扰动传感的扰动识别和定位功能。从结构框图可以看出,该系统由数据处理核心、光电转换、模数转换、LCD显示、数据存储和USB通信组成。

光纤

随着光纤传感技术的发展,光纤传感器已经成功应用于周界入侵观测等安全防范领域。目前,已有多种数据处理方案应用于光纤微扰动传感器或类似系统,包括DSP、FPGA、FPGA DSP、labview等。

然而,目前的解决方案大多是对信号进行预处理,构造PGC调制或滤波函数,这意味着测试实验方案、判断干扰和定位必须遍布PC。但是,PC不是特殊的数据处理器。与专用数据处理器相比,PC体积大、功耗高、处理速度快。

而且在一般的动态信号处理中,芯片的专用外围电路很少。一般来说,一块电路板就可以完成所需的功能,功耗大大降低。

与相当大的PC相比,可以使系统更加灵活,节省空间。由于其高度分段和灵活的配置特性,FPGA以其高速、动态、低成本和低灵活性的优势被应用于数字信号处理。介绍了一种基于FPGA的光纤微扰动传感器清晰的数据处理方案,并给出了一种高速动态数据处理方法。

该系统的主要工作是通过基于FPGA的嵌入式系统搭建数据采集、数据存储、LCD显示、USB数据传输和数据处理,完成了光纤微扰动传感的扰动识别和定位功能。1系统结构和硬件设计1.1系统结构光纤微扰动传感器采用马赫-曾德尔/马赫-曾德尔(m-z/m-z)混合干涉仪方案作为传感方案。马赫-曾德尔/马赫-曾德尔混合干涉仪方案是通过测量到达测量端的两个光信号之间的时间差来确定扰动方向的方案。根据传感方案的特点,系统应将相减后的光信号转换成数字信号,然后进行信号处理。

因此,根据系统的特点,系统结构图如图1右图所示。从结构框图可以看出,该系统由数据处理核心、光电转换、模数转换、LCD显示、数据存储和USB通信组成。由于光纤微扰动传感器采用光纤进行传感,需要通过光电转换和A/D转换将信号转换成适合FPGA处理的数字信号。

然后在FPGA中进行数据处理,识别接管信号是否具有攻击性和不道德性。如果没有攻击不道德,采集的信号会同时存入现金,并在LCD上显示攻击方向;如果没有攻击性和不道德性,会在LED上长时间显示,并发布收集到的数据。USB通讯模块只在系统与PC连接时将内存中的数据传输给PC。

1.2系统硬件设计马赫-曾德尔/马赫-曾德尔混合干涉仪方案将扰动方位角的求解转化为测量到达测量端的两个信号之间的时间差,从而将扰动点的方位角问题切换为两个信号的时延估计问题。目前,大多数时延估计问题都是通过检测方法来计算的。

系统的使用涉及到检测算法,必须通过扩展大量的相互网关来计算。互网关计算的显式构造由大量的乘法和乘法组成,因此数据处理速度被拒绝得很高。

计算量相当大,但更适合并行计算。系统的数据处理部分采用XC4VSX25,Virtex-4SX系列是专门为高性能数字信号处理(DSP)在Virtex-4平台的应用而设计的。


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