自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統及其信號處理方法技術方案

本發明專利技術公開一種自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，包括：信號光探測器，信標光探測器，分別與所述信號光探測器、信標光探測器連接的A/D轉換器，與所述A/D轉換器連接的FPGA，與所述FPGA連接的D/A轉換器，與所述D/A轉換器連接的電機驅動器，分別與所述A/D轉換器、FPGA連接的時鐘驅動器；本發明專利技術還提供該控制系統的信號處理方法。本發明專利技術通過將信號光探測器和信標光探測器所獲得的信號光信號和信標光信號在A/D轉換器中轉換和FPGA中分析對比，得出電機所需要的電機轉速數字信號和電機方向控制信號，所述電機轉速數字信號經過D/A轉換成電機轉速模擬信號，所述電機驅動器根據電機方向控制信號和電機轉速模擬信號對電機進行調節，從而保證FSO設備正常通信。

【技術實現步驟摘要】
自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統及其信號處理方法
本專利技術涉及移動通信
，尤其涉及自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統及信號處理方法。
技術介紹
列車高速運行(時速大于300km/h)時，車內的移動無線網絡很不穩定，基本無法使用，對于在高鐵上使用智能終端通過移動無線網絡上網的乘客來說，這種情況下基本上無法上網。為了解決高鐵乘客不能上網或上網慢的問題，利用FSO(FreeSpaceOptical自由空間光通信)技術可以為乘客提供穩定的寬帶接入，但需要采用FSO自動跟蹤技術來實現。采用自動跟蹤技術，光束的調整尤為關鍵，需要一個控制系統及相應的信號處理方法。因此，現有技術存在缺陷，需要改進。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供一種自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統及其信號處理方法，給高鐵上的旅客提供穩定的寬帶服務。本專利技術的技術方案如下：提供一種自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，包括：信號光探測器，信標光探測器，與所述信號光探測器連接的第一A/D轉換器，與所述信標光探測器連接的第二A/D轉換器，與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器連接的FPGA，與所述FPGA連接的D/A轉換器，與所述D/A轉換器連接的電機驅動器，分別與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器、FPGA連接的時鐘驅動器；所述電機驅動器與所述FPGA連接；所述FPGA包括：時鐘管理模塊，分別與所述時鐘管理模塊連接的信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊，分別與所述信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊連接的電機控制處理模塊；所述時鐘管理模塊與所述時鐘驅動器連接，所述信號光精調處理模塊與所述第一A/D轉換器連接，所述信標光粗調處理模塊與所述第二A/D轉換器連接連接，所述電機控制處理模塊分別與所述D/A轉換器、電機驅動器連接，所述電機驅動器與電機連接。所述信號光探測器用于探測信號光，并將光信號轉換成模擬信號，所述信標光探測器用于探測信標光，并將光信號轉換成模擬信號，所述第一A/D轉換器和第二A/D轉換器用于將模擬信號轉換成數字信號，所述FPGA用于處理所述第一A/D轉換器和第二A/D轉換器傳送的數字信號，并輸出電機的方向控制信號和電機轉速數字信號，所述D/A轉化器用于將FPGA輸出的電機轉速數字信號轉換成電機轉速模擬信號，所述電機驅動器用于驅動電機。所述時鐘驅動器用于給第一A/D轉換器、第二A/D轉換器和FPGA提供同步時鐘信號。進一步地，所述自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，還包括：設置在信號光探測器與第一A/D轉換器之間、以及信標光探測器與第二A/D轉換器之間的若干高增益MMIC，分別與所述FPGA連接的位置傳感器和電路系統；所述第一A/D轉換器通過高增益MMIC與所述信號光探測器連接，所述第二A/D轉換器通過高增益MMIC與所述信標光探測器連接，所述位置傳感器設置在電機上。所述高增益MMIC用于將信號光探測器和信標光探測器所獲得的模擬信號放大。所述位置傳感器用于檢測電機是否在零位置。所述電路系統用于提供初始復位信號。進一步地，所述信號光探測器和信標光探測器均為四象限光電探測器(QPD)，所述第一A/D轉換器包括：第一高精度高速2路A/D轉換器和第二高精度高速2路A/D轉換器，所述第二A/D轉化器包括第三高精度高速2路A/D轉換器和第四高精度高速2路A/D轉換器，第一高精度高速2路A/D轉換器和第二高精度高速2路A/D轉換器對應信號光探測器的四個象限信號，第三高精度高速2路A/D轉換器和第四高精度高速2路A/D轉換器對應信標光探測器的四個象限信號，所述D/A轉換器為高分辨率高速D/A轉換器，所述時鐘驅動器為1:5的時鐘驅動器。所述時鐘驅動器用于給第一高精度高速2路A/D轉換器、第二高精度高速2路A/D轉換器、第三高精度高速2路A/D轉換器、第四高精度高速2路A/D轉換器和FPGA五個模塊提供同步時鐘。進一步地，所述信號光精調信號處理模塊包括：第一4路10位比較器，分別與所述第一4路10位比較器連接的精調第1路數據采樣、精調第2路數據采樣、精調第3路數據采樣和精調第4路數據采樣；所述精調第1路數據采樣、精調第2路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第一高精度高速2路A/D轉換器連接，所述精調第3路數據采樣、精調第4路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第二高精度高速2路A/D轉換器連接，所述第一4路10位比較器與所述電機控制處理模塊連接；所述信標光粗調處理模塊包括：第二4路10位比較器，分別與所述第二4路10位比較器連接的粗調第1路數據采樣、粗調第2路數據采樣、粗調第3路數據采樣和粗調第4路數據采樣；所述粗調第1路數據采樣、粗調第2路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第三高精度高速2路A/D轉換器連接，所述粗調第3路數據采樣、粗調第4路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第四高精度高速2路A/D轉換器連接，所述第二4路10位比較器與所述電機控制處理模塊連接；所述電機控制處理模塊包括：控制模塊、與所述控制模塊連接的RAM模塊，所述控制模塊分別與所述第一4路10位比較器、第二4路10位比較器、電機驅動器和時鐘管理模塊連接，所述RAM模塊分別與所述時鐘管理模塊和D/A轉換器連接，所述RAM模塊中存儲有不同情況下控制電機的電機轉速數字信息，RAM模塊按照不同的地址對應不同的電機轉速數字信息寫入調測好的電機轉速數字信息。所述RAM中的電機轉速數字信息由FSO系統的電路系統預先提供。進一步地，所述信號光探測器為QP20-6TO，所述信標光探測器為QP100-6SMD，所述時鐘驅動器為100MHzTTL1：5時鐘驅動器，可選用P2I2305NZG，所述第一A/D轉換器和第二A/D轉換器均為AD9218，所述FPGA為XC2C256-TQG144，所述D/A轉換器為AD9754。進一步地，所述高增益MMIC為INA-02186。本專利技術還提供一種信號處理方法，包括以下步驟：S1：信號光探測器和信標光探測器分別探測信號光和信標光，并分別獲得信號光模擬信號和信標光模擬信號，并將所獲得的信號光模擬信號和信標光模擬信號分別傳輸至第一A/D轉換器和第二A/D轉換器。S2：第一A/D轉換器和第二A/D轉換器將所獲得的信號光模擬信號和信標光模擬信號在時鐘驅動器的同步時鐘下分別進行A/D轉換；并將轉換后的信號光數字信號和信標光數字信號傳輸至FPGA中。S3：FPGA對信號光數字信號和信標光數字信號在時鐘驅動器的同步時鐘下進行分析處理，獲得電機轉速數字信號和電機方向控制信號，并將電機轉速數字信號和電機方向控制信號分別傳輸至D/A轉換器和電機驅動器。S4：D/A轉換器將所獲得的電機轉速數字信號在時鐘驅動器的同步時鐘下進行D/A轉換，并將轉換后的電機轉速模擬信號傳輸至電機驅動器中。S5：電機驅動器結合所獲得的電機轉速模擬信號和電機方向控制信號控制電機。進一步地，所述信號處理方法，在步驟S1中，還包括將所獲得信號光模擬信號和信標光模擬信號通過高增益MMIC放大，在步驟S2中，還包括將輔助信號傳輸至FPGA，所述輔助信號包括：電機轉動到零位和最大范圍后不能轉動的指示信號、初始復位信號，所述初始復位信號用于指示系統進行初始化，包括系統中CPU運行的初始化，FPGA中邏輯關系的初始化，FPGA本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，包括：信號光探測器，信標光探測器，與所述信號光探測器連接的第一A/D轉換器，與所述信標光探測器連接的第二A/D轉換器，與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器連接的FPGA，與所述FPGA連接的D/A轉換器，與所述D/A轉換器連接的電機驅動器，分別與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器、FPGA連接的時鐘驅動器；所述電機驅動器與所述FPGA連接；所述FPGA包括：時鐘管理模塊，分別與所述時鐘管理模塊連接的信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊，分別與所述信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊連接的電機控制處理模塊；所述時鐘管理模塊與所述時鐘驅動器連接，所述信號光精調處理模塊與所述第一A/D轉換器連接，所述信標光粗調處理模塊與所述第二A/D轉換器連接連接，所述電機控制處理模塊分別與所述D/A轉換器、電機驅動器連接，所述電機驅動器與電機連接。

【技術特征摘要】
1.一種自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，包括：信號光探測器，信標光探測器，與所述信號光探測器連接的第一A/D轉換器，與所述信標光探測器連接的第二A/D轉換器，與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器連接的FPGA，與所述FPGA連接的D/A轉換器，與所述D/A轉換器連接的電機驅動器，分別與所述第一A/D轉換器、第二A/D轉換器、FPGA連接的時鐘驅動器；所述電機驅動器與所述FPGA連接；所述FPGA包括：時鐘管理模塊，分別與所述時鐘管理模塊連接的信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊，分別與所述信標光粗調處理模塊、信號光精調處理模塊連接的電機控制處理模塊；所述時鐘管理模塊與所述時鐘驅動器連接，所述信號光精調處理模塊與所述第一A/D轉換器連接，所述信標光粗調處理模塊與所述第二A/D轉換器連接連接，所述電機控制處理模塊分別與所述D/A轉換器、電機驅動器連接，所述電機驅動器與電機連接。2.根據權利要求1所述的自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，還包括：設置在信號光探測器與第一A/D轉換器之間、以及信標光探測器與第二A/D轉換器之間的若干高增益MMIC，分別與所述FPGA連接的位置傳感器和電路系統；所述第一A/D轉換器通過高增益MMIC與所述信號光探測器連接，所述第二A/D轉換器通過高增益MMIC與所述信標光探測器連接，所述位置傳感器設置在電機上。3.根據權利要求1所述的自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，所述信號光探測器和信標光探測器均為四象限光電探測器，所述第一A/D轉換器包括：第一高精度高速2路A/D轉換器和第二高精度高速2路A/D轉換器，所述第二A/D轉化器包括第三高精度高速2路A/D轉換器和第四高精度高速2路A/D轉換器，第一高精度高速2路A/D轉換器和第二高精度高速2路A/D轉換器對應信號光探測器的四個象限信號，第三高精度高速2路A/D轉換器和第四高精度高速2路A/D轉換器對應信標光探測器的四個象限信號，所述D/A轉換器為高分辨率高速D/A轉換器，所述時鐘驅動器為1:5的時鐘驅動器。4.根據權利要求1所述的自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，所述信號光精調信號處理模塊包括：第一4路10位比較器，分別與所述第一4路10位比較器連接的精調第1路數據采樣、精調第2路數據采樣、精調第3路數據采樣和精調第4路數據采樣；所述精調第1路數據采樣、精調第2路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第一高精度高速2路A/D轉換器連接，所述精調第3路數據采樣、精調第4路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第二高精度高速2路A/D轉換器連接，所述第一4路10位比較器與所述電機控制處理模塊連接；所述信標光粗調處理模塊包括：第二4路10位比較器，分別與所述第二4路10位比較器連接的粗調第1路數據采樣、粗調第2路數據采樣、粗調第3路數據采樣和粗調第4路數據采樣；所述粗調第1路數據采樣、粗調第2路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第三高精度高速2路A/D轉換器連接，所述粗調第3路數據采樣、粗調第4路數據采樣分別與時鐘管理模塊和第四高精度高速2路A/D轉換器連接，所述第二4路10位比較器與所述電機控制處理模塊連接；所述電機控制處理模塊包括：控制模塊、與所述控制模塊連接的RAM模塊，所述控制模塊分別與所述第一4路10位比較器、第二4路10位比較器、電機驅動器和時鐘管理模塊連接，所述RAM模塊分別與所述時鐘管理模塊和D/A轉換器連接，所述RAM模塊中存儲有不同情況下控制電機轉速的電機轉速數字信息，RAM模塊按照不同的地址對應不同的電機轉速數字信息寫入調測好的電機轉速數字信息。5.根據權利要求1所述的自動跟蹤FSO設備中電機的控制系統，其特征在于，所述信號光探測器為QP20-6TO，所述信標光探測器為QP100-6SMD，所述時鐘驅動器為100MHzTTL1：5時鐘驅動器，可選用P2I2305NZG，所述第一A/D轉換器和第二A/D轉換器均為AD9218，所述FPGA為XC2C256-TQG144，所述D/A轉換器為AD9754。6.根據權利要求2所述的自動跟蹤FSO設備中電機...

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜建軍，
申請(專利權)人：深圳市新岸通訊技術有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東,44