CN115967447B - 可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法，所述方法包括生成第一光脉冲信号；生成第一电信号；根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号；根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号；当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号；根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号；根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；根据第四电信号确定延时值。所述系统和方法能够不受温度、器件响应速度、高速收发器不确定性延时等因素影响，自动化计算光电测量反馈系统延时，充分提高了光电测量反馈系统测量光脉冲的效率。

Description

可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法

技术领域

本发明涉及测量控制领域,并且更具体地，涉及一种可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法。

背景技术

现有的光电测量反馈系统中，通常需要测量数据传输延时，以实现对光脉冲的精确测量、计算与反馈。然而受温度、环境、器件响应速度影响，以及高速收发器存在不确定性延时、信号在数据处理模块内部通过连线和逻辑单元时存在延时等多重因素影响，数据传输延时测量十分困难。

因此，需要一种技术，能够在进行光脉冲的测量、计算和反馈时，能够自动化计算光电测量反馈系统的数据传输延时，从而提高光电测量反馈系统效率。

发明内容

为了解决现有光电测量反馈系统测量数据传输延时导致系统效率低的问题，本发明提供一种可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法。

根据本发明的一方面，本发明提供一种可计算数据传输延时的光电测量反馈系统，所述系统包括：

光源，用于生成第一光脉冲信号；

光电探测单元，用于根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号，以及根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

信号处理单元，用于生成第一电信号，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，以及根据第四电信号确定延时值；

信号调制单元，用于根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号，以及根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号。

可选地，所述系统还包括：

第一分束器，用于将第一光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路传输信号调制单元；

第二分束器，其与耦合器通过光纤连接形成闭环回路，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路在闭环回路中循环；

耦合器，其与信号调制单元连接，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号传输至第二分束器。

可选地，所述信号处理单元包括：

模数转换模块，用于采集第二电信号，并将所述第二电信号转换为第二数字信号，或者采集第四电信号，并将所述第四电信号转换为第四数字信号；

逻辑运算模块，用于生成第一数字信号，并将所述第一数字信号传输至数模转换模块；对第二数字信号进行处理并确定处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，生成第三数字信号；以及对第四数字信号进行处理，确定第四数字信号的峰值；

数模转换模块，用于将所述第一数字信号转换为第一电信号，或者将第三数字信号转换为第三电信号，并发送至信号调制单元。

可选地，信号处理单元生成第一电信号，包括：

逻辑运算模块根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

数模转换模块对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率。

可选地，信号处理单元当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，包括：

模数转换模块对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，/>

为模数转换模块的采样频率；

逻辑运算模块提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

数模转换模块对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号。

可选地，信号处理单元根据第四电信号确定延时值，包括：

模数转换模块对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

逻辑运算模块提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种采用本发明所述光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法，所述方法包括：

生成第一光脉冲信号；

生成第一电信号；

根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号；

根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号；

当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号；

根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号；

根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

根据第四电信号确定延时值。

可选地，所述生成第一电信号包括：

根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率。

可选地，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，包括：

对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，/>

为模数转换模块的采样频率；

提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值

个采样点中的最大值；

对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号。

可选地，根据第四电信号确定延时值，包括：

对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；

根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行本发明任一所述的方法。

根据本发明的另一方面，本发明提供一种电子设备，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现本发明任一所述的方法。

本发明技术方案提供的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统及其计算方法，其中，所述方法包括生成第一光脉冲信号；生成第一电信号；根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号；根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号；当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号；根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号；根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；根据第四电信号确定延时值。所述系统和方法能够不受温度、器件响应速度、高速收发器不确定性延时、信号处理单元内部延时等因素影响，自动化计算光电测量反馈系统延时，具有灵活性与通用性，可以充分提高光电测量反馈系统测量、计算、反馈光脉冲的准确度和效率。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统的结构示意图；

图2为根据本发明另一个优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统的结构示意图；

图3为根据本发明优选实施方式的信号处理单元的结构示意图；

图4为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统进行延时计算过程中的波形示意图；

图5为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统测量光脉冲的示意图；

图6为根据本发明优选实施方式的光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法的流程图；

图7是根据本发明优选实施方式的电子设备的结构。

具体实施方式

下面，将参考附图详细地描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。

应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

本领域技术人员可以理解，本发明实施例中的“第一”、“第二”等术语仅用于区别不同步骤、设备或模块等，既不代表任何特定技术含义，也不表示它们之间的必然逻辑顺序。

还应理解，在本发明实施例中，“多个”可以指两个或两个以上，“至少一个”可以指一个、两个或两个以上。

还应理解，对于本发明实施例中提及的任一部件、数据或结构，在没有明确限定或者在前后文给出相反启示的情况下，一般可以理解为一个或多个。

另外，本发明中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本发明中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还应理解，本发明对各个实施例的描述着重强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以相互参考，为了简洁，不再一一赘述。

同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明实施例可以应用于终端设备、计算机系统、服务器等电子设备，其可与众多其它通用或专用计算系统环境或配置一起操作。适于与终端设备、计算机系统、服务器等电子设备一起使用的众所周知的终端设备、计算系统、环境和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、小型计算机系统﹑大型计算机系统和包括上述任何系统的分布式云计算技术环境，等等。

终端设备、计算机系统、服务器等电子设备可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等等，它们执行特定的任务或者实现特定的抽象数据类型。计算机系统/服务器可以在分布式云计算环境中实施，分布式云计算环境中，任务是由通过通信网络链接的远程处理设备执行的。在分布式云计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。

示例性系统

图1为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统的结构示意图。如图1所示，本优选实施方式所述的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统100包括：

光源101，用于生成第一光脉冲信号；

光电探测单元102，用于根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号，以及根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

信号处理单元103，用于生成第一电信号，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，以及根据第四电信号确定延时值；

信号调制单元104，用于根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号，以及根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号。

在一个实施例中，所述光源会可以产生任何光脉冲的装置，光电探测单元为现有技术中通用的光电探测类装置，信号处理单元则是可编程的FPGA，用于对采集的信号进行计算判断，信号调制单元则是具备相位调制功能的装置。

优选地，所述系统还包括：

第一分束器105，用于将第一光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元102，一路传输信号调制单元104；

第二分束器106，其与耦合器108通过光纤107连接形成闭环回路，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元102，一路在闭环回路中循环；

耦合器108，其与信号调制单元104连接，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号传输至第二分束器106。

图2为根据本发明另一个优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统的结构示意图。如图2所示，本优选实施方式所述的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统200除了包括光源101，光电探测单元102，信号处理单元103和信号调制单元104外，还包括第一分束器105，第二分束器106，光纤107和耦合器108，其中，第二分束器106和耦合器108通过光纤107的连接形成了一个闭环回路，使经过信号调制单元104进行相位调制生成的光脉冲信号与在光纤107中循环的光脉冲信号在耦合器108处耦合后，传输至第二分束器106进行分路，一路传输至光电探测单元102，一路继续在闭环回路中循环。

优选地，所述信号处理单元103包括：

模数转换模块131，用于采集第二电信号，并将所述第二电信号转换为第二数字信号，或者采集第四电信号，并将所述第四电信号转换为第四数字信号；

逻辑运算模块132，用于生成第一数字信号，并将所述第一数字信号传输至数模转换模块；对第二数字信号进行处理并确定处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，生成第三数字信号；以及对第四数字信号进行处理，确定第四数字信号的峰值；

数模转换模块133，用于将所述第一数字信号转换为第一电信号，或者将第三数字信号转换为第三电信号，并发送至信号调制单元104。

图3为根据本发明优选实施方式的信号处理单元的结构示意图。如图3所示，所述模数转换模块131一端与光电探测单元102连接，用于采集光电探测单元输出的电信号，模数转换模块131另外一端与逻辑运算模块132连接，用于将采集的电信号转换为数字信号后传输至逻辑运算模块进行计算，而逻辑运算模块132的另外一端与数模转换模块133连接，用于以数字信号形式输出计算结果至数模转换模块133，而数模转换模块133的另外一端与信号调制单元104连接，用于将接收的数字信号转换为电信号后输出至信号调制单元104。

优选地，信号处理单元103生成第一电信号，包括：

逻辑运算模块132根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

数模转换模块133对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率。

优选地，信号处理单元103当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，包括：

模数转换模块131对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，/>

为模数转换模块的采样频率；

逻辑运算模块132提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

数模转换模块133对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号。

此处需注意的是，本实施方式中发送的方波信号幅值为+H或者-H并不构成对本发明的限制，即逻辑运算模块132输出的第一数字信号中每组方波信号的幅值为+H仅作为一种示例，在实际应用中，每组方波信号的幅值为-H也是可以的。同理，逻辑运算模块132生成的第三数字信号中每组方波信号中前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H也不是必须的，在实际应用中，当逻辑运算模块132输出的第一数字信号中每组方波信号的幅值为-H时，逻辑运算模块132生成的第三数字信号中每组方波信号中前x个方波的幅值为-H，后y个方波的幅值为+H。后续实例方式的实现与此处原理相似，不再赘述。

另外，逻辑运算模块132对第二电信号进行采样，并进行处理的原因在于需要判断光源发射的第一光脉冲信号经过调制后，是否生成了与第一数字信号具有相同波形的信号，因此，预设的信号生成规则只需要至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，从而保证信号调制单元对光源输出的一组完整的第一光脉冲信号已经完成了信号调制即可，至于是确定出现两组满足预设的生成规则的第二数字信号后，就输出第三数字信号，还是出现多于两组满足预设的生成规则的第二数字信号后，再输出第三数字信号都是允许的。

优选地，信号处理单元103根据第四电信号确定延时值，包括：

模数转换模块131对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

逻辑运算模块132提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值。

图4为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统进行延时计算过程中的波形示意图。本优选实施方式以信号处理单元包括数据转换器DAC，逻辑运算模块FPGA和模数转换模块ADC为例。令ADC采样率为

，则对光源发出的频率为f的光脉冲进行采样时，每一个脉冲的采样点数为/>

；令DAC采样率为/>

，对于每一个输出电压波形的采样点数为/>

，值得注意的是，电压波形为频率为f、占空比为50%的方波。

如图4所示，在进行延时计算过程中：

步骤1，FPGA持续输出至DAC一组幅值相同的方波信号，幅值设为+H，具体波形如FPGA至DAC中幅值+H方波段所示。DAC 将方波信号转换为电压波形后输出至信号调制单元。信号调制单元对光源发出的第一光脉冲按照DAC输出的电压波形进行调制后，注入耦合器，然后在闭环回路的第二分束器处分成两路，其中一路传输至光电探测单元，由其转换为电信号，并经ADC采集，并转换为数字信号后输入FPGA，FPGA对ADC采集到的信号进行处理，提取信号的峰值，具体地，以

个采样点为一组，找出其中的最大值，该最大值即为脉冲的峰值。FPGA对提取得到的峰值进行判断，当至少两组第二数字信号的峰值均为+H时，判定对第一光脉冲的幅值调制完成，其中，ADC采集并传输至FPGA的数字信号的波形具体如ADC至FPGA中峰值+H段所示。

步骤2，当判定对第一光脉冲的幅值调制完成后，FPGA向DAC持续输出另一组方波信号，其中，每一组信号中前x个幅值为+H，进行正脉冲注入；后y个为幅值为-H，进行负脉冲注入；x+y为所述闭环回路的光纤107中光脉冲的总数，具体波形如FPGA至DAC中标记为1，2……N-1，N的方波波段所示。FPGA向DAC持续输出另一组方波信号后，DAC 将方波信号转换为电压波形后输出至信号调制单元。信号调制单元对光源发出的光脉冲按照DAC输出的电压波形进行调制后，注入耦合器，然后在闭环回路的第二分束器处分成两路，其中一路传输至光电探测单元，由其转换为电信号，并经ADC采集，并转换为数字信号后输入FPGA，FPGA对ADC采集到的信号进行处理，提取信号的峰值，对其进行判断，当FPGA第一次提取到峰值-H的一组数字信号时，即可知道从FPGA输出第一个幅值-H的方波，到FPGA判断出第一个峰值-H的波形的时间，即为FPGA-DAC-信号调制单元-光纤-光电探测单元-ADC-FPGA的延时值，其中，ADC采集并传输至FPGA的数字信号的波形具体如ADC至FPGA中标记为1，2的波段所示。当计算出延时值后，对该延时值和FPGA内部逻辑运算需要的时间求和，得到时间T0。

由于第三光脉冲在光纤107中的总个数为x+y，光源发出光脉冲的频率为f，那么可知脉冲在光纤107中循环一圈的时间ΔT为(x+y) /f。则根据时间T0和ΔT可计算出对于光纤107中循环的第三光脉冲而言，所述时间T0相对于光纤107中循环的光脉冲延时的圈数为。计算出延时圈数后，由FPGA向DAC输出方波信号，则可实现经信号调制单元调制后输出的光脉冲信号与在闭环回路的光纤中传输的光脉冲信号在耦合器B处的重合，从而实现光脉冲的准确测量，计算和反馈。

图5为根据本发明优选实施方式的可计算数据传输延时的光电测量反馈系统测量光脉冲的示意图。本优选实施方式以信号处理单元包括数据转换器DAC，逻辑运算模块FPGA和模数转换模块ADC为例。令ADC采样率为

，则对光源发出的频率为f的光脉冲进行采样时，每一个脉冲的采样点数为/>

；令DAC采样率为/>

，对于每一个输出电压波形的采样点数为/>

。所述闭环回路的光纤107中光脉冲的总数为x+y，经过计算的延时圈数为1圈。

如图5所示，在光源以频率f持续发射光脉冲的过程中，FPGA以频率f向DAC持续输出方波信号，其中每组方波信号包括x个幅值+H的脉冲和y个拟调制幅值的脉冲，具体波形如FPGA至DAC中方波波段所示。对于FPGA至DAC中标记为1的方波波段，DAC 将方波信号转换为电压波形输出至信号调制单元。信号调制单元对光源发出的光脉冲按照DAC输出的电压波形进行调制后，注入耦合器，然后在闭环回路的第二分束器处分成两路，其中一路传输至光电探测单元，由其转换为电信号，经过一定时间延时后由ADC采集。但由于计算得到的延时圈数为1圏，因此FPGA并不能从ADC至FPGA中标记为1波形中提取到有效峰值，所以FPGA以频率f继续向DAC输出FPGA至ADC中标记为2的方波信号，其经过信号调制单元和第二分束器，以及光电探测单元后，被ADC采集后传输至FPGA。FPGA对ADC采集到的信号进行处理，提取信号的峰值，具体地，以

个采样点为一组，找出其中的最大值，该最大值即为脉冲的峰值，具体波形如ADC至FPGA中标记为2的波形。

FPGA基于所述脉冲的峰值进行逻辑运算，确定向DAC输出的y个方波信号的反馈幅值，具体波形如FPGA至DAC中标记为3的方波波段所示。同理，由于传输延时1圈，对于FPGA向DAC输出的标记为3的波形，FPGA从ADC至FPGA中标记为4的波形中提取的y个峰值才是有效峰值，FPGA根据ADC至FPGA中标记为4的波形中的有效峰值进行逻辑运算后，输出的才是针对y个有效峰值输出的对应的反馈幅值，依此类推，即可完成光电系统的准确测量反馈。

综上所述，本优选实施方式所述的系统通过信号处理单元生成模拟电压信号至信号调制单元，对光源发射的光脉冲信号进行调制，并通过信号处理单元计算从输出第一负脉冲信号到从采集的信号中识别出第一个负脉冲信号的时间差确定系统延时。通过利用该延时值，同时考虑FPGA内部逻辑运算需要的时间，通过计算延时圈数，即可实现由FPGA向DAC注入的方波信号经过信号调制后，能在耦合器处与光纤中循环的光脉冲信号重合，从而实现对光脉冲的准确测量，计算和反馈。所述系统充分考虑了由于受环境、温度、器件响应速度、高速收发器不确定性，以及信号在信号处理单元内部通过连线和进行逻辑运算等多重因素而造成的数据传输延时，实现了自动化、精确计算系统延时，具有灵活性与通用性，提高了光电测量反馈系统的效率。

示例性方法

图6为根据本发明优选实施方式的光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法的流程图。如图6所示，本优选实施方式所述的光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法从步骤601开始。

在步骤601，生成第一光脉冲信号；

在步骤602，生成第一电信号；

在步骤603，根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号；

在步骤604，根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号；

在步骤605，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号；

在步骤606，根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号；

在步骤607，根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

在步骤608，根据第四电信号确定延时值。

优选地，所述生成第一电信号包括：

根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率。

优选地，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，包括：

对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，/>

为模数转换模块的采样频率；

提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号。

优选地，根据第四电信号确定延时值，包括：

将采集的第四电信号转换为第四数字信号；

对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值。

本优选实施方式所述光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法进行延时计算的步骤与本优选实施方式所述可计算数据传输延时的光电测量反馈系统进行延时计算采取的步骤相同，进一步地，采集所述方法计算得到的延时值，实现光脉冲测量、计算和反馈的步骤也相同，而且达到的技术效果也相同，在此不再赘述。

示例性电子设备

图7是本发明一示例性实施例提供的电子设备的结构。该电子设备可以是第一设备和第二设备中的任一个或两者、或与它们独立的单机设备，该单机设备可以与第一设备和第二设备进行通信，以从它们接收所采集到的输入信号。图7图示了根据本公开实施例的电子设备的框图。如图7所示，电子设备包括一个或多个处理器701和存储器702。

处理器701可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其他形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其他组件以执行期望的功能。

存储器702可以包括一个或多个计算机程序产品，所述计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。在所述计算机可读存储介质上可以存储一个或多个计算机程序指令，处理器701可以运行所述程序指令，以实现上文所述的被公开的各个实施例的软件程序的对历史变更记录进行信息挖掘的方法以及/或者其他期望的功能。在一个示例中，电子设备还可以包括：输入装置703和输出装置704，这些组件通过总线系统和/或其他形式的连接机构（未示出）互连。

此外，该输入装置703还可以包括例如键盘、鼠标等等。

该输出装置704可以向外部输出各种信息。该输出设备704可以包括例如显示器、扬声器、打印机、以及通信网络及其所连接的远程输出设备等等。

当然，为了简化，图7中仅示出了该电子设备中与本公开有关的组件中的一些，省略了诸如总线、输入/输出接口等等的组件。除此之外，根据具体应用情况，电子设备还可以包括任何其他适当的组件。

示例性计算机程序产品和计算机可读存储介质

除了上述方法和设备以外，本公开的实施例还可以是计算机程序产品，其包括计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法中的步骤。

所述计算机程序产品可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开实施例操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言，诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。

此外，本公开的实施例还可以是计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令在被处理器运行时使得所述处理器执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种实施例的光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法中的步骤。

所述计算机可读存储介质可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以包括但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子（非穷举的列表）包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、可擦式可编程只读存储器（EPROM或闪存）、光纤、便携式紧凑盘只读存储器（CD-ROM）、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

本说明书中各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似的部分相互参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

可能以许多方式来实现本公开的方法和装置。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本公开的方法和装置。用于所述方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本公开的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本公开实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本公开的方法的机器可读指令。因而，本公开还覆盖存储用于执行根据本公开的方法的程序的记录介质。

还需要指出的是，在本公开的装置、设备和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (5)

1.一种可计算数据传输延时的光电测量反馈系统，其特征在于，所述系统包括：

光源，用于生成第一光脉冲信号；

第一分束器，用于将第一光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路传输信号调制单元；

第二分束器，其与耦合器通过光纤连接形成闭环回路，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路在闭环回路中循环；

耦合器，其与信号调制单元连接，用于将第二光脉冲信号，或者第三光脉冲信号传输至第二分束器；

光电探测单元，用于根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号，以及根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

信号处理单元，用于生成第一电信号，当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，以及根据第四电信号确定延时值；

其中，所述生成第一电信号包括：

根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率；

所述当第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号包括：

对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，

为模数转换模块的采样频率；

提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号；

所述根据第四电信号确定延时值包括：

对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；

根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值；

信号调制单元，用于根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号，以及根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：

模数转换模块，用于对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，/>

为模数转换模块的采样频率；或者用于对第四电信号进行采样，并根据/>

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

逻辑运算模块，用于根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

还用于提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

还用于提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值；

数模转换模块，用于对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率；或者用于对每组第三数字信号进行采样，根据/>

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号。

3.一种采用权利要求1至2中任意一种光电测量反馈系统计算数据传输延时的方法，其特征在于，所述方法包括：

光源生成第一光脉冲信号；

信号处理单元生成第一电信号，包括：

根据生成第一光脉冲信号的频率f持续输出若干组第一数字信号，其中，每组第一数字信号是幅值为+H方波信号；

对每组第一数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第一电压波形，所述第一电压波形为第一电信号，其中，/>

为数模转换模块的采样频率；

第一分束器将第一光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路传输信号调制单元；

信号调制单元根据第一电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第二光脉冲信号；

第二分束器与耦合器通过光纤连接形成闭环回路，将第二光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路在闭环回路中循环；

光电探测单元根据第一光脉冲信号和第二光脉冲信号生成第二电信号；

信号处理单元在第二电信号满足预设的信号生成规则时，根据第二电信号生成第三电信号，包括：

对第二电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第二数字信号，其中，

为模数转换模块的采样频率；

提取每组第二数字信号的峰值作为处理结果，当所述处理结果满足预设的信号生成规则时，输出若干组第三数字信号，其中，所述第三数字信号为前x个方波的幅值为+H，后y个方波的幅值为-H的方波信号，输出第一个幅值为-H的方波的时间记为T1，x+y 为所述闭环回路中脉冲总数，所述预设的信号生成规则是至少两组第二数字信号的峰值等于第一数字信号的幅值+H，且第二数字信号的峰值为

个采样点中的最大值；

对每组第三数字信号进行采样，根据

个采样点的数据生成频率为f的第二电压波形，所述第二电压波形为第三电信号；

信号调制单元根据第三电信号对第一光脉冲信号进行调制，生成第三光脉冲信号；

第二分束器与耦合器通过光纤连接形成闭环回路，将第三光脉冲信号分成两路，一路传输至光电探测单元，一路在闭环回路中循环；

光电探测单元根据第一光脉冲信号和第三光脉冲信号生成第四电信号；

信号处理单元根据第四电信号确定延时值，包括：

对第四电信号进行采样，并根据

个采样点的数据生成一组第四数字信号；

提取每组第四数字信号的峰值，并将第一组第四数字信号的峰值为-H的时间记为T2；

根据时间T1和时间T2确定延时值T，其中，所述延时值T为时间T2和时间T1的差值。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述权利要求3所述的方法。

5.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：

处理器；

用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

所述处理器，用于从所述存储器中读取所述可执行指令，并执行所述指令以实现上述权利要求3所述的方法。

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