專利名稱：一種搜索定位跟蹤光波波長的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種步長可變的搜索定位和跟蹤光波波長的方法。
現(xiàn)有技術(shù)搜索定位跟蹤光波波長的方法有兩種，第一種方法是硬件匹配法，由于激光器發(fā)出的光波長是固定的，根據(jù)這個波長選擇相應(yīng)波長的光濾波器，這種濾波器是一種無源濾波器，它只能對波長相符合的光進行濾波，但由于光在傳輸過程中，因溫度變化或光纖彎曲會造成光波長發(fā)生一定程度的改變，這樣一來由這種固定光濾波器過濾的光會受到一定程度的損傷。這種方法由于不需要軟件實施自動控制，只需要硬件匹配適當(dāng)即可，其缺點是明顯的，即自適應(yīng)性差，范圍狹窄，尤其信號弱時將會變得相當(dāng)不可靠?，F(xiàn)有技術(shù)的第二種方法是使用有源可調(diào)諧式光濾波器，通過固定步長(此處，步長是指第二次驅(qū)動可調(diào)諧式光濾波器電壓調(diào)整的幅度)的搜索，在信號處定位，然后以這個電壓為驅(qū)動可調(diào)諧式光濾波器的工作電壓，工作過程中，每隔一定的時間就輕微地改變驅(qū)動可調(diào)諧式光濾波器的工作電壓，以達到動態(tài)適應(yīng)光波長變化的目的。具體的搜索、跟蹤過程如下1給光濾波器施加一個驅(qū)動電壓，記錄此時經(jīng)光濾波器后的光功率值，然后按照搜索方向給驅(qū)動電壓加或減去一個步長值，再次驅(qū)動光濾波器，并再次記錄這一次經(jīng)光濾波器后的光功率值。
2重復(fù)以上過程，記錄值超過三個后，開始對記錄值進行條件判斷，并且以后每增加一個記錄值都要進行一次判斷。條件判斷是這樣的取一個記錄值，然后將它和前后兩個記錄值比較，如果它比前后兩個記錄值都大，則進行第二次判斷；否則，不進行第二次判斷，回到過程1繼續(xù)進行；第二次判斷是這樣的給中間記錄值按比例計算一個值，如果前后兩個記錄值都小于這個值，則記錄下這個值及此處的驅(qū)動電壓值，然后進行第三次判斷，第三次判斷是這樣的將這個記錄點的功率值和保存的最大功率值比較，如果此功率值比保存的最大功率值大，則用此值取代保存的最大功率值，否則，回到過程1繼續(xù)進行；3如此，重復(fù)以上過程，直到驅(qū)動電壓超出給定的范圍，搜索結(jié)束，然后，將獲得最大功率處的電壓值驅(qū)動光濾波器，進入動態(tài)跟蹤過程4；4跟蹤過程過程如下4A首先判斷時間間隔到不到，如果到，啟動跟蹤過程，進入4B，如果不到，則判斷功率有無變化，如果功率沒有變化，則重復(fù)4A，有變化則修正時間間隔，啟動跟蹤過程，進入4B。
4B以當(dāng)前電壓點為中心點，以跟蹤步長值為調(diào)整幅度，使光濾波器朝某一方向擺動，如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值，則繼續(xù)朝該方向擺動，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值，則換方向擺動。
4C第二次比較擺動后的功率值與當(dāng)前工作點的功率值，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值，則減小跟蹤步長值，換方向，繼續(xù)從4B開始重復(fù)，直到跟蹤步長值穩(wěn)定在1，結(jié)束跟蹤，進入4D；如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值，則增加跟蹤步長值繼續(xù)朝該方向擺動，進入4B重復(fù)；4D從4A開始重復(fù)以上過程。
這種方法的缺陷在于盡管采用第二種方法解決了第一種方法某些方面的問題，但同時也增加了新的不可靠因素，那就是光信號比較弱時有可能搜索不到信號，或搜索到一錯誤點。
本發(fā)明的目的在于提供一種可以快速、準(zhǔn)確無誤地定位光波波長的方法。
為了解決既要快速，又要準(zhǔn)確無誤這兩者間的矛盾，本發(fā)明提出了一種搜索定位跟蹤光波波長的方法，其關(guān)鍵在于在搜索過程中根據(jù)不同的位置選擇不同的步長，即本發(fā)明提供了一種可變步長的搜索定位跟蹤光波波長的方法，即，通過大量的數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)光信號在和光濾波器完全重疊時光功率最大，不完全重疊時光功率將減小，在完全重疊和不完全重疊之間一定帶寬范圍內(nèi)光功率變化較大，而在完全不重疊時光功率變化很小。根據(jù)光濾波器的這一特性，在功率變化達不到一定幅度情況下采用大步長快速搜索方法，而在功率變化達到一定幅度時修改步長，采用小步長細搜索方法。
實施本發(fā)明提供的方法，在搜索定位光波波長的應(yīng)用中取得了很好的效果，既滿足了搜索過程快速的要求，又保證了準(zhǔn)確無誤的光信號處理；而且并未增加處理成本。
下面，結(jié)合附圖和實施例，進一步說明本發(fā)明的特點，附圖中

圖1是具體實施本發(fā)明方法的一個流程圖。
結(jié)合附圖1，結(jié)合本發(fā)明方法的一個具體實施例，來說明本發(fā)明方法的特點，在如圖1所示流程圖中，各個符號的意義說明如下value[n]搜索時當(dāng)前點的光功率值；value[n-1]搜索時上一個點的光功率值；value[n+1]搜索時下一個點的光功率值；power[n]跟蹤時當(dāng)前點的光功率值；power[n-1]跟蹤時上一個點的光功率值；maxpower細搜索時小范圍內(nèi)極大值；MAXPOWER整個范圍內(nèi)最大值；power1跟蹤過程中當(dāng)前中心點的功率值；power2跟蹤過程中當(dāng)前擺動點的功率值；具體實現(xiàn)過程說明如下1給光濾波器施加一個驅(qū)動電壓(框101)，記錄此時經(jīng)光濾波器后的光功率值(框102)，然后按照搜索方向給驅(qū)動電壓加或減去一個步長值(框125)，再次驅(qū)動光濾波器，并再次記錄這一次經(jīng)光濾波器后的光功率值。
2重復(fù)以上過程，記錄值超過三個后(框103)，開始對記錄值進行條件判斷，并且以后每增加一個記錄值都要進行一次判斷。條件判斷是這樣的取一個記錄值，然后將它和前后兩個記錄值比較(框105)，如果它比前后兩個記錄值都大，則進行第二次判斷(框106)；否則，不進行第二次判斷，回到過程1(轉(zhuǎn)到框101)繼續(xù)進行；第二次判斷是這樣的給中間記錄值按比例計算一個值(K*value[n])，如果前后兩個記錄值(value[n-1]、value[n+1])只要有一個小于這個值，即為第一次滿足條件，并在此點處退兩個步長，并以退后的點作為起始點，大幅度減小步長值(框107)，啟動小步長細搜索過程，進入3；否則，回到過程1(框101)繼續(xù)進行。
3小步長細搜索過程首先判斷細搜索次數(shù)到不到(框108)，如果到，則恢復(fù)開始時步長值，進行第二次判斷，見過程4(框112、框114和框116)。如果不到，每增加一個記錄點，就將它和前后兩個記錄值比較，如果它比前后兩個記錄值都大(框110)，則刷新小步長細搜索過程里的極大值記錄(框111)，否則，不刷新記錄，都回到過程3(框108)繼續(xù)進行。
4第二次判斷是這樣的給功率極大值記錄值按比例計算一個值(maxpower*K)，如果前后N個記錄值內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)兩個記錄值都小于這個值(框112)(注N為一設(shè)定常數(shù))，即為第一次滿足條件，然后將這個功率極大值與整個過程中保存的功率最大值比較(框114)，如果極大值大于最大值，則刷新最大值以及相關(guān)的記錄(框116)，否則不刷新紀(jì)錄。然后，恢復(fù)開始時步長值，退出小步長細搜索過程(框109)，回到過程1(框101)繼續(xù)進行，直到搜索過程在指定的范圍內(nèi)結(jié)束，將獲得最大功率處的電壓值驅(qū)動光濾波器，進入跟蹤過程(框113)；5跟蹤過程過程如下5A首先判斷時間間隔到不到(框115)，如果到，啟動跟蹤過程，見5B，如果不到，則判斷功率有無變化(框117)，如無變化，則返回框115，重復(fù)5A，如功率有變化則修正時間間隔，啟動跟蹤過程(框118)，進入5B。
5B以當(dāng)前電壓點為中心點，以跟蹤步長值為調(diào)整幅度，使光濾波器朝某一方向擺動，如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值(框120)，則繼續(xù)朝該方向擺動(框124)，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值，則換方向擺動(框123)。
5C第二次比較擺動后的功率值(power2)與當(dāng)前工作點的功率值(power1)，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值(power2＜power1)，則減小跟蹤步長值，換方向(框122)，返回5B(框119)開始重復(fù)，直到跟蹤步長值穩(wěn)定在1，結(jié)束跟蹤，進入5D；如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值，則增加跟蹤步長值繼續(xù)朝該方向擺動(框124)，進入5B重復(fù)；5D從5A開始重復(fù)以上過程。
為了研究本發(fā)明的實際效果，在裝備有OTF-610可調(diào)諧式有源光濾波器的一個實驗性傳輸設(shè)備中，應(yīng)用本說明書中所述現(xiàn)有技術(shù)第二種方法搜索光波波長時，發(fā)現(xiàn)當(dāng)光信號很小如接近-46db時，在有些波長位置將搜索不到信號，有時也會搜索到一些假信號。當(dāng)采用本發(fā)明的方法時，光信號同樣很弱，但在接近-50db時，在任何位置仍然能夠正確的捕捉到光信號，在不改變硬件配置的前提下，提高了適用范圍。
權(quán)利要求
1.一種搜索定位跟蹤光波波長的方法，包括搜索定位過程和跟蹤過程，其特征在于，在所述搜索過程中，如果兩次檢測到的光功率變化未達到一定幅度時采用大步長快速搜索方法，而在光功率變化達到一定幅度時修改步長，采用小步長細搜索方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述搜索定位過程包括以下步驟1)按照一個搜索方向，記錄三個不同驅(qū)動電壓下的經(jīng)光濾波器后的光功率值，所述三個不同驅(qū)動電壓彼此間相差一個步長，2)在當(dāng)前驅(qū)動電壓基礎(chǔ)上加減一定幅度步長的條件下，記錄經(jīng)光濾波器后的光功率值，將該記錄值與其前后兩個記錄值比較，如果它比前后兩個記錄值都大，則執(zhí)行步驟3)，否則，返回步驟1)；3)將中間記錄值按比例計算一+個值，如果前后兩個記錄值只要有一個小于這個值，即為第一次滿足條件，并在此點處退兩個步長，并以退后的點作為起始點，大幅度減小步長值，啟動小步長細搜索過程，執(zhí)行小步長細搜索過程即步驟4)，否則返回執(zhí)行步驟1)；4)首先判斷細搜索次數(shù)到不到，如果到，則恢復(fù)開始時步長值，進行第二次判斷，進到步驟5)；如果不到，每增加一個記錄點，就將它和前后兩個記錄值比較，如果它比前后兩個記錄值都大，則刷新小步長細搜索過程里的極大值記錄，否則，不刷新記錄，并重復(fù)本步驟；5)給功率極大值記錄值按比例計算一個值，如果前后N個記錄值內(nèi)出現(xiàn)連續(xù)兩個記錄值都小于這個值(N為一設(shè)定常數(shù))，即為第一次滿足條件，然后將這個功率極大值與整個過程中保存的功率最大值比較，如果極大值大于最大值，則刷新最大值以及相關(guān)的記錄，否則不刷新紀(jì)錄。然后，恢復(fù)開始時步長值，退出小步長細搜索過程，回到步驟1)繼續(xù)進行，直到搜索過程在指定的范圍內(nèi)結(jié)束，以獲得最大功率處的電壓值驅(qū)動光濾波器，進入跟蹤過程；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述跟蹤過程包括以下步驟1)首先判斷時間間隔到不到，如果時間間隔已到，執(zhí)行步驟2)，如果時間間隔未到，則判斷功率有無變化，如果無變化，則重復(fù)步驟1)，如有變化則修正時間間隔，啟動跟蹤過程，進入步驟2)；2)以當(dāng)前電壓點為中心點，以跟蹤步長值為調(diào)整幅度，使光濾波器朝某一方向擺動，如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值，則繼續(xù)朝該方向擺動，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值，則換方向擺動；3)第二次比較擺動后的功率值與當(dāng)前工作點的功率值，如果擺動后的功率值小于當(dāng)前工作點的功率值，則減小跟蹤步長值，換方向，繼續(xù)從步驟2)開始重復(fù)，直到跟蹤步長值穩(wěn)定在1，結(jié)束跟蹤；如果擺動后的功率值大于當(dāng)前工作點的功率值，則增加跟蹤步長值繼續(xù)朝該方向擺動，重新進入步驟2)。
全文摘要
一種可變步長的搜索定位跟蹤光波波長的方法,在搜索過程中,如果兩次檢測到的光功率變化未達到一定幅度則采用大步長快速搜索方法,而在光功率變化達到一定幅度時修改步長,采用小步長細搜索方法。實施本發(fā)明提供的方法,在搜索定位光波波長的應(yīng)用中取得了很好的效果,既滿足了搜索過程快速的要求,又保證了準(zhǔn)確無誤的光信號處理;而且并未增加處理成本。
文檔編號G01J3/28GK1270307SQ9910435
公開日2000年10月18日 申請日期1999年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月13日
發(fā)明者郭明顯 申請人:深圳市華為技術(shù)有限公司