软件设计完成后，可搭建实验环境，可调光衰减器从复 位点至光纤断开点之间约有〇. 55毫米行程，在这段区间取200个样点，分别在不同时间和 天气条件下的对这200个样值点进行了 10次实验，取得2000个样值数据，然后对每组10 个样值进行加权平均作为该点的最终样值数据。
[0034] (3)数据分析 利用专业的数据分析与建模工具，对得到的200组样值按200个坐标离散点数据进 行曲线拟合，通过相关指数、剩余标准误差及节点上最大拟合误差的比对，并综合考虑连续 性、光滑性和保型性等要素，找出适合最符合可调光衰减器特性的非线性数学模型。
[0035] 连续性：拟合曲线不间断，没有间断点。
[0036] 光滑性：函数在定义区间内具有直到K (彡0)阶倒数，则称之为在定义区间上是K 阶光滑的。拟合曲线没有明显的突变，图像光滑圆润，即具有较好的光滑性。
[0037] 上述性质与数学模型的优劣息息相关，对拟合精度等均有较大影响。调整拟合参 数，可以优化拟合曲线，通过多次反复的曲线修正，逐点比对，最终得到优化衰减曲线。
[0038] (4)模型建立 通过数学建模分析，得到多组算法模型，拟合曲线如图2所示，拟合公式如表1所示。 选取其中匹配精度大于0.9999的12组模型进行多项式展开，得到模型的数学算法，并进 行编程实现，逐一验证，最终建立如图3所示拟合曲线模型，该模型中使用了傅立叶多项 展开算法，其相关指数为〇. 9999099220,拟合标准误差为0. 000090078,最大拟合误差为 0. 4024900165% (均取绝对值)，参数如表2所示，该模型具有曲线平滑度好、拟合度高、误差 小等特点，完全可以满足本光装减器的技术指标要求。
[0039] 表1拟合公式列表（部分）
数学表达式： Y=a+bcos(x)+csin(x)+dcos(2x)+esin(2x)+fcos (3x)+gsin (3x)+hcos (4x) +
将衰减模型转换为软件程序算法，并编写专门的模型验证软件，以行程时间作为X值， 衰减量作为Y值，代入模型进行计算分析，衰减量的模型推算值，再将这一推算值于实际测 量进行比对分析，其实验数据如表3所示。由实验数据可以看出模型推算出的衰减值于实 际测量的衰减值相比较最大绝对误差为〇. 07989,最大相对误差为0. 389705%，模型推算的 衰减误差较小，能满足系统功能指标需求。
[0040] 表3衰减模型验证实验数据表
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术 方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种可调光衰减器，其硬件结构包括机械装置主体和机罩，其特征在于：所述机械 装置主体包括核心控制模块、机械控制模块、电源驱动模块、输入输出模块；所述核心控制 模块配置多种硬件接口；所述机械控制模块包括双向步进制电机、驱动轴、滑块、滑轨、接近 开关、活动连接器；所述电源驱动模块采用双路输出方式；所述输入输出模块包括远程控 制、现场控制两种方式；其中输入包括硬件复位功能；所述机罩加盖在机械装置主体上，其 上设置LCD显示屏、LED指示灯、复位开关、电源开关、过流保护器件；所述机罩起到密闭、电 磁屏蔽和固定尾纤的作用。2. 根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述机械控制模块通过所述双 向步进制电机的纵向旋转运动带动驱动轴旋转，从而使驱动轴上的滑块纵向平移；滑轨的 两侧安装有接近开关，接近开关产生中断消息控制滑块的移动范围，同时接近开关可控制 衰减量初始值；光纤的一个端面通过活动连接器固定在滑轨的远端，光纤的另一个端面通 过活动连接器固定住滑块上，滑块的双向平移使得光纤两个端面相对距离产生变化从而影 响衰减量的变化。3. 根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述核心控制模块配置的硬件 接口包括RJ45接口、USB接口、串口、485接口。4. 根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述可调光衰减器包括网络通 信控制电路、步进制电机驱动及控制电路、衰减量和工作状态显示电路。5. 根据权利要求4所述的可调光衰减器，其特征在于：所述网络通信控制电路包括上 位机、嵌入式控制器、以太网交换机、以太网通信驱动电路、以太网接口；所述上位机可以控 制多个可调光衰减器，完成一对多的通信控制。6. 根据权利要求4所述的可调光衰减器，其特征在于：所述步进制电机驱动及控制电 路由ARM嵌入式处理器、步进制电机驱动器、步进制电机套件及与上位机通信的网络接口 电路组成；ARM嵌入式处理器主要由单片机及外围电路组成，所述单片机采用ATM32单片 机，所述网络接口电路采用MAX232芯片；所述上位机下发控制命令，通过步进制电机驱动 及控制电路驱动步进制电机的运动，调节光纤活动连接器的距离，调节完毕后通过以太网 接口将完成调整信息上报至上位机。7. 根据权利要求4所述的可调光衰减器，其特征在于：所述衰减量和工作状态显示电 路由嵌入式处理器、液晶显示模块、LED显示模块以及网络通信电路组成；当进行衰减量调 整时，由上位机发送调整信息给嵌入式处理器，此时LED显示模块指示可调光衰减器处于 调整衰减量工作状态，待调整完毕后嵌入式处理器发送给上位机调整完毕消息；上位机收 到调整完毕消息后，发送命令字对应的衰减量信息给液晶显示模块，显示当前衰减量的具 体值。8. 根据权利要求1所述的可调光衰减器，其特征在于：所述可调光衰减器的软件结构 包括综合控制模块、网络控制模块、机电控制模块、数据仿真模块、数据存储模块、输入响应 丰旲块。9. 根据权利要求8所述的可调光衰减器，其特征在于：所述综合控制模块包括时钟单 元、中断处理单元、外设初始化和控制单元，可实现各模块的调度、协调、响应和控制；所述 网络控制模块可实现网络连接的初始化、网络通信以及参数修改；所述机电控制模块可实 现对步进制电机的驱动；采用HM3的通道产生脉宽调制信号，复位、使能、方向控制采用 GPIO的输出控制完成；所述数据仿真模块利用数学建模技术，建立衰减量与电机转动距离 量之间的数学模型，可精确调整可调光衰减器的衰减量；所述数据存储模块可将网络配置 参数和衰减量参数实时的存储，并提供掉电保护；所述输入响应模块可完成通信接口的命 令响应以及硬件中断的响应。10.根据权利要求9所述的可调光衰减器，其特征在于：所述网络控制模块中，网络连 接的初始化工作包括自身IP地址的读取、端口号的读取、硬件MAC地址的读取、上位机IP 地址的读取以及UDP连接的建立；网络通信包括命令的接收和响应信息的回传；参数修改 包括对服务器IP地址、端口号、自身IP地址的修改，修改完成后设备重新上电启用修改后 的参数。
【专利摘要】一种可调光衰减器，其硬件结构包括机械装置主体、机罩，所述机械装置主体包括核心控制模块、机械控制模块、电源驱动模块、输入输出模块。所述可调光衰减器的设计合理，可有效辅助部队官兵对于光端设备教学和训练，切实解决光纤通信链路传输衰减难以实现人工干预的实际问题，使光端设备战斗力生成训练的方法、手段更丰富。
【IPC分类】G02B26/02
【公开号】CN105068243
【申请号】CN201510550799
【发明人】宋刚, 李晓辉, 杜建卫, 张志谦, 刘庆方, 申莉华, 兰明蛟, 张丽彬
【申请人】中国人民解放军总参谋部通信训练基地
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年9月1日