空間光通信ATP跟蹤算法研究及實(shí)現(xiàn).pdf

1、空間光通信以其高帶寬、高碼率、高保密性強(qiáng)、抗干擾及體積小、重量輕、低功耗等優(yōu)點(diǎn)成為光通信發(fā)展的重要方向，目前已成為各國(guó)空一天制約和競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。而窄的激光發(fā)射光束導(dǎo)致了光束對(duì)準(zhǔn)中許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)，對(duì)捕獲、對(duì)準(zhǔn)和跟蹤(Acquisition、Pointing、Tracking--APT)技術(shù)的研究也就顯得尤其重要。 APT技術(shù)需要解決空間光通信中最為關(guān)鍵的問(wèn)題之一：在遠(yuǎn)距離(500Km～36000Km)、窄光束(典型值700urad

2、)和通信終端運(yùn)動(dòng)的約束條件下，如何快速捕獲對(duì)方終端、如何初始化光通信鏈路以及如何保證持續(xù)可靠的通信。本文以空間光通信終端的研究為背景，從APT系統(tǒng)運(yùn)算與控制部份的軟件編制入手，對(duì)APT系統(tǒng)的軟硬件集成進(jìn)行了初步的分析、設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)。 本論文對(duì)光通信跟蹤的技術(shù)進(jìn)行了論述、分析，并著重對(duì)抑制背景噪聲、提高跟蹤精度的一些算法進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了微弧度量級(jí)的精跟蹤系統(tǒng)的軟硬件方案，這主要基于CCD探測(cè)技術(shù)、FPGA數(shù)字信號(hào)處理

3、、NIOS2嵌入式軟核技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)。設(shè)計(jì)了可以嵌入在FPGA器件里的NIOS2軟處理器，通過(guò)對(duì)CCD數(shù)據(jù)的采集，進(jìn)行了圖像濾波處理、抑制了背景噪聲、并通過(guò)浮動(dòng)閾值分割了圖像，利用FPGA實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制完成跟蹤的功能，同時(shí)編制了應(yīng)用軟件計(jì)算出光斑位置變化，從而可檢測(cè)其精度。 在APT系統(tǒng)中，涉及到對(duì)高幀頻CCD的采集和實(shí)時(shí)處理控制。如果采用普通的處理芯片，外圍電路較為復(fù)雜，并且在滿足濾波處理、跟蹤算法的誤差與精度指標(biāo)要求后，很