空間光通信ATP跟蹤算法研究及實現(xiàn).pdf

1、空間光通信以其高帶寬、高碼率、高保密性強、抗干擾及體積小、重量輕、低功耗等優(yōu)點成為光通信發(fā)展的重要方向，目前已成為各國空一天制約和競爭的熱點。而窄的激光發(fā)射光束導致了光束對準中許多技術(shù)上的挑戰(zhàn)，對捕獲、對準和跟蹤(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)鍵的問題之一：在遠距離(500Km～36000Km)、窄光束(典型值700urad

2、)和通信終端運動的約束條件下，如何快速捕獲對方終端、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)運算與控制部份的軟件編制入手，對APT系統(tǒng)的軟硬件集成進行了初步的分析、設計與開發(fā)。 本論文對光通信跟蹤的技術(shù)進行了論述、分析，并著重對抑制背景噪聲、提高跟蹤精度的一些算法進行了分析，在此基礎(chǔ)上設計實現(xiàn)了微弧度量級的精跟蹤系統(tǒng)的軟硬件方案，這主要基于CCD探測技術(shù)、FPGA數(shù)字信號處理

3、、NIOS2嵌入式軟核技術(shù)和數(shù)字控制技術(shù)。設計了可以嵌入在FPGA器件里的NIOS2軟處理器，通過對CCD數(shù)據(jù)的采集，進行了圖像濾波處理、抑制了背景噪聲、并通過浮動閾值分割了圖像，利用FPGA實現(xiàn)數(shù)字控制完成跟蹤的功能，同時編制了應用軟件計算出光斑位置變化，從而可檢測其精度。 在APT系統(tǒng)中，涉及到對高幀頻CCD的采集和實時處理控制。如果采用普通的處理芯片，外圍電路較為復雜，并且在滿足濾波處理、跟蹤算法的誤差與精度指標要求后，很