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《电子科技大学》 2006年
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空间光通信APT跟踪算法研究及实现

王旭  
【摘要】:空间光通信以其高带宽、高码率、高保密性强、抗干扰及体积小、重量轻、低功耗等优点成为光通信发展的重要方向,目前已成为各国空—天制约和竞争的热点。而窄的激光发射光束导致了光束对准中许多技术上的挑战,对捕获、对准和跟踪(Acquisition、Pointing、Tracking--APT)技术的研究也就显得尤其重要。 APT技术需要解决空间光通信中最为关键的问题之一:在远距离(500Km~36000Km)、窄光束(典型值700urad)和通信终端运动的约束条件下,如何快速捕获对方终端、如何初始化光通信链路以及如何保证持续可靠的通信。本文以空间光通信终端的研究为背景,从APT系统运算与控制部份的软件编制入手,对APT系统的软硬件集成进行了初步的分析、设计与开发。 本论文对光通信跟踪的技术进行了论述、分析,并着重对抑制背景噪声、提高跟踪精度的一些算法进行了分析,在此基础上设计实现了微弧度量级的精跟踪系统的软硬件方案,这主要基于CCD探测技术、FPGA数字信号处理、NIOS2嵌入式软核技术和数字控制技术。设计了可以嵌入在FPGA器件里的NIOS2软处理器,通过对CCD数据的采集,进行了图像滤波处理、抑制了背景噪声、并通过浮动阈值分割了图像,利用FPGA实现数字控制完成跟踪的功能,同时编制了应用软件计算出光斑位置变化,从而可检测其精度。 在APT系统中,涉及到对高帧频CCD的采集和实时处理控制。如果采用普通的处理芯片,外围电路较为复杂,并且在满足滤波处理、跟踪算法的误差与精度指标要求后,很难保证足够好的实时性,即使能实现也需要付出较大的体积功耗与系统复杂性代价。采用NIOS2软核处理器,不仅满足运算上的需要,还达到减小系统的尺寸,使系统小型化。由于NIOS2是使用提高并性度的方式来提高性能的,而不是单纯靠提高系统工作频率,所以相对其它CPU,它的功耗更小。 本文的研究是空间光通信APT技术领域内的一种探索性新尝试和前期研究,对未来的空间光通信终端的工程实现具有重要参考价值。
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TN929.1

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【引证文献】
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1 谢春玉;孙璟宇;王中宇;;无人机激光协同系统设计方案及仿真分析[J];微计算机信息;2009年22期
2 刘瑞雄;张涛;;自由空间激光通信中的APT技术分析[J];现代电子技术;2010年07期
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2 岳志研;基于微反射镜阵列的激光光束跟踪方法研究[D];长春理工大学;2011年
3 姚楠;空间激光通信系统中目标跟瞄算法研究[D];长春理工大学;2007年
4 熊伟;基于IBIS5的APT系统粗跟踪相机技术研究[D];长春理工大学;2009年
5 燕志颖;基于DSP的轻小型精跟踪技术研究[D];长春理工大学;2010年
【参考文献】
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1 胡渝,刘华;空间激光通信技术及其发展[J];电子科技大学学报;1998年05期
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1 罗彤;星间光通信ATP中捕获,跟踪技术研究[D];电子科技大学;2005年
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【共引文献】
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1 朱栩,林如俭;一种新的接入技术——DWDM应用于HFC网络[J];电讯技术;2000年02期
2 李颖宏;耿玉明;田红芳;;数字光端机的二次复分接设计[J];电讯技术;2010年12期
3 华为实;Stewart机器人用作天线支撑的分析[J];电子科技大学学报;1999年04期
4 李大治,梁正;FEM放大器非线性特性研究[J];电子科技大学学报;2000年01期
5 陈福深,张长明;鳍线集成光调制在多普勒雷达中的一种新应用(英文)[J];电子科技大学学报;2000年04期
6 田江,邱琪,龙祖利;TDRSS激光空间链路光功率设计[J];电子科技大学学报;2003年03期
7 莫徽忠;;级联掺铒光纤放大器噪声特性研究[J];电脑知识与技术;2008年33期
8 朱军,裘江南;多媒体光纤无线宽带系统及其相关技术[J];电视技术;2000年08期
9 朱军;微波上搬移CATV光模拟系统性能初探[J];电视技术;2000年11期
10 鲁业频;光纤CATV是电视接收的最佳形式[J];电视技术;1996年11期
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1 白鑫;曹芬;关小伟;;激光通信系统瞄准精度的提高方法[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
2 李思源;何平安;艾勇;田雪骋;;空间光通信APT中基于CCD的精跟踪图像处理分析[A];第十七届十三省(市)光学学术年会暨“五省一市光学联合年会”论文集[C];2008年
3 谷德露;周东;;外调制光发射机非线性补偿技术的研究[A];2008年中国西部青年通信学术会议论文集[C];2008年
4 任春年;油海东;;基于光纤器件的大气光通信自适应光学子系统的实验研究[A];2008通信理论与技术新进展——第十三届全国青年通信学术会议论文集(上)[C];2008年
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1 严济鸿;宽带相控阵雷达波束控制技术研究[D];电子科技大学;2011年
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3 孟凡勇;基于OFDR技术的管道防破坏预警系统设计与信号分析处理方法研究[D];河北工业大学;2010年
4 张阜文;新型超宽带集成光波导无线接收的研究[D];电子科技大学;2004年
5 董淑福;稀土掺杂光纤激光器研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2004年
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7 马东堂;大气激光通信中的多光束发射和接收技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
8 焦斌亮;Sagnac干涉型光纤电流传感器研究[D];燕山大学;2006年
9 高瑜翔;光控相控阵列系统及其关键技术研究[D];电子科技大学;2006年
10 王振永;多层卫星网络结构设计与分析[D];哈尔滨工业大学;2007年
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1 张男;光通信系统跟踪精度测试方法研究[D];长春理工大学;2010年
2 王静;湍流效应对激光传输质量的影响及改善方法[D];江西师范大学;2010年
3 胡婷婷;星地光通信系统ATP软件控制模块研制[D];电子科技大学;2010年
4 孟红超;增广Lagrange算法及其在无线光通信系统优化设计中的应用[D];武汉理工大学;2010年
5 熊桂芳;基于GPS/MANET的大气激光通信APT系统研究[D];西安电子科技大学;2011年
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7 耿玉明;OC-48多业务光传输系统的研究[D];北方工业大学;2011年
8 严彩萍;无线激光通信中调制系统的设计与研究[D];河南理工大学;2007年
9 陶宁;拉曼光纤放大器远程监控系统设计与实现[D];电子科技大学;2011年
10 唐金力;空间激光通信地基光电跟踪单元控制技术研究[D];长春理工大学;2011年
【同被引文献】
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1 赵尚弘,刘涛;卫星光通信光束对准误差分析[J];半导体光电;2005年01期
2 曹阳;艾勇;黎明;;星地光通信中的精跟踪模拟实验研究[J];半导体光电;2008年05期
3 杨友文,王建华;MEMS技术现状及应用[J];微纳电子技术;2003年03期
4 王志坚;郑建平;;光学系统及元件动态下物象共轭理论[J];长春光学精密机械学院学报;1992年02期
5 王志坚;郑建平;;光学系统及元件动态下成象特性[J];长春光学精密机械学院学报;1992年02期
6 齐宇岚;陈洋;佟首峰;;基于PC104的精跟踪数字伺服系统的实现[J];长春理工大学学报(自然科学版);2008年02期
7 张洪宪;沈海娟;;无线激光通信技术及相关问题探讨[J];平顶山工学院学报;2008年03期
8 伦向敏;张伯珩;边川平;闵剑;邢汝佳;;CMOS图像传感器IBIS5-A-1300多斜率光积分的研究[J];弹箭与制导学报;2007年01期
9 胡渝,刘华;空间激光通信技术及其发展[J];电子科技大学学报;1998年05期
10 王晓海;;国外空间激光通信系统技术最新进展[J];电信快报;2006年07期
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1 刘智;CMOS图像传感器在星敏感器中应用研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2004年
2 刘丹平;空间光通信中高精度对准信息获取方法研究[D];电子科技大学;2005年
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1 冯月霞;基于DSP的视频图象目标快速识别与跟踪系统设计[D];中国科学院西安光学精密机械研究所;2001年
2 季力;基于空间光通信ATP系统的图像处理技术研究[D];浙江大学;2003年
3 刘爱军;图像跟踪系统的实现及目标跟踪算法的研究[D];大连海事大学;2003年
4 张永健;光通信精跟踪系统的研究与设计[D];电子科技大学;2003年
5 刘长城;大气激光通信中ATP系统的仿真与设计[D];西安理工大学;2005年
6 陈振;空间光通信中的ATP系统分析与研究[D];南京理工大学;2005年
7 王进;空间光通信ATP跟瞄误差分析及控制[D];电子科技大学;2006年
8 胡渝;星间光通信跟踪精度测试[D];电子科技大学;2006年
9 吕利霞;飞机与地面间激光通信APT系统引导方法研究[D];长春理工大学;2006年
10 纪斌;基于FPGA的高分辨率图像采集卡[D];电子科技大学;2007年
【二级引证文献】
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1 任斌;佟首峰;宋延嵩;陈安松;;空间激光通信精跟踪单元的高精度快速PZT驱动技术研究[J];仪器仪表学报;2011年02期
2 胡鹤飞;刘元安;;高速空间激光通信系统在空天信息网中的应用[J];应用光学;2011年06期
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1 陈洪生;基于IBIS5的APT系统视频跟踪器技术研究[D];长春理工大学;2010年
2 张男;光通信系统跟踪精度测试方法研究[D];长春理工大学;2010年
3 王勇;基于LUPA300的高帧频APT精跟踪成像技术研究[D];长春理工大学;2011年
4 岳志研;基于微反射镜阵列的激光光束跟踪方法研究[D];长春理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 胡渝,刘华;空间激光通信技术及其发展[J];电子科技大学学报;1998年05期
2 张秉华,熊金涛,胡渝;光通信中光束瞄准的误差分析[J];电子科技大学学报;1998年05期
3 李贤,曾广荣,徐铭;空间光通信收发端机性能分析与设计[J];电子科技大学学报;1998年05期
4 李贤,徐铭,邓兴成;高背景光噪声条件下的信号接收技术[J];电子科技大学学报;1998年05期
5 闻传花,李玉权;空间激光通信中的光学系统[J];光通信技术;2003年07期
6 罗彤,胡渝,李贤,熊金涛;星间光链路(OISLs)中捕获系统分析及仿真[J];应用光学;2002年01期
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3 王威;艾勇;;基于DSP的空间光通信APT系统设计[J];科学时代;2008年05期
4 尹朝亮;艾勇;;基于ARM的空间光通信APT控制系统设计[J];现代电子技术;2009年20期
5 王威;艾勇;;基于DSP的空间光通信APT运动控制箱设计[J];国外电子元器件;2008年03期
6 曹阳;艾勇;叶德茂;陈晶;;空间移动平台APT系统研制[J];电光与控制;2008年07期
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3 ;Design and Research of Video Fire Detection System Based on FPGA[A];Proceedings of the 2011 Chinese Control and Decision Conference(CCDC)[C];2011年
4 侯金华;;基于FPGA的SOC系统可靠性设计[A];2011中国电工技术学会学术年会论文集[C];2011年
5 董雪;费建军;白娇杨;;基于FPGA的智能火灾报警系统的设计与研究[A];天津市电视技术研究会2012年年会论文集[C];2012年
6 肖松;李跃华;张金林;;基于FPGA局部动态可重构的抗SEU容错系统研究[A];教育部中南地区高等学校电子电气基础课教学研究会第二十届学术年会会议论文集(下册)[C];2010年
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8 杨学友;叶振忠;刘常杰;李博文;;一种高速智能化视觉传感器设计[A];第三次全国会员代表大会暨学术会议论文集[C];2002年
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10 鲁艳;雷维嘉;谢显中;;基于Avalon接口的交织编码技术的FPGA实现[A];2010年通信理论与信号处理学术年会论文集[C];2010年
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1 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
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1 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年
2 李祥之;空间光通信扰动补偿技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
4 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
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1 贾辰东;并网三电平变流系统的设计[D];浙江大学;2008年
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3 祁海军;基于FPGA的高速、高精度激光光斑检测技术研究[D];长春理工大学;2011年
4 魏强;大气激光通信高速信道RS+交织复合码的FPGA实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 陈安松;基于FPGA的空间激光通信粗跟踪单元光斑检测技术研究[D];长春理工大学;2011年
6 周志娟;相移波束形成的FPGA实现[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 焦荣;多业务大气激光通信机的研制[D];西安理工大学;2008年
8 李海峰;基于FPGA的双探测器偏振OCT信号处理[D];天津大学;2010年
9 刘淼;基于FPGA的ODU监控系统设计与开发[D];电子科技大学;2009年
10 杨斌;基于FPGA的混沌DES加密系统的设计与实现[D];中南林业科技大学;2009年
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