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哈尔滨工业大学学报 2008年第11期40卷 1707-1711,1745页

作者：陶坤宇王富周彦平马晶哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 上海航天技术研究院上海200090

为了实现卫星光通信高速精确的跟踪瞄准,利用模块化思想设计,设计了一套采用目前先进的DSP技术的嵌入式系统,实现卫星光通信精确跟踪瞄准中快速图像跟瞄控制.该系统以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713B为图像实时处理单元,利用复杂可编... 详细信息

为了实现卫星光通信高速精确的跟踪瞄准,利用模块化思想设计,设计了一套采用目前先进的DSP技术的嵌入式系统,实现卫星光通信精确跟踪瞄准中快速图像跟瞄控制.该系统以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713B为图像实时处理单元,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)分别对由图像传感器CCD采集的图像数据进行实时采集和显示.在该平台上,运用最大类间方差法求得最佳图像分割阈值,将图像分割后利用质心算法精确计算光斑形心坐标;根据目标的真实运动轨迹对光斑运动趋势进行估计,使系统工作于预测跟踪状态,保证了卫星光通信跟瞄控制的响应带宽要求.实验结果表明,当CCD的视阈为100×100时,系统图像处理速度可以达到625帧/s.

关键词：卫星光通信瞄准、捕获、跟踪实时处理

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卫星光通信误差反馈振动补偿算法研究

卫星光通信误差反馈振动补偿算法研究

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作者：马志超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星间光通信与微波通信相比具有通信容量大、终端体积小和保密性好等突出优点,但是由于激光束宽窄,传输距离长等原因,要求卫星光通信中负责建立和保持激光通信链路的瞄准、捕获、跟踪系统(Pointing、Acquisition and Tracking简称PAT)... 详细信息

卫星间光通信与微波通信相比具有通信容量大、终端体积小和保密性好等突出优点,但是由于激光束宽窄,传输距离长等原因,要求卫星光通信中负责建立和保持激光通信链路的瞄准、捕获、跟踪系统(Pointing、Acquisition and Tracking简称PAT)的跟瞄精度为微弧度量级,卫星平台角振动可达到100urad,严重影响了光通信的质量。因此对光通信平台的振动进行控制和补差具有重要意义。目前,针对卫星平台振动控制的方法主要分为两类:被动隔离和主动补偿。被动隔离是直接在星上安装振动隔离系统,它的有效补偿范围在振动的高频区,对低频振动(100Hz以下)的控制效果不好,通常针对低频振动采用主动补偿,主动补偿是在精瞄子系统中通过快速偏转镜对振动进行补偿,因此主动补偿的关键是获得精瞄镜的振动补偿量。本论文针对卫星平台的低频振动提出一种新型振动主动补偿方法,采用基于LMS算法的自适应滤波器获得精瞄镜的振动补偿量,自适应滤波器的输入参考信号由加速度计提供,通过CCD探测器获得的误差信号调节自身的权系数矢量,使得精瞄镜振动补偿量到最优值,从而达到对卫星平台振动进行主动补偿的目的。因此算法具有很强“自我调节“的能力,能够通过误差信号调节,自动改变自身的参数。适应系统参数和振动的变化,在一定程度上缓解硬件设计的不足。文章系统的分析了卫星光通信平台振动误差反馈补偿算法的原理,建立系统性能仿真模型,并利用MATLAB软件对算法性能进行了仿真研究,主要从四个方面分析了算法的性能:平台振动幅度对算法的性能影响,平台的振动频率对算法的性能影响,加速度计和CCD探测器的采样频率对算法的性能的影响,以及系统的延时对算法性能的影响,同时为了降低系统延时对算法性能的影响,采用振动预测的方法提高算法的性能。通过对仿真结果分析可知,卫星光通信自适应振动补偿算法具有很优越的性能,是一种很好的平台低频振动补偿算法。本论文的工作开阔了卫星平台振动主动补偿方法的视野,为误差反馈补偿算法在具体硬件系统中实现提供了可靠理论和仿真依据。

关键词：卫星光通信振动补偿自适应滤波器瞄准、捕获、跟踪

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卫星光通信数据处理单元设计及扫描捕获方法研究

卫星光通信数据处理单元设计及扫描捕获方法研究

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作者：王祗文哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

卫星光通信以其高带宽、高码率、高保密性及抗干扰等优点成为空间通信发展的新方向。捕获、瞄准、跟踪(APT)技术是卫星光通信系统中的关键技术。实现对光束快速、稳定的捕获,是建立卫星光通信链路的前提。本文在概述了APT系统的概念、... 详细信息

卫星光通信以其高带宽、高码率、高保密性及抗干扰等优点成为空间通信发展的新方向。捕获、瞄准、跟踪(APT)技术是卫星光通信系统中的关键技术。实现对光束快速、稳定的捕获,是建立卫星光通信链路的前提。本文在概述了APT系统的概念、组成、工作流程的基础上,对APT系统中数据处理单元的设计实现,以及扫描捕获方法进行了研究,同时还对提高系统可靠性的工程方法进行了总结。本文主要研究的数据处理单元是卫星光通信APT系统中的连接计算模块,APT系统采用何种扫描方式是由数据处理单元决定的。数据处理单元以SM320LF2407A为核心处理器,本文根据数据处理单元的功能需求,设计了与主控单元通信的串行通信接口、与电机控制单元通信的并行通信接口、为卫星平台提供遥测信号的D/A转换电路及A/D采样电路。在硬件电路正常工作的前提下,对各个功能模块进行了软件编写与调试,并按照APT系统的工作流程,将各模块程序组合起来实现数据处理单元的功能。编写的程序通过LDRA TestBed软件测试,符合航天型号软件开发规范要求。本文总结了项目中使用的对低等级芯片进行筛选、对单粒子效应进行防护等提高系统可靠性的工程方法,并根据实际项目可靠性设计需求,对SM320F2812的外部引导加载技术进行了探索,成功实现了SM320F2812的外部引导加载。扫描捕获方法决定着APT系统的性能,本文给出了捕获概率和捕获时间模型,提出了在扫描过程中增加重叠因子的方法消除外部扰动对捕获概率的影响,给出了重叠因子与指向偏差的数量关系。在对现有扫描方式分析的基础上提出了一种捕获时间最短的扫描方式,从而通过改进扫描方式,提高捕获概率,缩短捕获时间,提高APT系统的捕获性能。

关键词：卫星光通信瞄准、捕获、跟踪引导加载扫描方式

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