移动信标光跟踪仿真研究

针对移动信标光跟踪系统的高精度和高稳定性的要求,设计了移动信标光跟踪仿真系统。采用双DSP和两轴精密转台搭建了粗跟踪的硬件平台。采用中值滤波来消除光斑图像的噪声干扰,质心算法实现对光斑位置的精确提取。采用仿人智能PID控制来改善系统动态跟踪性能,增强了系统对不确定因素的适应性。进行了模拟仿真台运动下的二维动态跟踪实验,实验结果表明跟踪系统有较好的跟踪精度。     

空间移动平台信标光的地面模拟捕获与跟踪实验

采用TMS320LF2407A与TMS320DM642的双(DSP)新颖设计,运用卡尔曼预测模型实现了一种新型空间移动平台光通信的信标光扫描、跟踪控制系统.详细论述了系统的硬件、软件设计,给出不同实验条件下的信标光捕获时间,并分析了信标光捕获时间误差和减少捕获时间误差的方法.地面模拟空间移动平台信标光捕获实验表明,信标光捕获与跟踪精度高、扫描速度快,该实验系统具有很好的实用价值.     

空间光通信捕获跟踪模拟演示系统

针对移动平台空间光通信信标光捕获跟踪系统的要求,给出了ATP模拟演示系统的设计框图.对CCD采集的光斑图像,先用二维中值滤波来消除噪声点,然后用动态阈值分割出光斑图像,用形心算法定位光斑坐标.跟踪控制器采用增量PID控制来减小累积误差的影响,且便于DSP的实现.通过对模拟仿真台在不同运动速度时的二维转台动态跟踪实验结果分析表明模拟演示系统有较好的跟踪精度.     

市内建筑物间无线光通信粗跟踪模拟实验研究

针对空间无线光通信中捕获、瞄准和跟踪（ATP）技术的粗跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,搭建了地面建筑建筑物间无线光通信粗跟踪二维模拟实验系统,分别进行了微弱机动和不同速度下的非机动模拟跟踪实验,采用简易有效的跟踪性能评价方法分析了实验结果。实验表明：非机动状态下的X轴跟踪误差随着模拟目标运动速度增大而增大,Y轴误差...     

无线光通信粗跟踪一维模拟实验研究

针对空间无线光通信中捕获、瞄准和跟踪（ATP）技术的粗跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,为项目进一步工作提供基础,搭建了无线光通信的粗跟踪模拟实验系统,介绍了实验所需硬件的相关参数及实验方案,基于模糊PID控制策略进行了不同速度下的一维模拟跟踪实验。结果表明,跟踪误差随着模拟仿真台的运动速度的增加而增大,但始终满足于粗、精跟踪嵌套精度需求。     

无线光通信ATP演示实验系统

针对空间无线光通信中捕获、瞄准和跟踪（ATP）技术的粗跟踪系统对信标光斑实时准确跟踪需求,为项目进一步工作提供基础,搭建了无线光通信ATP演示实验系统,分别对粗、精跟踪子系统进行了详细的介绍,利用该系统进行了运动目标的模拟跟踪实验。结果表明：粗跟踪可将运动误差控制在200μrad之内,使光目标始终维持在精跟踪视场内,精跟踪可将系统误差控制在15μrad,可满足通信需求。     

空间移动平台APT系统研制

空间光通信将成为空间移动平台通信一种可行且诱人的通信手段。由于实际空间移动平台信标光捕获系统必须满足精度高、快速、体积小和实时性强等特点,在脱离计算机的情况下,采用TMS320LF2407A与TMS320DM642的双DSP新颖设计,实现了一种新型空间移动平台光通信的信标光扫描、跟踪和捕获控制系统。文中详细论述该系统的主要组成及功能,APT伺服系统的设计和系统的软件流程。运用卡尔曼预测模型,实现了3个像素的跟踪精度。依据APT系统的主要性能参数,该系统具有很好的实用价值。     

基于目标预测跟踪技术的空间光通信实验研究

在空间光通信系统中,针对信标光在探测器焦平面中成像的像素数太小而导致信标光提取难度较大问题,提出采用目标预测跟踪算法实现信标光质心提取.详细介绍了基于预测跟踪的算法实现步骤及其软件实现流程,并在搭建的演示实验系统上进行了验证性实验.     

基于GPS的星地激光通信捕获对准研究

提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。     

星地光通信中的精跟踪模拟实验研究

设计了一套简便易行的星地光通信中精跟踪演示系统方案,并详细介绍了精跟踪演示系统的组成.跟踪算法采用改进神经网络的PID算法,在线调整网络加权值.最后,针对不同频率的信标抖动进行了跟踪补偿模拟实验,实验结果表明,该精跟踪系统实现了高频信标光抖动跟踪补偿,具有很好的实用性.     

空间量子通信粗跟踪系统设计研究

进行了空间量子通信粗跟踪系统的设计研究。以数字信号处理器为主处理器,使用CMOS探测器对跟踪目标发出的信标光进行探测,结合旋转变压器测角,使用多环路控制的方法控制永磁同步电机,实现了粗跟踪系统。通过模拟卫星平台跟瞄实验和浮空运动平台跟踪瞄准实验,对所研制的粗跟踪系统性能进行了测试。     

空间激光通信中复合跟踪技术研究

空间激光通信前提是信标光束的精确对准,因此复合轴的跟踪技术是关键,粗精复合的耦合性问题成为研究重点。设计了一套基于单探测器复合轴的跟踪系统,对其原理及关键技术进行阐述,采用粗跟踪配合补偿精跟踪偏转量的方法,解决了耦合性问题,并完成伺服控制系统设计。搭建实验系统对跟踪性能及指标进行验证,实验结果表明,在±0.25°@0.1Hz扰动下系统跟踪误差控制在1个像素之内,跟踪误差均方根为0.13,结合实际条件知,系统像元角分辨率22μrad,故系统整体跟踪精度优于3μrad,可实现对信标光的精确跟踪,满足空间激光通信的应用需求。     

自由空间激光通信系统APT粗跟踪链路功率分析

在简要介绍典型自由空间激光通信系统组成的基础上,重点分析APT粗跟踪链路的特性,并从功率的角度分别对链路发射、传输、接收单元定量描述,对光斑探测CCD相机单元的噪声源种类、特性以及有效抑制的措施进行研究,对不同环境的背景光特性和抑制措施进行分析,得到光斑探测信噪比.在理论分析的基础上对部分关键器件进行选取和系统优化设计,使粗跟踪链路满足任务要求.     

空间光通信中精跟踪控制器的设计

精跟踪伺服系统设计是APT的核心技术,决定了通信链路能否建立以及通信系统的性能.针对空间光通信中压电陶瓷驱动FSM偏转具有非线性、时变不确定性和纯滞后等特性,提出变论域自适应模糊PID控制方法.引入变论域思想,并通过对输入变量加入伸缩因子的方式来实现变论域的目的,自适应能力和抗干扰能力明显增强.可有效解决稳定性与准确性的矛盾.实验结果表明:模糊PID控制算法增强了伺服系统鲁棒性,并提高了伺服系统实时性;跟踪精度可达到5μrad,对卫星平台振动和大气湍流引起信标光斑抖动有一定的抑制作用,能够满足空间光通信精跟踪精度的要求.     

信标信号频谱在接收机跟踪性能分析上的应用

接收机锁定卫星信标后,经过二次或三次变频将C频段信标转变为70 MHz中频,然后通过解调单元从中频中提取误差信号。通过分析比较信标信号、L频段频率、70 MHz中频信号频谱使跟踪系统的性能指标层次化,从信标频谱中提取有用信息,全面判断数字接收机跟踪性能,对单脉冲跟踪体制下的接收机故障排查具有一定的指导意义。     

一种应用于VICTS天线的组合跟踪算法

可变倾角连续断面节阵列(VICTS)天线在使用单一跟踪算法跟踪卫星时,存在跟踪速度和跟踪精度之间的矛盾,导致天线不能稳定地跟踪卫星.文章在分析VICTS天线的基础上对步进跟踪算法进行改进,提出一种基于程序跟踪、步进跟踪的组合跟踪算法.通过设定信标AGC阈值把跟踪状态分为程序跟踪、步进跟踪,并将跟踪态和信标AGC值作为跟...