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基于FPGA的高速、高精度激光光斑检测技术研究

作　者: 祁海军
导　师: 佟首峰
学　校: 长春理工大学
专　业: 电子科学与技术
关键词: 空间激光通信 ATP 精跟踪图像处理 FPGA
分类号: TN247
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着空间激光通信技术的不断发展,其展现出的应用价值越来越被人们所重视。本文主要介绍了空间激光通信中的一项关键技术,激光光斑位置的高速、高精度检测技术,设计并制作了激光光斑位置实时检测装置。本文首先对空间激光通信技术的国内外发展现状做了概括性介绍,其次对空间激光通信ATP分系统做了详细分析,进而对精跟踪伺服系统也进行了阐述。在此基础之上,详细分析了精跟踪光斑探测单元和光斑图像处理单元的各项技术指标。设计并制作了基于FPGA的光斑图像实时处理单元。最后对精跟踪伺服系统做了测试,光斑图像处理单元实现3000Hz脱靶量实时更新,光斑检测精度优于0.8μrad的指标。从而为实现精跟踪伺服系统达到2μrad控制精度要求做好准备,同时也为空间激光通信系统的轻小型化技术奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-7
第一章绪论  7-15
  1.1 引言  7
  1.2 空间激光通信的特点  7-9
  1.3 空间激光通信系统组成与工作原理  9-10
  1.4 空间激光通信精跟踪系统发展现状  10-13
  1.5 本文研究内容及意义  13-15
第二章空间激光通信精跟踪单元工作原理  15-27
  2.1 复合轴ATP分系统  15-17
  2.2 精跟踪单元工作原理  17-22
  2.3 精跟踪性能分析  22-27
第三章空间激光通信精跟踪光斑检测单元性能分析  27-31
  3.1 空间分辨率  27
  3.2 相机帧频  27-29
  3.3 多像素细分技术  29-31
第四章空间激光通信精跟踪光斑检测单元设计  31-41
  4.1 数字相机  31-32
  4.2 模拟视频监视  32-37
  4.3 光斑精密检测  37-39
  4.4 脱靶量高速串口传输  39-41
第五章精跟踪光斑检测单元的实现  41-49
  5.1 FPGA结构及原理  41-42
  5.2 FPGA功能框图及软件实现  42-47
  5.3 相机开窗口  47-49
第六章精跟踪光斑检测单元性能测试  49-54
  6.1 精跟踪试验系统  49-50
  6.2 光斑检测精度测试  50-52
  6.3 光斑脱靶量更新速率测试  52
  6.4 模拟图像测试  52-54
总结  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-57

基于FPGA的高速、高精度激光光斑检测技术研究

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