發(fā)布時(shí)間：2020-12-23 18:30

　　空間衛(wèi)星間通信目前主流技術(shù)為無線微波通信,但隨著世界各國空間探索的不斷發(fā)展,對多星間建立大容量、保密度高的星間通訊的需求越來越迫切。星間激光通信以其速率高、保密性強(qiáng)而在空間通信領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。而可靠的星間光通信鏈路的構(gòu)建依賴于兩星光通信單元的持續(xù)對準(zhǔn),對星載捕獲、跟蹤和瞄準(zhǔn)（Acquisition Tracking and Pointing,ATP）系統(tǒng)提出了高的跟蹤精度要求。同時(shí)由于空間環(huán)境與地面環(huán)境差別很大,這使得星載ATP成為空間光通信系統(tǒng)中一項(xiàng)難度很大的關(guān)鍵技術(shù)。一方面,圖像處理平臺(tái)為實(shí)現(xiàn)捕獲與高精度的穩(wěn)定跟蹤需要具有高的數(shù)據(jù)處理能力;另一方面,空間環(huán)境的特殊要求,對載荷設(shè)備的電子系統(tǒng)在信號完整性、可靠性、體積與功耗、抗太空輻照能力等方面與地面設(shè)備有較大差別,使地面ATP圖像處理平臺(tái)不能照搬使用。又因?yàn)榭臻g工程技術(shù)的敏感性,在公開文獻(xiàn)中很少有其它項(xiàng)目圖像處理平臺(tái)的硬件設(shè)計(jì)細(xì)節(jié),針對查閱到公開的國內(nèi)外星載圖像處理平臺(tái)的研究,其不論是處理能力還是數(shù)據(jù)架構(gòu)都不能滿足星載ATP的要求。本文正是在這樣的背景需求下,開展星載ATP圖像處理平臺(tái)原理樣機(jī)的研究和研制,為ATP原理樣機(jī)的... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所)四川省

【文章頁數(shù)】：166 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 序論
    1.1 課題研究背景與意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 課題研究的意義
    1.2 空間圖像處理平臺(tái)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 本文組織結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
第2章 圖像處理平臺(tái)需求分析
    2.1 圖像處理平臺(tái)工作概述
    2.2 星載圖像處理平臺(tái)需求分析
        2.2.1 抗輻照設(shè)計(jì)需求分析
        2.2.2 小型化與信號完整性需求分析
        2.2.3 成像系統(tǒng)相機(jī)需求分析
        2.2.4 圖像處理系統(tǒng)需求分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 硬件抗輻照加固設(shè)計(jì)研究
    3.1 國內(nèi)外抗輻照策略概述
    3.2 電路總劑量效應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì)
    3.3 電路單粒子效應(yīng)防護(hù)設(shè)計(jì)
        3.3.1 電子系統(tǒng)抗單粒子效應(yīng)加固的國內(nèi)外現(xiàn)狀
        3.3.2 星載ATP圖像處理平臺(tái)單粒子效應(yīng)加固措施分析
        3.3.3 DSP抗輻照冗余啟動(dòng)研究
            3.3.3.1 DSP啟動(dòng)原理研究
            3.3.3.2 DSP的三模冗余啟動(dòng)設(shè)計(jì)
            3.3.3.3 反熔絲Flash操作邏輯設(shè)計(jì)
        3.3.4 FPGA抗輻照冗余啟動(dòng)研究
            3.3.4.1 FPGA的啟動(dòng)原理研究
            3.3.4.2 FPGA的三模冗余啟動(dòng)設(shè)計(jì)
            3.3.4.3 FPGA配置狀態(tài)機(jī)分析
        3.3.5 單粒子防護(hù)效果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 成像系統(tǒng)的相機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 CMV300、CMV2000傳感器簡介
    4.2 CMV300傳感器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)
    4.3 CMV300傳感器的控制設(shè)計(jì)
        4.3.1 CMV300配置設(shè)計(jì)
            4.3.1.1 幀頻設(shè)置
            4.3.1.2 啟動(dòng)狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)
            4.3.1.3 SPI接口的時(shí)序管理
            4.3.1.4 數(shù)據(jù)輸出模式
            4.3.1.5 核心參數(shù)設(shè)計(jì)
    4.4 圖像重建與輸出
        4.4.1 CMV300的數(shù)據(jù)格式和排列
        4.4.2 基于FPGA的ISERDES接收模塊
            4.4.2.1 FPGA內(nèi)的ISERDES設(shè)計(jì)
        4.4.3 FPGA的數(shù)據(jù)重建與輸出模塊
    4.5 曝光與調(diào)光策略設(shè)計(jì)
        4.5.1 傳感器逐幀調(diào)光設(shè)計(jì)
        4.5.2 自動(dòng)曝光算法設(shè)計(jì)
    4.6 本章小結(jié)
第5章 圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)研究
    5.1 圖像處理硬件平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)規(guī)范
    5.2 圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        5.2.1 主處理器性能分析
            5.2.1.1 DSP性能分析
            5.2.1.2 FPGA性能分析
        5.2.2 高速存儲(chǔ)設(shè)計(jì)
            5.2.2.1 Double Data Rate Sdram 3接口設(shè)計(jì)
            5.2.2.2 Static Ram接口設(shè)計(jì)
        5.2.3 高速通信接口設(shè)計(jì)
            5.2.3.1 Serial RapidIO接口設(shè)計(jì)
            5.2.3.2 External Memory Interface接口設(shè)計(jì)
            5.2.3.3 Low Voltage Differential Signaling總線設(shè)計(jì)
        5.2.4 其它功能電路設(shè)計(jì)
            5.2.4.1 模擬圖像輸出電路設(shè)計(jì)
            5.2.4.2 電源設(shè)計(jì)
            5.2.4.3 時(shí)鐘源設(shè)計(jì)
        5.2.5 圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)總結(jié)
    5.3 本章小結(jié)
第6章 圖像處理系統(tǒng)硬件驅(qū)動(dòng)與數(shù)據(jù)流管理設(shè)計(jì)
    6.1 BIOS設(shè)計(jì)
    6.2 自定義并行、串性信道的傳輸協(xié)議設(shè)計(jì)
    6.3 JPEG2000壓縮圖像碼流控制設(shè)計(jì)
    6.4 SRIO單元設(shè)計(jì)
        6.4.1 SRIO基本包分析
        6.4.2 SRIO鏈路同步策略
        6.4.3 SRIO編碼、擾碼和效驗(yàn)
    6.5 并行處理策略分析
        6.5.1 DSP內(nèi)部并行策略
            6.5.1.1 單核內(nèi)部并行策略
            6.5.1.2 多核并行策略
        6.5.2 FPGA并行策略
    6.6 基于FPGA的圖像并行預(yù)處理
        6.6.1 FPGA內(nèi)的預(yù)處理算法實(shí)現(xiàn)
    6.7 本章小結(jié)
第7章 高速信號完整性分析設(shè)計(jì)與平臺(tái)外場實(shí)驗(yàn)
    7.1 電路模型的建立
        7.1.1 傳輸線模型
            7.1.1.1 微帶傳輸線
            7.1.1.2 帶狀傳輸線
            7.1.1.3 差分傳輸線
        7.1.2 IBIS（Input and output Buffer Information Specification）模型
            7.1.2.1 IBIS模型的生成
            7.1.2.2 IBIS文件格式
            7.1.2.3 IBIS本地庫的建立
    7.2 HYPERLYNX簡介
    7.3 信號完整性仿真設(shè)計(jì)
        7.3.1 信號的反射仿真設(shè)計(jì)
            7.3.1.1 反射的產(chǎn)生分析
            7.3.1.2 反射的處理
            7.3.1.3 反射的設(shè)計(jì)實(shí)例
        7.3.2 信號的串?dāng)_仿真設(shè)計(jì)
            7.3.2.1 串?dāng)_的產(chǎn)生分析
            7.3.2.2 串?dāng)_的處理
            7.3.2.3 串?dāng)_的設(shè)計(jì)實(shí)例
        7.3.3 高速串行
            7.3.3.1 高速串行的難點(diǎn)與分析思路
            7.3.3.2 高速串行的設(shè)計(jì)實(shí)例
    7.4 原理樣機(jī)外場實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    7.5 本章小結(jié)
第8章 總結(jié)
    8.1 本文的主要研究工作和成果
    8.2 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    8.3 下一步工作的展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[7]基于FPGA的目標(biāo)跟蹤算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 趙清華.中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機(jī)械研究所） 2014
[8]基于Hyperlynx的PCB板信號完整性分析[D]. 付兆靜.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[9]高速電路設(shè)計(jì)中的信號完整性分析[D]. 王雪坤.蘇州大學(xué) 2013
[10]多級模板圖像匹配算法在FPGA上的研究與應(yīng)用[D]. 薛順瑞.電子科技大學(xué) 2013



本文編號：2934155