本文關(guān)鍵詞：星地光通信中的信標(biāo)成像光斑定位算法研究

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【摘要】：衛(wèi)星光通信采用激光束作為信息載體,它具有頻帶寬、傳輸速率高、保密性好、功耗低等優(yōu)點(diǎn),在現(xiàn)代社會(huì)中具有廣闊的發(fā)展前景,已成為各國(guó)的研究重點(diǎn)。在衛(wèi)星光通信系統(tǒng)中,信標(biāo)光的精確定位和快速捕獲將直接影響激光通信鏈路的建立,因此研究高精度的光斑定位算法具有重要的意義。在衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)中瞄準(zhǔn)、捕獲、跟蹤系統(tǒng)(PAT系統(tǒng))是其核心技術(shù),通過(guò)PAT系統(tǒng)捕獲信標(biāo)光是建立和維持激光通信鏈路的前提條件。若要完成信標(biāo)光的快速捕獲和穩(wěn)定跟蹤,應(yīng)該快速準(zhǔn)確找到探測(cè)器上光斑中心位置,最常用的光斑定位算法是灰度質(zhì)心法�；叶荣|(zhì)心法具有計(jì)算簡(jiǎn)單、快速等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用。由于星地激光鏈路中大氣湍流的影響,導(dǎo)致成像光斑發(fā)生畸變給信標(biāo)光捕獲帶來(lái)困難,對(duì)此提出了一種新的光斑定位算法,即鄰域像素灰度擬合法。本文給出了鄰域像素灰度擬合法的基本原理和具體計(jì)算公式。鄰域像素灰度擬合法是通過(guò)光斑圖像中相鄰像素灰度相關(guān)性來(lái)求光斑位置信息,因此當(dāng)光斑灰度值數(shù)據(jù)波動(dòng)較大時(shí),該像素點(diǎn)的相關(guān)系數(shù)會(huì)變小,所以鄰域像素灰度擬合法能夠有效減弱大氣湍流對(duì)光斑定位的干擾。尤其對(duì)于大氣湍流影響下所形成的邊緣光強(qiáng)分布較強(qiáng)、中間空洞的畸變光斑,相比于傳統(tǒng)質(zhì)心方法該方法能夠更準(zhǔn)確的求出光斑中心位置。本文在理論方面,分析了激光遠(yuǎn)場(chǎng)傳輸特性并通過(guò)Matlab進(jìn)行仿真研究,基于Zernike多項(xiàng)式生成大氣湍流相位屏,通過(guò)仿真得到激光在大氣信道下傳輸?shù)某上窆獍�。利用鄰域像素灰度擬合法對(duì)光斑進(jìn)行計(jì)算,驗(yàn)證算法的準(zhǔn)確性和可靠性。進(jìn)行了11.16km激光遠(yuǎn)距離傳輸實(shí)驗(yàn),利用本文提出的鄰域像素灰度擬合法對(duì)信標(biāo)光斑進(jìn)行精確定位計(jì)算,驗(yàn)證算法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星光通信 光斑定位算法 相關(guān)系數(shù) 質(zhì)心算法
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題背景及研究的目的與意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 國(guó)外衛(wèi)星光通信研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)衛(wèi)星光通信研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 光斑定位算法研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)綜述15-16
• 1.4 論文主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 鄰域像素灰度擬合法的基本原理18-30
• 2.1 激光遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓鈭?chǎng)分布18-20
• 2.2 光斑定位算法的基本原理20-25
• 2.2.1 質(zhì)心法基本原理20-21
• 2.2.2 擬合法基本原理21-24
• 2.2.3 插值法基本原理24-25
• 2.3 鄰域像素灰度擬合法的基本原理25-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第3章 鄰域像素灰度擬合法的仿真研究30-45
• 3.1 理想光斑仿真研究30-32
• 3.2 噪聲光斑仿真研究32-38
• 3.2.1 椒鹽噪聲對(duì)光斑定位的影響32-36
• 3.2.2 高斯噪聲對(duì)光斑定位的影響36-38
• 3.3 大氣湍流對(duì)成像光斑的仿真研究38-44
• 3.3.1 大氣湍流基本理論38-39
• 3.3.2 大氣湍流對(duì)光斑定位的影響39-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 模擬實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析45-58
• 4.1 室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理45-48
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)方案45-46
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟46
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析46-48
• 4.2 大氣外場(chǎng)模擬實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理48-56
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及實(shí)驗(yàn)方案48-51
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)步驟51-52
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析52-56
• 4.3 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 致謝66

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本文編號(hào)：1028098