基于双线阵CCD激光光斑探测技术研究

论文摘要

随着对超稳激光器、新型光束控制器、高灵敏度和高数据率接收器和适合空间应用的先进通信电子设备的研究基本成熟,空间光通信成为了下一代光通信的发展方向。它具有如下有特点:很强的抗干扰性、安全系数高、可靠性高。捕获、对准、跟踪是自由空间光通信的重要组成部分,而其中的精跟踪部分是整个系统中最为重要的。因此,迅速,精确的得到光斑的具体坐标,从而控制倾斜镜来实现视轴准确的对准,是APT系统中最为核心的技术。本文设计了一种基于双线阵CCD的激光光斑质心检测系统,满足了APT精跟踪系统快速,精确的对准要求。首先光束通过分光棱镜组成的光学系统,将光束在横纵坐标轴上分别成像,再由双线阵光电耦合器件接收,然后将接受到的信息经模数转换后,通过USB接口传送到上位机,然后由上位机经事先编写好的处理软件程序进行处理,实时得到激光光斑的质心坐标,最终达到APT精跟踪对探测器采样速率每秒3000帧、检测精度0.8μrad的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 空间激光通信发展现状
• 1.3 自由空间光通信系统组成
• 1.4 本论文研究主要内容
• 第二章 APT精跟踪系统
• 2.1 精跟踪系统的组成及工作过程
• 2.2 精跟踪系统对探测的要求
• 2.3 精跟踪探测技术
• 第三章 双线阵CCD光斑检测单元总体设计
• 3.1 双线阵CCD光斑检测单元组成
• 3.2 光学系统设计
• 3.2.1 卡萨格林望远系统
• 3.2.2 窄带滤光片
• 3.2.3 分光棱镜及柱面镜
• 3.3 线阵CCD性能参数设计
• 3.4 硬件电路部分设计
• 3.5 软件部分设计
• 第四章 线阵CCD相机设计
• 4.1 线阵CCD相机的构成
• 4.2 线阵CCD器件的选取
• 4.2.1 CCD基本原理
• 4.2.2 CCD特性参数
• 4.3 线阵CCD相机的时序设计
• 4.3.1 Altera Cyclone II系列FPGA
• 4.3.2 Quartus II开发环境
• 4.3.3 输出电路设计
• 4.4 线阵CCD信号处理
• 4.4.1 TLV990特性
• 4.4.2 TLV990时序设计
• 4.5 线阵CCD数据采集
• 第五章 软件设计
• 5.1 固件程序设计
• 5.2 应用程序设计
• 第六章 实验成果分析
• 6.1 试验系统的组成
• 6.2 参数指标测试
• 全文总结
• 致谢
• 参考文献