星地光通信系統(tǒng)ATP軟件控制模塊研制.pdf

1、星地光通信的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)成為了通信領(lǐng)域研究的熱點。星地光通信具有高保密性、高碼率、高帶寬、抗干擾及重量輕、體積小、和低功耗等優(yōu)點。星地光通信在技術(shù)上還存在很多挑戰(zhàn)。捕獲、跟蹤、以及對準（ATP-Acquisition、Tracking、Pointing）技術(shù)是最重要、最關(guān)鍵的，其捕獲/跟蹤性能的好壞將直接決定星地光通信鏈路建立與否。因此，高性能、高精度的ATP系統(tǒng)研制是星地光通信研究的重點。
　　本文主要對星地光通信ATP子系統(tǒng)的

2、跟蹤控制環(huán)路進行研究。從ATP系統(tǒng)運算與控制部份入手，采用FPGA為主芯片和Altera公司的NIOSII軟核CPU，實現(xiàn)了跟蹤與對準功能。
　　本人在本課題中主要承擔ATP子系統(tǒng)跟蹤控制模塊的設(shè)計與實現(xiàn)。針對粗跟蹤、精跟蹤兩個跟蹤過程的不同，在 FPGA芯片內(nèi)設(shè)計不同的軟件功能單元來實現(xiàn)系統(tǒng)的跟蹤控制功能。主要包括粗跟蹤CCD接口設(shè)計、粗跟蹤CCD接口設(shè)計、光電碼盤接口設(shè)計、FPGA接口設(shè)計及D/A轉(zhuǎn)換單元設(shè)計等。利用Quart

3、us II開發(fā)軟件，在FPGA芯片內(nèi)設(shè)計了可嵌入的NIOSII軟處理器，并在該軟核平臺上，用C語言來實現(xiàn)了：對CCD獲取的光斑進行了濾波、形心計算的算法、以及采用數(shù)字PID算法分別對電機和快速轉(zhuǎn)鏡的運動進行控制；對ATP子系統(tǒng)的工作流程進行控制。最后，參與系統(tǒng)的測試，并在軟件的開發(fā)環(huán)境下，對搭建的軟核性能進行了測試。
　　在ATP系統(tǒng)中，涉及到對整個系統(tǒng)的實時處理控制，若采用普通的單片機，外圍電路復雜，而且不能滿足精度指標、跟蹤算