星間光通信ATP系統(tǒng)的對準(zhǔn)誤差抑制技術(shù)研究.pdf

1、星間光通信由于具有大容量、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，所以它是一種極具潛力的通信方式。星間光通信的實(shí)質(zhì)就是實(shí)現(xiàn)兩顆衛(wèi)星之間的數(shù)據(jù)傳輸，而要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋匾疤峋褪且⑼ㄐ沛溌?，那么在星間光通信中捕獲、跟蹤和對準(zhǔn)(ATP)系統(tǒng)就是用來建立高精度通信鏈路的。由于星間光通信系統(tǒng)的存在復(fù)雜環(huán)境因素的影響，利用ATP系統(tǒng)來建立高精度通信鏈路一直都是星間光通信的關(guān)鍵和難點(diǎn)，所以對高精度ATP系統(tǒng)的研究非常必要。
　　 在高精度ATP系統(tǒng)中對準(zhǔn)誤差是

2、由于各種噪聲來源的干擾而引起的不必要的角度偏差，它也是衡量ATP系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)之一，而且對準(zhǔn)誤差越大，通信系統(tǒng)鏈路建立的性能就越差，所以如何抑制ATP系統(tǒng)的對準(zhǔn)誤差一直是高精度ATP系統(tǒng)研究的核心問題。
　　 星間ATP系統(tǒng)在光斑圖像預(yù)處理階段的主要任務(wù)是盡量去除噪聲干擾，為后面的高精度定位跟蹤打下基礎(chǔ)。文章在此階段主要從圖像去噪處理和目標(biāo)感興趣區(qū)域(ROI)設(shè)置兩個方面進(jìn)行分析和研究。在圖像去噪方面考慮到背景差分閾值去噪方

3、法本身因?yàn)楸尘肮烙嫴蛔愣苌俦焕?，所以文中對其進(jìn)行了改進(jìn)，并通過仿真表明改進(jìn)的背景閾值去噪方法對對準(zhǔn)誤差的抑制效果明顯優(yōu)于其他的閾值去噪方法，提高了背景閾值去噪方法的可利用性。除此之外，文章在此階段還分析了ROI窗口設(shè)置的重要性，設(shè)計了新的ROI窗口設(shè)置方法，并與一次質(zhì)心、一次最大值、兩次質(zhì)心算法進(jìn)行了仿真比較，結(jié)果表明改進(jìn)的ROI選取方法的魯棒性是有明顯提高的。
　　 定位算法是星間ATP系統(tǒng)的核心部分，由于許多傳統(tǒng)定位算法

4、的局限性，很多高精度定位算法登上了研究的舞臺，亞像素定位算法的研究就是其中一個重要方向，文中就重點(diǎn)分析了亞像素定位算法，提出了一種改進(jìn)的高斯擬合算法，并與質(zhì)心加權(quán)、質(zhì)心插值、高斯擬合等算法進(jìn)行了仿真比較，結(jié)果表明利用改進(jìn)的高斯擬合算法對對準(zhǔn)誤差的抑制效果優(yōu)于其他的亞像素定位算法，減小了噪聲因素對算法的定位精度的影響。
　　 最后，考慮到光學(xué)天線像差會引起遠(yuǎn)場激光光斑變形、光斑直徑增大及中心光強(qiáng)降低等現(xiàn)象，而目前其他的許多研究沒有