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空间光通信信标光预测跟踪算法研究

发布时间:2018-05-26 01:45

  本文选题:星间光通信 + 信标光 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文


【摘要】:在星间卫星光通信链路过程中,两个终端需要对对方信标光进行跟踪,在跟踪过程中,此时如果恒星背景光突然进入光通信系统的视阈,会造成对信标光跟踪精度的下降的影响,恒星背景光的出现会影响信标光的实时跟踪。此时需要实时快速的对恒星背景光斑进行滤除,所以本论文主要针对跟踪阶段出现的此类问题展开研究。本文对跟踪预处理的图像去噪技术和几种经典跟踪算法做了对比分析,在星间光通信的应用背景下,对CCD视阈内探测到的信标光光斑图像频域滤波可行性分析。重点分析了影响星间光通信信标光跟踪的恒星背景光噪声特征;光斑灰度图像在频域滤波可行性;质心运动坐标序列在频域滤波可行性。通过分析,提出一种基于频域特性滤除恒星背景光噪点的有效滤波方法,质心坐标序列快速傅氏变换算法(Centroid Coordinate Sequence FFT)。本文通过仿真结果验证质心坐标序列快速傅氏变换算法的可行性及跟踪精度。仿真分析了两个方面的信标光特征在频域内实现快速滤波的可行性;仿真分析在理想系统噪声情况下,质心坐标序列快速傅氏变换算法的跟踪精度。本文利用实验验证质心坐标序列快速傅氏变换算法的可行性及跟踪精度。在模拟光通信链路跟踪状态时,验证算法中未加修正量时,最小二乘法预测跟踪信标光的效果,验证加入修正量的算法对预测跟踪精度改善情况。实验验证算法中各可变量对跟踪精度的影响,通过实验结果的统计分析,化简新算法相关变量,可以使算法的表达更加简单。
[Abstract]:In the process of intersatellite optical communication link, two terminals need to track the other beacon light. During the tracking process, if the star background light suddenly enters the visual threshold of the optical communication system, It will cause a decrease in the tracking accuracy of beacon light, and the appearance of star background light will affect the real-time tracking of beacon light. It is necessary to filter the background spot in real time, so this paper mainly focuses on this kind of problem in the tracking stage. In this paper, the image denoising technology of tracking preprocessing and several classical tracking algorithms are compared and analyzed. In the background of inter-satellite optical communication, the feasibility of frequency domain filtering of beacon spot image detected in CCD is analyzed. The characteristics of stellar background light noise affecting the optical tracking of intersatellite optical communication beacon, the feasibility of speckle grayscale image filtering in frequency domain, and the filtering feasibility of centroid motion coordinate sequence in frequency domain are analyzed emphatically. Based on the analysis, an effective filtering method based on the frequency domain characteristic for filtering the background noise of stars is proposed. The centroid Coordinate Sequence FFT algorithm is used in the centroid coordinate sequence fast Fourier transform algorithm. In this paper, the feasibility and tracking accuracy of the fast Fourier transform algorithm for centroid coordinate sequence are verified by simulation results. The feasibility of fast filtering in frequency domain for two aspects of beacon optical features is analyzed, and the tracking accuracy of fast Fourier transform algorithm for centroid coordinate sequence is analyzed in the case of ideal system noise. In this paper, the feasibility and tracking accuracy of the fast Fourier transform algorithm for centroid coordinate sequence are verified by experiments. When simulating the state of link tracking in optical communication, the least square method is used to predict the effect of tracking beacon light when no correction is added in the algorithm, and the improved precision of prediction tracking is verified by adding the correction quantity. The experiment verifies the influence of the variables in the algorithm on the tracking accuracy. Through the statistical analysis of the experimental results, the new algorithm can be simplified by simplifying the related variables, which can make the expression of the algorithm more simple.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TN929.1

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本文编号:1935464

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