卫星光通信中基于FPGA的光束精瞄控制算法研究

发布时间：2017-06-07 14:14

  本文关键词：卫星光通信中基于FPGA的光束精瞄控制算法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与微波通信技术相比,卫星光通信技术具有在容量、抗干扰性能等方面的显著优势。随着在轨试验的一次次成功,替代微波通信技术并实现卫星光通信商业化可谓是指日可待。近些年,国内外的科研机构对卫星光通信技术的研究从未止步,产生了众多的研究成果。不论是星地激光通信或是星间激光通信,激光光束都需要在空气介质中传递相当长的一段距离。但是因为大气湍流影响激光束的传递效果,致使激光束发生闪烁、畸变等湍流效应,严重影响终端接收到的光斑信息,也就进一步影响了通信性能。因此,寻找一种适合系统工作的光束精瞄控制算法,实现对经大气湍流后的光斑图像产生更好的分割效果,提高定位精度,并且达到较好的补偿控制效果。光束精瞄控制算法按流程上的先后可以分为图像处理算法与数字控制算法。模拟控制器反应迅速,工作稳定。然而,由于光通信系统工作的环境特性,对于器件的选择与更换有着及其复杂的筛选过程。一旦系统需要进行参数方面的调整或器件的更换,往往需要很长一段时间才可以准备就绪,拉长了设计时间,对于器件的过度依赖增加了不确定性。随着微型处理器的不断发展,数字控制算法的优点足以让我们积极实现。数字控制算法较于模拟控制器拥有更强的灵活性,但是若想提升控制效果,对图像处理算法的研究亦必不可少。数字控制算法对执行机构的控制效果也大大影响着图像处理算法的运行环境,进而影响运算效果。因此,完成光束精瞄控制算法对提高控制精度意义重大。
【关键词】：卫星光通信技术 自适应阈值算法 数字控制算法
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题研究的意义8
• 1.2 国内外卫星光通信的研究进展8-10
• 1.2.1 国外卫星光通信的研究进展9-10
• 1.2.2 国内卫星光通信的研究进展10
• 1.3 卫星光通信图像处理算法的发展现状10-11
• 1.4 卫星光通信精瞄控制算法的发展现状11-12
• 1.5 本文的主要研究内容12-13
• 第2章 改进的自适应阈值算法的理论研究与MATLAB仿真13-29
• 2.1 引言13
• 2.2 改进的自适应阈值算法13-22
• 2.3 自适应阈值算法MATLAB仿真与验证22-28
• 2.3.1 最大类间方差法算法流程图22-23
• 2.3.2 改进自适应阈值算法流程图23-24
• 2.3.3 固定阈值法、最大类间方差法和改进自适应阈值算法效果比较24-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 数字比例积分微分控制算法的理论研究29-36
• 3.1 引言29
• 3.2 控制系统29-31
• 3.2.1 开环控制系统30
• 3.2.2 闭环控制系统30-31
• 3.3 数字控制算法31-35
• 3.3.1 控制原理31-32
• 3.3.2 模拟比例积分微分控制32-33
• 3.3.3 数字比例积分微分控制33-35
• 3.4 本章小结35-36
• 第4章 自适应阈值算法的FPGA实现36-50
• 4.1 引言36-37
• 4.2 工作环境37
• 4.3 算法流程图37-39
• 4.4 各模块的实现分析39-47
• 4.4.1 图像信息读入模块39-42
• 4.4.2 排序模块42-44
• 4.4.3 二值化模块44-45
• 4.4.4 质心计算模块45-47
• 4.5 实验测试47-48
• 4.6 本章小结48-50
• 第5章 数字比例积分微分算法的FPGA实现50-62
• 5.1 引言50
• 5.2 工作环境50-52
• 5.3 算法流程图52-53
• 5.4 各模块的实现分析53-59
• 5.4.1 SPI接收期望值模块53-54
• 5.4.2 ADC模块54-57
• 5.4.3 算法模块57-58
• 5.4.4 DAC模块58-59
• 5.5 实验测试59-61
• 5.6 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 附录一68-75
• 附录二75-85

  本文关键词：卫星光通信中基于FPGA的光束精瞄控制算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：429295