基于物联网的空间光通信APT技术研究

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1、学号：S15040462基于物联网的硕士学位论文空间光通信APT技术研究基于物联网的空间光通信APT技术研究马艳研究生姓名：马艳芳芳学科、专业：信息与通信工程二○一八年六月分类号：TN929.12密级：可公开UDC：621.39编号：基于物联网的空间光通信APT技术研究StudyonAPTTechnologyofSpaceOpticalCommunicationBasedontheInternetofThings学位授予单位及代码：长春理工大学(10186)学科专业名称及代码：信息与通信工程(0810)研究方向：光通信申请学

2、位级别：工学硕士指导教师：朱一峰副教授研究生：马艳芳论文起止时间：2016.10-2018.04摘要物联网作为当今世界新一轮科技和经济发展的战略制高点之一，已经成为全球各个发达国家建设信息化社会的重要工具。随着该技术在智能交通、智能电网、视频监控三大应用市场的铺开，物联网末端接入速率需求日益增长，传统的无线电方式已无法满足现实需要，以空间光通信为主的物联网传输技术，组网模式灵活多变，通信速率大幅提高，是解决高速物联网自组织通信网络的新型技术手段，有着重大的研究意义。APT(Acquisition,Pointing,Track

3、ing)系统是实现空间光通信需要解决的关键问题之一。针对物联网传输距离短，要求精度高的特点，本文提出利用WiFi定位系统代替传统GPS/INS定位系统完成APT初始捕获过程中位置信息获取的工作，以弥补GPS/INS定位系统在卫星信号遭屏蔽时无法进行定位的缺陷，并对APT系统的两个关键技术初始捕获和光斑检测技术进行了研究。首先提出了WiFi作用下APT初始捕获的总体方案，介绍了WiFi定位原理与其三维定位算法及初始指向中的坐标转换过程，并对系统进行了场外实验，经测试200m通信距离内获得的初始捕获不确定区域为13mrad，同时

4、计算出采用不同扫描方式时对应的平均捕获时间，并利用Matlab软件仿真并分析了本课题中影响APT初始捕获的定位误差。针对课题中近距离空间光通信APT系统在不同背景环境下捕获到的光斑图像，采用浮动阈值法结合圆拟合法对白天晴天、白天阴天及夜间三种具有代表性的条件下分别进行了多组光斑检测实验，实验结果表明采取的光斑检测方法可快速准确地提取出光斑位置及轮廓。关键词：物联网空间光通信APT初始捕获光斑检测IABSTRACTAsoneofthestrategiccommandingpointsoftechnologyandeconomi

5、cdevelopmentintheworld,theInternetofthingshasbecomeanimportanttoolfortheconstructionofinformationsocietyinalldevelopedcountries.Withthespreadofitsapplicationsinintelligenttransportation,smartgridandvideosurveillance,thedemandfortheterminalaccessrateoftheInternetoft

6、hingsisincreasing.Thetraditionalradiomodehasbeenunabletomeettheneedsofthereality.Thenetworktransmissiontechnologybasedonspaceopticalcommunicationisflexible,anditscommunicationrateisgreatlyimproved.Itisanewtechnologytorealizeselforganizingcommunicationnetworkbasedon

7、thehighspeedInternetofthings,andthestudyofitisverymeaningful.TheAPT(Acquisition,Pointing,Tracking)systemisoneofthekeyissuesthatneedtobesolvedforspaceopticalcommunication.DuetothefailureofpositioningintraditionalGPS/INSsystemwhenitisshieldedandinviewofthefeatureofth

8、eInternetofthings,thispaperproposestheuseofWiFipositioningsysteminsteadofGPS/INSpositioningsystemtocompletetheacquisitionofpositioninformationofb