空间光通信信标光预测跟踪算法研究

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1、工学硕士学位论文空间光通信信标光预测跟踪算法研究STUDYONTHEALGORITHMOFBEACONLIGHTPREDICTIONANDTRAKINGINSATELLITELASERCOMMUNICATION张志平哈尔滨工业大学2016年6月国内图书分类号：TN929.13学校代码：10213国际图书分类号：621.391.6密级：公开工学硕士学位论文空间光通信信标光预测跟踪算法研究硕士研究生:张志平导师：王强副教授申请学位：工学硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2016年6月30日授予学

2、位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN929.13U.D.C.:621.391.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEALGORITHMOFBEACONLIGHTPREDICTIONANDTRAKINGINSATELLITELASERCOMMUNICATIONCandidate：ZhangZhipingSupervisor：A.P.WangQiangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineer

3、ingSpeciality：PhysicalElectronicsDept.ofOptoelectronicInformationAffiliation：Science&TechnologyDateofDefence：June30,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位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

4、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（Centroi

5、dCoordinateSequenceFFT）。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

6、以使算法的表达更加简单。关键词：星间光通信；信标光；频域特性；预测跟踪算法I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractIntheprocessofintersatelliteopticalcommunicationlink,thetwoterminalsneedtotracktheoppositebaconlight.Ifthebackgroundlightoffixedstarssuddenlycomesintothevisualfieldofopticalcommunicationsystemduringthe

7、process,thebaconaccuracywilldecrease,whichmeansthatthebackgroundlightwillaffectreal-timetrackingofbaconlight.Itisnecessarytofilterthebackgroundlightoffixedstarsreal-timelyandrapidly.Thispaperconductsresearchonthiskindofproblemoccurredduringthebaconstage.Thispape

8、rcomparesimagedenosingtechnologyoftrackingpreprocessingandthreeclassictrackingalgorithms,andconductsfeasibilityanalysisofspectralfilteringofbaconlightfaculaimageinCCD