星地光通信系統(tǒng)ATP軟件控制模塊研制.pdf

1、星地光通信的應(yīng)用現(xiàn)在已經(jīng)成為了通信領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。星地光通信具有高保密性、高碼率、高帶寬、抗干擾及重量輕、體積小、和低功耗等優(yōu)點(diǎn)。星地光通信在技術(shù)上還存在很多挑戰(zhàn)。捕獲、跟蹤、以及對(duì)準(zhǔn)（ATP-Acquisition、Tracking、Pointing）技術(shù)是最重要、最關(guān)鍵的，其捕獲/跟蹤性能的好壞將直接決定星地光通信鏈路建立與否。因此，高性能、高精度的ATP系統(tǒng)研制是星地光通信研究的重點(diǎn)。
　　本文主要對(duì)星地光通信ATP子系統(tǒng)的

2、跟蹤控制環(huán)路進(jìn)行研究。從ATP系統(tǒng)運(yùn)算與控制部份入手，采用FPGA為主芯片和Altera公司的NIOSII軟核CPU，實(shí)現(xiàn)了跟蹤與對(duì)準(zhǔn)功能。
　　本人在本課題中主要承擔(dān)ATP子系統(tǒng)跟蹤控制模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)粗跟蹤、精跟蹤兩個(gè)跟蹤過(guò)程的不同，在 FPGA芯片內(nèi)設(shè)計(jì)不同的軟件功能單元來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的跟蹤控制功能。主要包括粗跟蹤C(jī)CD接口設(shè)計(jì)、粗跟蹤C(jī)CD接口設(shè)計(jì)、光電碼盤(pán)接口設(shè)計(jì)、FPGA接口設(shè)計(jì)及D/A轉(zhuǎn)換單元設(shè)計(jì)等。利用Quart

3、us II開(kāi)發(fā)軟件，在FPGA芯片內(nèi)設(shè)計(jì)了可嵌入的NIOSII軟處理器，并在該軟核平臺(tái)上，用C語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)了：對(duì)CCD獲取的光斑進(jìn)行了濾波、形心計(jì)算的算法、以及采用數(shù)字PID算法分別對(duì)電機(jī)和快速轉(zhuǎn)鏡的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制；對(duì)ATP子系統(tǒng)的工作流程進(jìn)行控制。最后，參與系統(tǒng)的測(cè)試，并在軟件的開(kāi)發(fā)環(huán)境下，對(duì)搭建的軟核性能進(jìn)行了測(cè)試。
　　在ATP系統(tǒng)中，涉及到對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理控制，若采用普通的單片機(jī)，外圍電路復(fù)雜，而且不能滿足精度指標(biāo)、跟蹤算