摘要：为了解决电磁振镜系统中镜面大角度偏转难以测量的问题,设计了一种基于四单元光电探测器(PD)与LED的光电式镜面角度传感装置。首先分析了镜面角度检测的基本原理,基于LED朗伯辐射模型,建立了镜面偏转角度的真实值与解算值之间数学模型;其次以非线性度为评价标准定义了系统检测范围;然后仿真分析了探测器水平位置、镜面中心与LED距离和LED半功率角对系统检测范围的影响;最后搭建了实验平台进行验证。仿真及实验结果表明:所建立的数学模型对使用朗伯型LED进行镜面角度检测是有效的;通过减小探测器与LED之间距离、增加镜面中心与LED距离和增大LED半功率角,可以提高系统的角度检测范围。

摘要：为了实现激光通信系统对信标光的捕获、跟踪与瞄准,采用嵌入式图像处理技术设计了基于现场可编程门阵列器件的高速激光光斑检测系统,对分辨率为300pixel×300pixel、帧频1000Hz序列图像中的激光光斑目标进行了提取操作。采用1维滤波算子构造方位滤波器进行图像预处理,同时便于硬件实现,滤波后经阈值分割、形态学开运算与连通域分析,最后提取了激光光斑的形心位置信息。结果表明,所设计系统能够对包含激光光斑目标的高帧频图像进行实时处理。目标形心提取频率可以满足激光通信系统在动态链路建立方面的要求。

摘要：为了对四象限探测器输出的四路信号进行同步采集传输,本文设计了一套高分辨率、高速率的同步数据采集传输系统。该系统首先以FPGA芯片EP1C12Q240为核心,控制模数转换芯片ADS1274采集数据,数据经过片内FIFO缓存,然后按Camera Link协议将数据打包为32×40大小的图像,图像经Camera Link接口传输到PC机,最后使用图像采集卡采集图像数据,并利用MATLAB编写软件实现图像解码与存储。实验结果表明:该系统实现了分辨率为24bit、采样速率为100kHz的4通道同步数据采集,其有效分辨率可达18.79bit,数据传输稳定可靠。满足了数据采集系统高分辨率、高速率的需求,并且该方案也可方便地移植到其他应用中,具有较好的可扩展性。

摘要：文中设计了一种应用于激光通信光斑位置检测系统的自动增益控制(AGC)电路。该电路采用数字式增益控制、两级放大实现,第一级为可变增益放大电路,用于实现对放大电路增益的控制并将电流信号转换为电压信号,第二级为固定增益的反向放大电路,实现对电压信号的反向,以满足A/D转换对模拟输入信号的要求。实验结果表明,该放大电路可以实现对9 n A^90μA的输入电流的线性放大,总增益可控动态范围为94~154 d B,在增益为154 d B时,输出总噪声为85.2μV,满足光斑位置检测系统对放大电路低噪声、高增益、宽动态范围的需求。

摘要：为了实现空间光通信系统小型化、一体化设计,建立了基于阵列探测器和快速偏转镜的一体化跟踪系统,通过分析阵列探测器的光斑位置检测原理提出了一种归心算法。首先通过设置阈值,设计了光斑不完全覆盖探测器的粗归心策略;然后采用数据库查询的方法完成精归心,最后采用无穷积分法使光斑归至原点附近;通过搭建试验平台验证了算法的正确性和可行性。实验结果表明:跟踪视场可达70.3 mrad,较原算法视场扩大了约3倍,跟踪最大误差优于1.8μrad,为空间光通信系统的进一步工程化应用奠定了基础。