CN1710835A - 空间光通信中的高速大视域捕获跟踪探测装置 - Google Patents

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CN1710835A CNA2005100100759A CN200510010075A CN1710835A CN 1710835 A CN1710835 A CN 1710835A CN A2005100100759 A CNA2005100100759 A CN A2005100100759A CN 200510010075 A CN200510010075 A CN 200510010075A CN 1710835 A CN1710835 A CN 1710835A
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马晶
谭立英
于思源
陈云亮
韩琦琦
陈蕞
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Abstract

空间光通信中的高速大视域捕获跟踪探测装置，它涉及的是卫星光通信跟瞄装置技术领域。它解决了现有空间光通信终端中，需要两个探测器来对入射光束进行角度检测，而使系统存在结构复杂、可靠性低、体积大的问题。入射光束通过1传输后入射到2的光输入端中，2的1394串行通信端接3的1394串行通信端，3的控制数据总线端通过4与5的数据控制总线端相连接，5的数据地址控制总线端接6的数据地址控制总线端，5的控制数据地址总线端接7的控制数据地址总线端，7的串行通信端口接8的串行通信端口。本发明中使用一个探测器及少量电子元件就能实现对入射光束的方位和俯仰角进行高速度、大视域的检测，并不需要对入射光束进行分束。

Description

空间光通信中的高速大视域捕获跟踪探测装置
技术领域：
本发明涉及的是卫星光通信跟瞄装置技术领域。
背景技术：
空间光通信中，捕获和跟瞄是用于快速建立及稳定保持的通信链路，其对应的探测装置用于实时检测入射光束的方位和俯仰角，来确定终端的瞄准角度偏差。在一定的探测精度要求下，捕获时要求探测器具有较大的视域(毫弧度量级)，而跟瞄时要求探测器具有较高的响应频率(1kHz以上)。对于单个器件，上述两点要求是矛盾的，同时实现较为困难。现有的空间光通信终端中，是采用两个探测器(面阵CCD探测器用于实现较大的探测视域，四象限探测器用于实现较高的探测频率)及大量电子元件来检测入射光束的方位和俯仰角。上述方式需要对入射光束进行分束，这将造成接收能量的损失。此外，采用上述方式设计的系统存在结构复杂、可靠性低、体积大、重量大的问题。
发明内容：
本发明的目的是为了克服现有的空间光通信终端中，需要两个探测器(面阵CCD探测器用于实现较大的探测视域，四象限探测器用于实现较高的探测频率)及大量电子元件来检测入射光束的方位和俯仰角，并必须对入射光束进行分束，这将造成接收能量的损失，使系统存在结构复杂、可靠性低、体积大、重量大的问题，进而提供了一种空间光通信中的高速大视域捕获跟踪探测装置。它包括接收透镜1、上位机8，它还包括可变视域CMOS数字摄像机2、IEEE1394物理层控制芯片3、IEEE1394链路层控制芯片4、CPLD电路5、高速RAM存储器6、DSP处理器7；入射光束通过接收透镜1传输后入射到可变视域CMOS数字摄像机2的光输入端中，可变视域CMOS数字摄像机2的1394串行通信输出输入端连接IEEE1394物理层控制芯片3的1394串行通信输出输入端，IEEE1394物理层控制芯片3的控制数据总线输出输入端连接IEEE1394链路层控制芯片4的控制数据总线输出输入端，IEEE1394链路层控制芯片4的数据控制总线输出输入端连接CPLD电路5的数据控制总线输出输入端，CPLD电路5的数据地址控制总线输出输入端连接高速RAM存储器6的数据地址控制总线输出输入端，CPLD电路5的控制数据地址总线输出输入端连接DSP处理器7的控制数据地址总线输出输入端，DSP处理器7的串行通信输出输入端口连接上位机8的串行通信端口。工作原理：入射光束通过接收透镜1传输后入射到可变视域CMOS数字摄像机2的光输入端中，可变视域CMOS数字摄像机2在捕获阶段，视域为4.8mrad，帧频为50Hz；在跟踪阶段，视域为0.2mrad，帧频为1kHz；可变视域CMOS数字摄像机2把上述各阶段的入射光束的数据通过IEEE1394物理层控制芯片3、IEEE1394链路层控制芯片4、CPLD电路5、DSP处理器7传输到上位机8中，上位机8将对上述数据进行综合处理。本发明中只使用了一个探测器(可变视域CMOS数字摄像机)及少量电子元件就能实现对入射光束的方位和俯仰角进行检测，及在不同的工作阶段能分别实现高速度、大视域探测，并不需要对入射光束进行分束，本发明与现有的光通信终端相比，减少了探测器和分束光学元件的数量，降低了装置的体积和重量；同时，由于只有一个探测器需要接收光束的能量，而使整个终端的能量使用效率提高了约10％，可靠性也得到了提高。
附图说明：
图1是本发明的整体电路结构示意图。
具体实施方式：
结合图1说明本实施方式，它由接收透镜1、上位机8、可变视域CMOS数字摄像机2、IEEE1394物理层控制芯片3、IEEE1394链路层控制芯片4、CPLD电路5、高速RAM存储器6、DSP处理器7组成；入射光束通过接收透镜1传输后入射到可变视域CMOS数字摄像机2的光输入端中，可变视域CMOS数字摄像机2的1394串行通信输出输入端连接IEEE1394物理层控制芯片3的1394串行通信输出输入端，IEEE1394物理层控制芯片3的控制数据总线输出输入端连接IEEE1394链路层控制芯片4的控制数据总线输出输入端，IEEE1394链路层控制芯片4的数据控制总线输出输入端连接CPLD电路5的数据控制总线输出输入端，CPLD电路5的数据地址控制总线输出输入端连接高速RAM存储器6的数据地址控制总线输出输入端，CPLD电路5的控制数据地址总线输出输入端连接DSP处理器7的控制数据地址总线输出输入端，DSP处理器7的串行通信输出输入端口连接上位机8的串行通信端口。接收透镜1选用10cm双凸面复合成像透镜，有效通光口径为5cm；可变视域CMOS数字摄像机2选用的型号为德国Basler公司的A602f数字摄像机，其像元素为659(H)×493(V)，像素尺寸为9.9μm(H)×493μm(V)，全分辨率帧频为100Hz，可以通过调整分辨率(探测视域)提高帧频，最大可达8kHz；IEEE1394物理层控制芯片3选用的型号为美国TI公司的TSB41AB3；IEEE1394链路层控制芯片4选用的型号为美国TI公司的TSB12LV32I；CPLD电路5选用美国ALTERA公司的EPM7128ATI100-10与EPM7256AQC208-10两个芯片组合完成；高速RAM存储器6选用两块美国ISSI公司的IS61LV51216组合完成；DSP处理器7选用的型号为美国TI公司的高性能浮点型处理器TMS320C6713。DSP处理器7与上位机8之间的串行通信可选用232串行通信、485串行通信或422串行通信。

Claims (1)

1、空间光通信中的高速大视域捕获跟踪探测装置，它包括接收透镜(1)、上位机(8)，其特征在于它还包括可变视域CMOS数字摄像机(2)、IEEE1394物理层控制芯片(3)、IEEE1394链路层控制芯片(4)、CPLD电路(5)、高速RAM存储器(6)、DSP处理器(7)；入射光束通过接收透镜(1)传输后入射到可变视域CMOS数字摄像机(2)的光输入端中，可变视域CMOS数字摄像机(2)的1394串行通信输出输入端连接IEEE1394物理层控制芯片(3)的1394串行通信输出输入端，IEEE1394物理层控制芯片(3)的控制数据总线输出输入端连接IEEE1394链路层控制芯片(4)的控制数据总线输出输入端，IEEE1394链路层控制芯片(4)的数据控制总线输出输入端连接CPLD电路(5)的数据控制总线输出输入端，CPLD电路(5)的数据地址控制总线输出输入端连接高速RAM存储器(6)的数据地址控制总线输出输入端，CPLD电路(5)的控制数据地址总线输出输入端连接DSP处理器(7)的控制数据地址总线输出输入端，DSP处理器(7)的串行通信输出输入端口连接上位机(8)的串行通信端口。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100392427C (zh) * 2006-01-16 2008-06-04 哈尔滨工业大学 一种深空光通信扩展信标捕获跟踪方法
CN1838569B (zh) * 2006-04-28 2010-05-12 哈尔滨工业大学 卫星光通信高精度提前瞄准角度补偿装置
CN105353605A (zh) * 2015-12-18 2016-02-24 哈尔滨工业大学 高轨卫星星地激光链路静态输出反馈pi光束稳定控制方法

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