基于FPGA的高帧频相机图像处理及传输

针对高帧频CMOS图像传感器多通道、高数据速率的特点,设计了一种多开窗图像数据、光斑质心坐标实时传输的前光机光学跟踪系统,完成图像数据恢复、光斑质心提取、图像显示及脱靶量输出。该系统采用FPGA内部存储器缓存图像数据,通过千兆以太网将图像数据发送到PC端进行实时图像显示,采用RS422接口完成图像传感器的寄存器配置、光斑质心坐标的输出和图像传感器工作状态的输出,为CMOS传感器图像实时传输和跟踪系统的动态开窗提供了一种解决方案。

5G基站前传和中传的无线光通信方案设计

针对光缆不能达到5G基站前传和中传的应用场景,提出采用无线光通信手段解决其大容量的无线传输需求,并提出了无线光通信系统的设计方案。采用4通道无线光传输的方案实现最高100Gb/s的通信速率;搭建了无线光通信测试系统进行测试,测试结果表明无线光通信设备可以在1.1km的通信距离达到100Gb/s的通信速率,其通信性能可以满足5G基站前传和中传的要求。

一种收发隔离光学系统的设计

为了实现高隔离度的收发隔离,采用一种偏振收发隔离光学系统,利用琼斯矩阵进行了理论分析,验证了偏振隔离在收发同轴光学系统中的可行性。采取空间隔离来抑制回波进入接收系统,研究了模拟系统中偏振分束镜前表面楔角大小对收发隔离度的影响。结果表明,在达到一定楔角时,可取得100d B收发隔离度。这一结果对收发同轴光学系统的设计具有一定指导意义。

基于无线光通信设备的多光轴平行度校正系统研究

无线光通信设备的光轴平行度是影响设备性能的重要指标。设计了一种光轴平行度校正系统,利用无线光通信设备发射与接收光路在成像监控相机中的坐标偏移对光轴平行度进行校正,实现平行度误差不大于30 urad;并设计了一种自校准机制,避免平行度误差受环境变化的影响,提高平行度调试精度。

基于单模光纤耦合的无线光通信系统设计

为了实现适用于近地的单模无线光设备,设计了一种单模接收无线光通信系统。提出了一种两级跟踪和孔径平滑的设计方法以抑制大气湍流及设备轻微晃动的影响。完成了900 m外场实验,实现了最大单模耦合接收效率为20%,两端接收功率跳动在6 dB以内。实验数据表明两级跟踪加权平均的方法可以抑制大气湍流及轻微晃动。最后,提出了下一步改进方向。

一种近场无线激光通信系统

针对近距离大容量数据转存的需求,设计了一种近场无线激光通信系统,采用全景凝视成像捕获方式代替传统的扫描捕获方式,使用亚像素定位算法提高系统的跟踪精度,并在10~100 m的通信距离内进行了试验。试验结果表明:该系统的对准时间在5 s以内,捕获概率达到100%,跟踪精度达到0.025 mrad,通信速率达到9 Gb/s以上,能保证系统快速建立通信链路并实现数据的稳定传输。

一种大气激光通信变f数跟踪光学系统设计

针对常用四象限探测器,设计了一种大气激光通信变f数跟踪光学系统,实现了8.7倍变倍比,连续变焦范围75~650 mm,固定通光孔径60 mm。对设计光学系统进行了评价,光学系统传递函数,点列图和畸变性能优良,满足系统要求。完成了系统凸轮曲线分析,结果表明系统变焦轨迹平滑,可以保证变焦过程系统同轴性。