捕获跟踪与瞄准系统的基本技术问题

本文分析了光电捕获跟踪与瞄准系统的概念、技术要求及基本技术问题,并指出响应速度和跟踪精度是系统的关键。为实现快速捕获与高精度跟踪瞄准,必须提高光电探测器性能、改善结构设计并采用高精度控制技术等。本文对复合轴结构、视轴稳定技术、成象跟踪、前缋控制和滤波预测等作了详细的分析与讨论。本文还指出采用自适应光学技术的跟踪系统是很有前途的。

运动平台捕获跟踪瞄准系统建模与仿真研究

运动平台捕获跟踪瞄准系统在航空航天、武器控制以及科学研究等领域被广泛应用,并获得了迅速的发展。针对运动平台捕获跟踪瞄准系统的工作过程和工作特点,分析了系统组成和基本功能,并给出了系统所需要的主要模型。最后,利用MATLAB7.0和STK6.1设计实现了一套运动平台捕获跟踪瞄准仿真系统,可对系统的整个工作过程进行系统、全面的分析研究。

无线光通信系统捕获、瞄准和跟踪研究进展

无线光通信是指以光波作为载体在自由空间中传递信息的技术,具有带宽高、成本低和安全性高等优点。捕获、瞄准和跟踪(acquisition,pointing and tracking,APT)系统是建立无线光通信系统的前提,简单、可靠、动态性能好的APT系统可以克服由机械平台震动及外界环境变化对无线光通信系统的影响。因此,需要对APT系统进行较为深入的理论和实验研究,从而设计出一种适合无线光通信的捕获、瞄准和跟踪方法。本文分析了国内外在捕获、瞄准、跟踪方面的研究成果,同时介绍了西安理工大学在自动瞄准方面所做的工作,主要包括初始捕获系统、非共视轴控制系统、光束检测系统等方面的进展,以及1.3 km、5.2 km、10.2 km、100 km距离链路的外场实验,验证了APT系统的有效性。最后展望了无线光通信中APT的发展。

大功率激光能量传输多光束协同捕获瞄准与跟踪技术研究

以用于空间太阳能电站的远距离、大功率激光无线能量传输为研究背景,以提高系统能量传输效率为宗旨,针对多光束传输的激光无线能量传输系统协同捕获、瞄准与跟踪(APT)方法进行研究。首先通过对大功率激光无线能量传输系统的分析,获知了单光束激光无线能量传输系统的局限性,然后针对大功率、多光束激光无线能量传输系统的协同APT系统组成,分析了单终端多光束系统和多终端多光束系统的实现方法及构成,最后针对单光束、7光束和9光束发射系统的目标重构光斑进行仿真,仿真结果表明,通过精确的多光束协同APT系统可以实现光束重构,重构后的能量光斑能量密度和分布都能得到改善。文章的研究成果将为建造用于空间太阳能电站的大功率、远距离激光能量传输系统提供技术储备和理论依据。

移动自由空间光通信的捕获、跟踪和瞄准装置综述

文章给出了用于自由空间光学（FSO）通信系统的瞄准，跟踪和捕获（ATP）装置的综述。ATP装置是移动无线光通信中广泛使用案例的重要组成部分。为了保证FSO通信有效工作，使用ATP装置使FSO发射机和接收机对准达到视距。运动不仅与移动站点相关联，而且也与固定的FSO终端（如楼宇间FSO通信）所经历的短暂位移有关。本文ATP装置综述根据其工作原理、使用案例和实现技术进行分类，列举和讨论了三种ATP装置的优缺点，讨论了当前的挑战和未来的研究方向。

空间光通信中的精密跟踪瞄准技术

描述了空间光通信中的捕获、跟踪与瞄准 ( ATP)系统的概念、作用。详细介绍了它的组成和工作原理。简要叙述了实现这样一个 ATP系统所需要解决的主要技术问题和难点。

100km量子纠缠分发实验捕获跟踪技术

介绍了100km量子纠缠分发实验中的捕获跟踪瞄准(ATP)技术。以Alice接收端的700mm望远镜为例分析了ATP系统的技术指标、光路布局和高带宽跟踪精度的实现方法。为了抑制近地面水平大气湍流引起的量子信息传输光束和信标光束的到达角起伏,在经典复合轴跟踪模式的基础上,设计了具有粗跟踪、精跟踪和超精跟踪功能的双重复合轴跟踪系统和双快速控制反射镜融合的跟踪算法,用高帧频CMOS探测器和压电快速控制反射镜构建了超精跟踪回路。采用这些方法有效解决了跟踪动态范围和跟踪精度之间的矛盾,更好地发挥了高帧频探测器的性能,提高了抑制带宽和跟踪精度。将该双重复合轴跟踪系统成功应用于100km量子纠缠分发实验,结果显示捕获跟踪系统的跟踪精度为4μrad,抑制带宽达到了70Hz。

卫星光通信高速精确跟踪瞄准实现技术

为了实现卫星光通信高速精确的跟踪瞄准,利用模块化思想设计,设计了一套采用目前先进的DSP技术的嵌入式系统,实现卫星光通信精确跟踪瞄准中快速图像跟瞄控制.该系统以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713B为图像实时处理单元,利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和现场可编程门阵列(FPGA)分别对由图像传感器CCD采集的图像数据进行实时采集和显示.在该平台上,运用最大类间方差法求得最佳图像分割阈值,将图像分割后利用质心算法精确计算光斑形心坐标;根据目标的真实运动轨迹对光斑运动趋势进行估计,使系统工作于预测跟踪状态,保证了卫星光通信跟瞄控制的响应带宽要求.实验结果表明,当CCD的视阈为100×100时,系统图像处理速度可以达到625帧/s.

量子定位系统中的精跟踪系统与超前瞄准系统

在描述量子定位系统(QPS)及其捕获、跟踪和瞄准(ATP)系统的工作过程的基础上,对ATP中的精跟踪系统的组成结构进行了详细的设计,并对其中各部件参数与系统性能之间的关系进行分析;对精跟踪系统中的快速反射镜的镜面直径、转角范围、角分辨率、谐振频率、精跟踪探测器的像元尺寸、帧频、像元阵列、灵敏度等参数的合理选择进行详细分析;建立精跟踪控制系统各部分的传递函数及完整方框图;对超前瞄准系统结构以及超前瞄准角与超前瞄准探测器中超前瞄准点的坐标转换关系进行了分析,为超前瞄准角闭环实现提供了一套实施方案。

无人机激光无线能量传输及跟踪瞄准方法研究

本文介绍了无人机的特点与发展趋势,针对小型无人机能量供给不足的问题,阐述了激光无线能量传输的现状,在此基础上总结了无人机激光无线能量传输的系统结构,分析了无人机激光无线能量传输系统的效率及影响因素,并提出了一种基于协作目标的捕获跟踪瞄准方法。

光学仪器 跟踪、瞄准、光电对抗设备

TH745.1 2004053948 传像束光纤在望远瞄准镜中角分辨的计算方法=Calculating method of angular resolving power of image fiber bundles in telescopic sight[刊,中]/黄天智(总装轻武器论证研究所。北京(102202)),薛晋生∥光学技术。—2004,30(1)。—101-102。

自由空间激光通信系统APT粗跟踪伺服带宽优化设计

复合轴APT控制子系统是自由空间激光通信系统中重要组成部分和关键技术,其中粗跟踪伺服单元主要完成高概率、快速捕获和高稳定、高精度跟踪。通过对影响粗跟踪精度的动态滞后误差、平台振动误差和CCD光斑检测误差进行理论分析与MATLAB仿真,并根据复合轴APT结构特性对粗跟踪伺服带宽进行优化选择,使其既能满足粗跟踪精度要求,又能使APT复合轴控制总精度达到最优,最后结合课题建立星际激光通信系统复合轴APT实验系统,实验结果与理论分析和仿真基本一致。

空间光通信ATP系统的研究

自由空间光通信是以激光为载波,以大气为传输媒质的新型通信技术。捕获、跟踪、瞄准(ATP)子系统是自由空间光通信系统的关键技术之一。给出了空间光通信系统中ATP子系统的原理,对由共轴双检测法组成的ATP系统进行了研究,建立了共轴双检测ATP试验系统。结果表明采用共轴双检测ATP系统能够提高系统精度和稳定性,跟踪精度比复合控制ATP系统有了明显提高。

自由空间光通信ATP系统中精瞄偏转镜的设计

二维精瞄偏转镜是自由空间光通信中捕获、跟踪和瞄准(ATP)系统的关键组成部分,对偏转镜进行了机构设计和有限元模态分析,偏转镜采用压电陶瓷驱动器驱动,采用柔性铰链传动。研制了集驱动、检测、主控模块为一体的数字式精密定位控制器,在实验室构建了两套测试系统,对偏转镜的频率和静态性能进行了测试,并着重介绍了频率的两种测量方法及其优缺点分析。仿真和测试结果表明,偏转镜的频率约为1.5 kHz,转角范围约为±2 mrad,精度约为1μrad,分辨率约为0.1μrad。

空间激光通信终端ATP技术与系统研究

为了提高某机载空间激光通信终端中捕获、跟踪、对准(ATP)系统的跟踪精度,提出了对该系统的改进方案并研制了样机。对光学接收单元、粗跟踪单元、精跟踪单元以及超前瞄准控制等单元进行了设计。建立了复合轴跟踪系统控制模型,对系统的跟踪控制性能进行了仿真研究。为了验证ATP系统校正粗跟踪残余误差的能力,在激光通信平台振动模拟实验台上进行了模拟实验。结果表明,ATP粗跟踪系统的控制带宽5.5 Hz,精跟踪系统的控制带宽350 Hz,跟踪误差小于2μrad,ATP系统的跟踪性能得到了提高。

自由空间激光通信系统APT粗跟踪链路功率分析

在简要介绍典型自由空间激光通信系统组成的基础上,重点分析APT粗跟踪链路的特性,并从功率的角度分别对链路发射、传输、接收单元定量描述,对光斑探测CCD相机单元的噪声源种类、特性以及有效抑制的措施进行研究,对不同环境的背景光特性和抑制措施进行分析,得到光斑探测信噪比。在理论分析的基础上对部分关键器件进行选取和系统优化设计,使粗跟踪链路满足任务要求。

空间激光通信中精跟踪系统的实现与优化

简述了空间激光通信中精跟踪系统的组成和控制结构,分析了捕获、跟踪、瞄准系统精跟踪探测器使用质心算法进行信标光斑定位时的误差来源,对精跟踪探测器信标光斑定位过程进行傅里叶频域分析.推导得到消除质心算法系统误差的理论方案,即信标光波长和精跟踪系统的F数乘积需大于精跟踪探测器的像元尺寸.分析了精跟踪系统实现过程中关键参数的选取过程,结合精跟踪系统的系统参数耦合关系,为了不损失精跟踪视场,在精跟踪探测器镜头前添加孔径光阑进行精跟踪系统优化,以消除精跟踪探测器光斑定位时的系统误差.理论计算和实验证明:当孔径光阑的直径小于9.32 mm时,精跟踪系统的相对孔径小于0.045,精跟踪误差仅为0.03 pixel,相比优化前的精跟踪系统,跟踪精度提高了1.9倍.

潜望镜式卫星光通信终端的CCD粗跟踪

由于轻小型卫星光通信系统中潜望镜的光学结构随粗瞄机构姿态变化而发生改变,使得相应的跟踪算法变得较为复杂,本文对潜望镜式星间激光通信终端粗跟踪算法进行研究以提高粗瞄机构的跟踪精度。利用矩阵光学方法,建立了潜望镜式光通信终端中光学器件的矩阵模型,在获得CCD测角模型后,推导了基于CCD测角的粗瞄装置自动跟踪算法模型,实现了潜望镜式光通信终端粗瞄装置对目标光束的快速跟踪,并对模型进行了相应的实验验证。实验结果表明,该CCD测角跟踪模型正确地反应了实际终端中的光学传递关系,能够正确地对CCD图像位置信号进行处理并获得稳定跟踪角度,平均跟踪精度优于10μrad,满足卫星激光通信中稳定可靠、高精度粗跟踪的要求。本文提出的方法对类似的光学系统具有借鉴意义。

空间光通信ATP系统中的跟瞄技术

在空间光通信中,为实现准确捕获和高精度跟踪,ATP系统采用复合轴控制技术。复合轴控制系统的主轴控制,即粗跟踪控制, 其系统由速度环路和位置环路组成, 控制过程由TMS320VC5416 高性能DSP芯片来完成。仿真和实验结果表明,主轴控制系统的跟踪精度在1 以内,满足ATP系统对精度的要求。

自由空间光通信ATP系统关键技术研究

自由空间光通信将成为未来通信的最佳解决方案之一。首先需要解决实现空间光通信的关键问题是光束的捕获、跟踪和瞄准。该文介绍了自由空间光通信终端机中ATP系统的组成和工作原理,设计了用于ATP系统的精瞄偏转镜、闭环控制器、星上终端二次电源系统,并给出了该系统性能的测试结果。