大氣激光通信精跟蹤四象限探測器微動法高斯光斑模型碩士論文

1、基于QD的精確定位技術(shù)研究【摘要】 大氣激光通信(近地FSO)是指利用紅外激光束為載體,以大氣為媒質(zhì),直接進(jìn)行數(shù)據(jù)、話音和視頻等多種業(yè)務(wù)雙向傳送的通信方式。作為一種新型寬帶無線通信技術(shù),近地FSO既具有微波通信靈活機(jī)動的特點(diǎn),又具有光纖通信容量大、隱蔽性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn),是目前中短距離寬帶應(yīng)用的新興解決方案。對近地FSO而言,捕獲、對準(zhǔn)與跟蹤(APT)技術(shù)是用于建立和確保通信鏈路可靠連接的關(guān)鍵,對近地FSO系統(tǒng)至關(guān)重要。在APT子系統(tǒng)的精跟蹤單元中,現(xiàn)有的基于四象限探測器(QD)的定位方法在進(jìn)行光斑中心位置的計(jì)算與跟蹤時(shí),使用了均勻光斑模型,并對誤差信號與光斑位置之間的關(guān)系采取了線性近似,計(jì)

2、算誤差較大。針對上述問題,本文在研究了現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上,提出了基于高斯光斑模型的QD微動法,用于準(zhǔn)確、快速的探測光斑位置信息,并對所提方法進(jìn)行了理論分析與數(shù)據(jù)仿真,結(jié)果表明所提方法能夠準(zhǔn)確計(jì)算光斑半徑與位置。此外,在某些背景光干擾較大的情況下,本文分析與仿真了背景光對現(xiàn)有計(jì)算方法的影響,并提出了QD微動法的改善途徑,用于克服背景光的干擾,數(shù)據(jù)仿真與對比表明,所提方法在準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性、魯棒性以及抗背景光干擾方面,普遍優(yōu)于現(xiàn)有的計(jì)算方法. 更多還原【Abstract】 Near-terra Free Space Optics (near-terra FSO) is a kind of b

3、idirectional broadband wireless communication technology that can directly transmit data, voice, and video et al. It uses the infrared laser as the carrier and the atmosphere as the media. Since near-terra FSO has the advantage of flexibility as RF communication, and the advantages of great capacity

4、, good concealing and high reliability as fiber communication, as a new broadband wireless communications technology, it has become middle/s. 更多還原 【關(guān)鍵詞】 大氣激光通信； 精跟蹤； 四象限探測器； 微動法； 高斯光斑模型； 【Key words】 Near-terra Free Space Optics； Fine Tracking； Quadrant Detector； Jiggling Method； Gaussian Spot M

5、odel； 摘要 3-4 Abstract 4 第一章 緒論 7-17 1.1 大氣激光通信概述及發(fā)展動態(tài) 7-13 大氣激光通信概述 7-11 大氣激光通信發(fā)展 11-12 大氣激光通信關(guān)鍵技術(shù) 12-13 1.2 APT 概述及發(fā)展動態(tài) 13-16 PT 概述 13-14 PT 技術(shù)研究現(xiàn)狀 14-16 1.3 本文所做工作及內(nèi)容安排 16-17 第二章 大氣激光通信及APT 系統(tǒng)描述 17-29 2.1 大氣激光通信系統(tǒng)基本原理 17-18 2.2 通信子系統(tǒng) 18-23 編碼/解碼器 18 調(diào)制/解調(diào)器 18 自動功率控制 18-19 激光器 19-21 光學(xué)中繼系統(tǒng) 21 光學(xué)收發(fā)天

6、線 21-23 2.3 APT 系統(tǒng) 23-28 PT 的概念 23-24 PT 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 24-25 PT 系統(tǒng)的工作步驟 25-27 PT 系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù) 27-28 2.4 本章小結(jié) 28-29 第三章 基于QD 的高斯微動定位方法 29-55 3.1 APT 系統(tǒng)中的光電探測器 29-33 位置敏感探測器 29-30 電荷耦合器件 30-31 四象限探測器 31-32 三種位置探測器的比較 32-33 3.2 光斑的能量分布模型 33-35 均勻分布模型 33-34 高斯分布模型 34-35 3.3 四象限探測器常用計(jì)算方法 35-42 直接法 35-39 微動法 39-41 平移法

7、41-42 3.4 高斯光斑微動法 42-47 具體算法 42-43 誤差分析 43-45 數(shù)值仿真 45-47 3.5 高斯微動法的修正 47-51 修正的高斯微動法 47-49 性能仿真與對比 49-51 3.6 復(fù)雜計(jì)算的簡化 51-53 3.7 本章小節(jié) 53-55 第四章 克服背景光因素的高斯微動定位方法 55-73 4.1 四象限探測器精度的影響因素 55-57 內(nèi)部環(huán)境因素 55-56 外部環(huán)境因素 56-57 4.2 背景光對現(xiàn)有算法的影響 57-62 背景光對直接法的影響 57-58 背景光對平移法的影響 58-60 背景光對高斯光斑微動法的影響 60-62 4.3 改善后的高斯光斑微動法 62-67 具體算法 62-64 誤差