本文選題：光通信　切入點：光電跟蹤　出處：《儀器儀表學(xué)報》2015年06期

【摘要】：分析了互補金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)相機作為機載光通信精跟蹤系統(tǒng)的位置傳感器的優(yōu)勢,采用基于CMOS相機與FPGA研制的精跟蹤系統(tǒng),可實現(xiàn)幀頻8 800 Hz的圖像采集、數(shù)據(jù)傳輸、實時圖像處理、光斑質(zhì)心計算以及伺服控制等功能,分析了CMOS相機的噪聲、幀頻以及光斑質(zhì)心算法對精跟蹤系統(tǒng)跟蹤精度的影響,給出了對應(yīng)的數(shù)值分析與實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明:CMOS相機噪聲對光斑坐標x軸、y軸引起坐標的標準差分別為0.291 9像素,0.120 2像素;當相機幀頻從2 200 Hz提高到8 800 Hz時跟蹤標準差從1.8降低到0.5個像素;外場光斑質(zhì)心算法偏差比理想高斯光斑計算結(jié)果大8.34-0.71像素。光斑中心算法對跟蹤精度影響明顯,設(shè)計更具針對性的自適應(yīng)光斑中心算法可以大大改善精跟蹤的效果。
[Abstract]:The advantage of complementary metal oxide semiconductor (CMOS) camera as the position sensor of airborne optical communication precision tracking system is analyzed. The precision tracking system based on CMOS camera and FPGA is used to realize image acquisition and data transmission at the frame rate of 8 800 Hz. Real time image processing, speckle centroid calculation and servo control are used to analyze the effect of noise, frame frequency and centroid algorithm of CMOS camera on the tracking accuracy of fine tracking system. The corresponding numerical analysis and experimental results are given. The experimental results show that the standard deviation of the coordinate caused by the noise of the 0: CMOS camera to the x-axis of the spot coordinates is 0.291 9 pixels or 0.120 2 pixels respectively. When the camera frame frequency is increased from 2 200 Hz to 8 800 Hz, the tracking standard deviation is reduced from 1.8 to 0.5 pixels, and the deviation of the centroid algorithm is 8.34-0.71 pixels larger than that of ideal Gao Si. The design of a more targeted adaptive spot center algorithm can greatly improve the effect of fine tracking.
【作者單位】： 武漢大學(xué)電子信息學(xué)院;光電控制技術(shù)重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(11204220) 航空科學(xué)基金(201351S5002)項目資助
【分類號】：TN929.1

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 朱萬山;劉鐵根;劉興剛;;自動定位的CMOS攝像模組檢測系統(tǒng)研究[J];電子測量技術(shù);2012年12期

2 肖永軍;左韜;林貽翔;;基于目標預(yù)測跟蹤技術(shù)的空間光通信實驗研究[J];光通信技術(shù);2013年08期

3 黃春暉;王雪津;;連續(xù)變量量子通信的研究與展望[J];電子測量與儀器學(xué)報;2014年01期

4 宋斌;齊永龍;;一種衛(wèi)星通信天線伺服機構(gòu)設(shè)計[J];國外電子測量技術(shù);2014年02期

5 唐濤,熊輝,魏急波,莊釗文;大氣光通信PAT子系統(tǒng)指標初步設(shè)計分析[J];紅外與激光工程;2002年03期

6 張亮;王建宇;賈建軍;林俊仰;;基于CMOS的量子通信精跟蹤系統(tǒng)設(shè)計及檢驗[J];中國激光;2011年02期

7 劉云清;姜會林;佟首峰;;大氣激光通信中穩(wěn)定跟蹤器件及算法研究[J];中國激光;2011年05期

8 錢鋒;賈建軍;張亮;王建宇;;捕獲、跟蹤、瞄準系統(tǒng)中光斑探測相機的定位精度[J];中國激光;2013年02期

9 黃海波;陳晶;左韜;江學(xué)煥;;高精度智能相機光電跟蹤控制系統(tǒng)的研制[J];儀器儀表學(xué)報;2011年01期

10 黎明;黃勇;;16KM空間光通信的跟蹤實驗研究[J];儀器儀表學(xué)報;2011年01期

【共引文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 張兵;馬丁;;基于PCI的多通道程控電壓放大器設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2012年04期

2 潘慧,艾勇,蔣海麗;ATP子系統(tǒng)中補償大氣衰減的一種優(yōu)化設(shè)計[J];光電子技術(shù);2004年03期

3 柯熙政,席曉莉,劉長城;大氣激光通信中一種新的光束自動捕獲方法[J];光通信技術(shù);2004年10期

4 陶淑蘋;金光;曲宏松;賀小軍;楊秀彬;;實現(xiàn)空間高分辨成像的數(shù)字域時間延遲積分CMOS相機設(shè)計及分析[J];光學(xué)學(xué)報;2012年04期

5 王學(xué)亮;鞏巖;;光刻物鏡中壓電陶瓷驅(qū)動器的動態(tài)性能研究[J];光子學(xué)報;2012年09期

6 蘭凱;;基于FPGA的可重構(gòu)RFID標簽的設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2012年08期

7 張學(xué)乾;武建飛;李洋;;基于FPGA的墻紙印刷色標誤差檢測的設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2012年08期

8 楊秀彬;姜麗;金光;;數(shù)字域時間延遲積分時間CMOS相機高分“凝視”成像設(shè)計分析[J];光學(xué)學(xué)報;2012年09期

9 郝帥;洪海麗;任宇飛;;基于FPGA的IRIG-B(DC)碼編碼與解碼器設(shè)計[J];國外電子測量技術(shù);2012年08期

10 柳光乾;楊磊;鄧林華;李銀柱;劉忠;;大氣湍流對天文望遠鏡光電導(dǎo)行精度的影響[J];光學(xué)學(xué)報;2013年01期

相關(guān)會議論文 前1條

1 張重雄;和珊;王磊;;基于虛擬儀器的太陽能電池板自動跟蹤系統(tǒng)[A];第一屆全國虛擬儀器設(shè)計大賽論文集[C];2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 馬東堂;大氣激光通信中的多光束發(fā)射和接收技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2004年

2 鄭燕紅;衛(wèi)星激光通信終端系統(tǒng)捕獲瞄準跟蹤技術(shù)研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

3 朱凡;基于共光路光束漂移測量與同步補償?shù)募す庾詼手奔夹g(shù)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

4 吳從均;星間激光通信終端及其實驗室檢測平臺光學(xué)系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2014年

5 錢鋒;星地量子通信高精度ATP系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳洪生;基于IBIS5的APT系統(tǒng)視頻跟蹤器技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2010年

2 熊桂芳;基于GPS/MANET的大氣激光通信APT系統(tǒng)研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

3 王勇;基于LUPA300的高幀頻APT精跟蹤成像技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2011年

4 黃海波;基于以太網(wǎng)的激光無線通信及其誤碼測試系統(tǒng)的研究與設(shè)計[D];武漢大學(xué);2004年

5 孫未;基于TMS320LF2407ADSP的瞄準、捕獲和跟蹤伺服控制系統(tǒng)研究[D];武漢大學(xué);2004年

6 甄軍義;基于TMS320F2812的跟蹤控制平臺系統(tǒng)的設(shè)計[D];哈爾濱工程大學(xué);2006年

7 曲春紅;CMOS圖像傳感器在APT系統(tǒng)中的應(yīng)用技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2008年

8 李歡;高速輕型大氣激光通信系統(tǒng)研究[D];長春理工大學(xué);2008年

9 熊偉;基于IBIS5的APT系統(tǒng)粗跟蹤相機技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2009年

10 周佳琦;衛(wèi)星光通信粗瞄控制系統(tǒng)的設(shè)計及故障診斷[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

【二級參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林偉;葉虎年;馮海;葉梅;;壓電陶瓷致動器驅(qū)動電源的研究[J];微納電子技術(shù);2006年03期

2 佟首峰;姜會林;劉云清;劉鵬;陳純毅;;自由空間激光通信平臺振動模擬實驗系統(tǒng)研究[J];兵工學(xué)報;2008年08期

3 張銚;劉鐵根;王純杰;徐靜;邱歷軍;;高溫環(huán)境中線陣CCD圖像特點識別算法適應(yīng)性研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2010年09期

4 鄧永停;李洪文;;基于ARM與CPLD的伺服控制系統(tǒng)設(shè)計[J];電子測量技術(shù);2012年03期

5 周躍慶,趙玉山;反饋式電壓放大器增益與帶寬相關(guān)性系統(tǒng)分析[J];電子測量與儀器學(xué)報;1997年04期

6 柯熙政;趙黎;殷致云;胡淑巧;;無線激光通信中差錯控制實驗研究[J];電子測量與儀器學(xué)報;2009年06期

7 趙春暉;王煒薇;崔穎;;基于FPGA的鏡像閾值層疊濾波器實現(xiàn)方法[J];電子測量與儀器學(xué)報;2009年11期

8 卜旭輝;;基于迭代學(xué)習(xí)的配料電機振幅控制[J];電子測量與儀器學(xué)報;2009年11期

9 張毅剛;曹陽;項學(xué)智;;靜態(tài)背景差分運動目標檢測研究[J];電子測量與儀器學(xué)報;2010年05期

10 馬佳光;;捕獲跟蹤與瞄準系統(tǒng)的基本技術(shù)問題[J];光學(xué)工程;1989年03期

相關(guān)會議論文 前1條

1 劉鐵根;朱均超;鄧集杰;王雙;楊永;;基于高速DSP嵌入式圖像檢測系統(tǒng)研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李永亮;星地激光通信中光束傳輸仿真和鏈路特性關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 邵兵;激光星間通信終端精瞄微定位系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 劉暢;攝像模組自動測試系統(tǒng)研究[D];長春理工大學(xué);2011年

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 段淑玉;田逢春;周洋生;宋建文;;雙重跟蹤三步法及其在幀頻提升中的應(yīng)用[J];計算機工程;2011年13期

2 劉艷飛;田逢春;陳俊華;張莎;謝輝;;一種基于補償融合的幀頻提升方法[J];計算機工程;2012年08期

3 王麗榮;申鉉國;王延杰;;一種高幀頻數(shù)字相機實時顯示系統(tǒng)的研制[J];電路與系統(tǒng)學(xué)報;2007年01期

4 宋建文;黃揚帆;劉艷飛;周洋生;段淑玉;;基于網(wǎng)格模型的運動補償幀頻提升研究[J];計算機工程;2011年03期

5 ;產(chǎn)品速遞[J];網(wǎng)絡(luò)與信息;1998年09期

6 孫世鵬;李斌橋;姚素英;張濤;;用于幀頻提升的三步搜索及其硬件實現(xiàn)[J];電子技術(shù)應(yīng)用;2006年02期

7 汪翼;沈海斌;樊俊鋒;;優(yōu)化幀頻控制的LCD控制器IP的設(shè)計與驗證[J];計算機工程;2006年16期

8 梁敏華;曹永剛;陳濤;;基于千兆網(wǎng)的高幀頻視頻采集系統(tǒng)[J];電光與控制;2008年07期

9 周洋生;田逢春;宋建文;段淑玉;;一種用于幀頻提升系統(tǒng)的運動估計算法[J];計算機工程;2011年13期

10 黃楠;;一種高幀頻CMOS圖像的非均勻性校正系統(tǒng)[J];計算機工程與應(yīng)用;2012年04期

相關(guān)會議論文 前3條

1 楊少華;夏驚濤;郭明安;李斌康;;1000幀每秒高幀頻圖像數(shù)據(jù)遠程實時采集設(shè)計[A];第七屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

2 郭明安;王群書;楊少華;夏驚濤;孫鳳榮;李斌康;;高幀頻CCD成像系統(tǒng)前端電路設(shè)計[A];第九屆全國信息獲取與處理學(xué)術(shù)會議論文集Ⅱ[C];2011年

3 董發(fā)祥;李瑛;劉朝暉;折文集;;一種基于高靈敏度CCD的微光相機設(shè)計[A];2010振動與噪聲測試峰會論文集[C];2010年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 廣東 劉華莉;話說“MP3.5”[N];電子報;2006年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 靳永亮;高幀頻閉環(huán)特殊場景仿真關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 曹鵬程;基于FPGA的數(shù)字視頻幀頻提升技術(shù)[D];重慶大學(xué);2014年

2 田立國;具有開窗口功能的高幀頻CMOS相機的研制[D];長春理工大學(xué);2011年

3 周浩;基于FPGA的高幀頻DMD驅(qū)動技術(shù)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

4 劉健;基于Windows平臺的高幀頻場景產(chǎn)生系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2012年

5 杜鵑;基于FPGA的高幀頻CMOS相機數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

6 孫黎明;高幀頻CMOS相機圖像處理系統(tǒng)設(shè)計[D];西安工業(yè)大學(xué);2011年

7 張文芳;高幀頻CMOS相機數(shù)據(jù)采集關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2012年

8 黃磊;高幀頻CCD驅(qū)動電路及多路圖像并行采集系統(tǒng)的設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所）;2009年

9 劉彪;基于FPGA高分辨率高幀頻CMOS相機設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2014年

10 辛光澤;高幀頻CMOS相機數(shù)據(jù)存儲與顯示技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號：1682265