基于PC104精跟踪数字伺服系统研究

论文摘要

随着通讯技术的发展,对通讯的保密性、传输速率的要求也越来越高。自由空间光通信正是其中的一项高新技术。它有许多优点,例如:高传输速率、低功耗、高抗干扰能力、高保密性。精跟踪伺服系统在自由空间激光通信中具有重要地位。为了实现精跟踪伺服系统的实时性和小型化,本文设计了基于PC104的精跟踪数字伺服系统。本文首先对精跟踪的特性进行分析,然后对控制系统进行优化设计。接下来就是采用PC104实现嵌入式精跟踪伺服系统。该系统主要由CCD光斑成像单元、脱靶量图像处理单元、PC104数字伺服单元和振镜伺服单元组成。其中PC104数字伺服单元主要完成光斑脱靶量的数据解算、控制补偿算法的实现、与脱靶量图像处理单元的串口通信以及对振镜伺服单元的控制。最后经过实验证明本系统达到了实时处理的能力,并实现了整个精跟踪伺服系统的小型化。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 空间激光通信发展现状
• §1.3 APT在自由光通信系统中的作用
• §1.4 精跟踪单元在APT系统中的作用
• §1.5 本文研究的主要内容
• 第二章 复合轴APT伺服系统组成和特性分析
• §2.1 经典复合轴APT系统组成
• §2.2 复合轴APT伺服系统特点
• §2.3 主从伺服单元和复合轴间关系和优化选取
• 第三章 精跟踪伺服单元控制系统优化设计
• §3.1 精跟踪伺服单元系统建模与仿真
• §3.2 精跟踪伺服单元系统特性分析
• 第四章 不同背景下光斑图象提取方法
• §4.1 图像的预处理
• §4.2 图像分割智能决策算法
• §4.3 二值图像的后处理
• 第五章 基于PC104实现嵌入式精跟踪伺服系统
• §5.1 精跟踪伺服单元组成及主要功能
• §5.2 精跟踪伺服单元控制框图
• §5.3 PC104数字伺服单元
• §5.4 CCD成像单元
• §5.5 脱靶量图像处理单元
• §5.6 振镜伺服单元
• §5.7 数字补偿控制实现
• §5.8 数字伺服单元的软件设计
• 第六章 实现实时、高精度数字伺服的主要措施
• §6.1 采用嵌入式操作系统XPE
• §6.2 采用CCD开窗口技术
• §6.3 采用分布式控制系统
• §6.4 采用多线程算法提高系统实时性
• §6.5 采用高精度的振镜
• 第七章 实验测试
• §7.1 测试APT精跟踪精度结果及分析
• 第八章 结论和展望
• §8.1 结论
• §8.2 展望
• 第九章 致谢
• 第十章 参考文献