星间光通信ATP系统设计：基于DSP的实现与优化

本文主要探讨了基于数字信号处理器(DSP)的星间光通信自动跟踪与瞄准(ATP)系统的设计。星间光通信是一种具有广阔前景的通信方式，它利用激光束在卫星之间传输信息，然而，由于空间环境的复杂性和远距离通信的需求，对光束的准确跟踪和瞄准提出了极高的要求。ATP技术是实现星间光通信的关键，其中捕获和跟踪是其核心技术。 首先，文章介绍了星间光通信的基本概念和ATP技术的重要性。ATP系统由捕获、跟踪和瞄准三个主要部分组成，捕获是建立通信链路的基础，而跟踪则是维持稳定通信的核心。文章详细讨论了捕获阶段的关键技术，包括捕获概率、捕获时间和不同扫描方式的影响。通过计算卫星的不确定区域和光电器件的参数，可以确定最优的捕获策略。 在跟踪技术方面，文章分析了卫星振动数据，以理解其对跟踪性能的影响。基于控制理论，文章讨论了ATP跟踪系统的闭环结构，特别是采用了粗跟踪和精跟踪相结合的复合控制策略，以提高跟踪精度。光束偏转器作为精跟踪的控制机构，其工作原理和设计要求也得到了详细的阐述。此外，文章还提出了一种四象限探测器的结构，以增强跟踪的便捷性。 文章的核心在于以DSP作为ATP控制器的设计。DSP因其高速处理能力和灵活性，成为实现复杂算法和实时控制的理想选择。作者详细描述了实验系统中的各个模块电路设计，并通过实验证明了该系统的跟踪性能。同时，文章提供了实验系统主函数流程图和PID控制程序的实现细节，分析了系统性能的不足之处，为进一步优化提供了方向。 这篇硕士论文深入研究了基于DSP的星间光通信ATP系统，涵盖了从理论到实践的全面内容，为星间光通信技术的发展提供了重要的理论和技术支持。作者胡进在导师元秀华教授的指导下，展示了对星间光通信ATP技术的深刻理解和创新应用。这篇论文不仅是对现有技术的扩展，也为未来星间通信系统的改进和优化提供了有价值的参考。