FPGA在激光无线通信精跟踪系统中的应用

"基于EDA/PLD的激光无线通信精跟踪系统设计" 在激光无线通信领域，尤其是空对地通信中，精确的激光束捕获、瞄准和跟踪（APT）技术至关重要。由于激光光束的特性，如狭窄的光束宽度和小的发散角，加上大气条件的影响（如散射、折射、湍流）以及通信平台自身的振动，使得激光光束容易偏离目标，因此需要专门的跟踪系统来维持通信链路的稳定性。 APT系统通常包括粗跟踪和精跟踪两个部分。粗跟踪系统主要任务是对信标光进行大范围的扫描和捕获，初步引导光斑进入更精确的跟踪区域。它对跟踪精度和带宽的要求相对较低，但能够快速定位激光光束。 精跟踪系统则承担着更精细的任务，即对已经捕获的光斑进行精确的跟踪和锁定。这个阶段的跟踪精度和带宽要求较高，直接影响整个APT系统的性能。此外，精跟踪系统还需要补偿由大气扰动和平台振动导致的光斑抖动，确保激光通信链路的稳定性。 本文介绍的是一种基于EDA/PLD技术，特别是采用FPGA（Field-Programmable Gate Array）作为核心控制单元的精跟踪系统设计。FPGA因其可编程性和高速处理能力，成为构建这种复杂实时系统的理想选择。具体来说，设计采用Altera公司的Cyclone系列FPGA，构建了双FPGA架构。一块FPGA负责控制高帧频相机，采集图像数据，并通过1394协议接口将数据传输到另一块FPGA。 第二块FPGA主要执行图像处理任务，包括光斑坐标的提取和跟踪算法的实现。这里，系统采用了支持CameraLink接口的高帧频CMOS相机，以获取高质量的图像数据。通过这种方式，FPGA可以实时处理图像，快速计算出光斑的位置变化，从而控制激光发射或接收设备进行相应的调整，以保持激光光束对准目标。 这种基于FPGA的精跟踪系统旨在提高激光无线通信的稳定性和效率，同时满足了小型化、低功耗和高性能的需求，对于提升空对地激光通信的可靠性具有重要意义。通过不断优化硬件和软件设计，未来有可能进一步提高跟踪精度，增强系统的抗干扰能力，为激光无线通信提供更加稳健的技术支撑。