一种深空光通信扩展信标捕获跟踪方法技术

一种深空光通信扩展信标捕获跟踪方法，它涉及扩展信标图像的处理方法。它解决传统方法对扩展信标进行捕获和跟踪时精度低、误差大的问题。本发明专利技术把实际信标图像的噪声合理的近似为附加高斯白噪声，采用最小二乘法捕获信标图像，确定信标图像的中心位置，使系统进入跟踪模式，然后基于离散傅立叶变换和极大似然算法对信标图像的旋转角度和平移量进行计算，根据平移量和旋转角度的计算值，可以计算出信标图像的中心，根据该中心位置更新光通信终端天线的指向。本发明专利技术通过缩小探测器视场、提高测量精度、采用天线扫描结合像素扫描的方法进行扩展信标捕获，节省捕获时间，信标的成功捕获概率为９８％以上；同时，本发明专利技术的控制光学天线光学天线的跟踪误差控制在５％以内。

Extended beacon capturing and tracking method for deep space optical communication

The invention discloses an extended beacon capturing and tracking method for deep space optical communication, which relates to an extension beacon image processing method. It solves the problem of low precision and large error when traditional method is used for capturing and tracking extended beacon. The noise of actual beacon image reasonable approximation for the additional Gauss white noise, capturing beacon image by using the least square method, determine the position of the center of the beacon image, make the system enter the tracking mode, then the discrete Fu Liye transform and maximum likelihood algorithm to calculate the rotation angle and offset beacon image based on the calculated according to the translation and the rotation angle value can be calculated according to the beacon image center, pointing to the center location update optical communication terminal antenna. The present invention by narrowing the field of the detector and improve the measurement accuracy, combined with the method of pixel scanning extended beacon acquisition using antenna scanning, save the capture time, beacon capture success probability was more than 98%; at the same time, the tracking error of the present invention to control the optical antenna of optical antenna is controlled within 5%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及扩展信标图像的处理方法。
技术介绍
用激光进行深空探测科学数据回传是深空通信的发展方向，用激光进行深空远距离信息传输面临的严峻挑战是精确的对准要求，现有基于卫星光通信系统设计的深空光通信系统以地面发射的上行激光束作为信标，但是以上行激光束作为信标，不但需要采用大功率的激光器，而且易受到大气的影响和天气的制约，不能满足深空光通信链路全天候运行的要求，因此，我们考虑采用自然天体图像(可视图像或红外图像)作为信标。由于链路在运行过程中，飞行器上光学终端总是对准地球方向，因此最常选用的自然天体为地球及其附近的天体。由于这些天体在信标探测器上成像总是扩展到多个像素，因此，我们称之为扩展信标。采用自然天体图像作为信标，无须地面发射上行光束作为对准基准，因此可使飞行器上光学终端保持相对上行链路的独立性，使飞行器上光学终端免受大气的影响和天气的制约，同时采用扩展天体图像作为信标，其光强相对稳定，且可以提供较高的跟踪速率。由于采用扩展天体图像作为信标，传统的基于上行激光束作为信标的捕获跟踪方法将不再适应本方案。采用地球图像作为信标，通常根据地球星历表和飞行器星历表确定初始对准方向，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深空光通信扩展信标捕获跟踪方法，其特征在于：一、按以下步骤捕获扩展信标位置：　①在深空激光通信链路建立和运行的过程中，根据自然天体和飞行器星历表确定惯性坐标系下的光通信终端初始对准方向，该方向指向所要捕获的扩展信标； ②将上述惯性坐标系中的瞄准方向矢量通过坐标变换转换到星上俯仰坐标系中，使所述通信光束的控制在飞行器的星上俯仰坐标系中进行；③根据航天器的相关技术参数，结合统计学原理确定不确定区域平面视场角；④在上述不确定区域内按照预定角 间隔进行天线扫描，在扫描过程中，使天线在扫描轨迹上各位置点停留一段时间，信标探测...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马晶，谭立英，徐科华，于思源，韩琪琪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]