【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及自由空间激光通信，尤其涉及激光通信apt系统中精跟踪技术，特别是涉及一种基于fpga的精跟踪振镜控制装置、方法、设备及介质。
技术介绍
1、以大气作为传输介质，激光作为信息载体进行无线－地激光无线通信是激光无线通信的一种常见形式，信标光的准确捕获、瞄准与跟踪（apt）是其关键技术。apt系统主要用于建立和维持激光通信链路，是进行激光无线通信的关键技术，包括粗跟踪和精跟踪分系统，粗跟踪系统未补偿的残差，精跟踪系统能够进行进一步校正，以满足最终跟踪精度要求。
2、压电陶瓷（pzt）执行器以其低功耗、抗干扰能力强、位移精度高、响应带宽大等特性成为精跟踪中快速倾斜镜的理想微位移驱动模块器件，但自身具有迟滞性、非线性等特性，会降低精跟踪的跟踪精度。
3、基于激光通信apt系统中的精跟踪的需求，本专利技术设计了一种基于fpga的精跟踪振镜控制装置，有效的提高了快速偏转镜响应带宽及跟踪精度的问题。
技术实现思路
1、本专利技术目的是为了解决现有技术中激光通信精跟踪系统中压电陶瓷的迟滞性等问题，提出了一种基于fpga的精跟踪振镜控制装置、方法、设备及介质。所述装置是一种电压分辨率高、稳定性好的振镜驱动控制装置，降低了压电陶瓷迟滞、蠕变、温度及非线性等特性引起的微小位移误差。
2、本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术提出一种基于fpga的精跟踪振镜控制装置，所述控制装置在fpga开发板上进行开发，所述控制装置包括坐标转换模块、pid控制模块
3、所述精跟踪振镜控制装置的工作模式分为光路开环模式和光路反馈模式；在光路反馈模式应用时，fpga将接收到的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值，所述角度值与fpga接收到的设置目标值通过pid控制模块的运算处理得到控制量，并发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置；同时ad驱动模块采集当前振镜电压，将采集到的电压值返回给fpga，fpga将接收到的电压值与之前接收到的设置目标值进行比较，经过pid控制模块运算处理后将处理结果发送给da驱动模块,然后da驱动模块输出的电压值再驱动振镜，同时ad驱动模块一直量化当前的电压值并返回给fpga上报当前振镜位置状态；该光路反馈模式不断调整送给da驱动模块的电压值，直到驱动振镜到目标位置；当在光路开环模式应用时，fpga将接收到的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值，所述角度值与fpga接收到的设置目标值通过pid控制模块的运算处理得到控制量，并发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置，同时ad驱动模块一直量化当前的电压值并返回给fpga上报当前振镜位置状态。
4、进一步地，在精跟踪过程中，振镜位置影响射入探测器的激光方向，导致质心坐标发生改变，改变后的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值与经过计算的新目标值通过pid控制模块得到控制量发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置。
5、进一步地，所述坐标转换模块将接收的光斑位置信息通过坐标调整变换到快反镜的平面坐标中，然后再控制振镜执行器的偏转。
6、进一步地，所述pid控制模块用于计算当前角度值和设置目标值的偏差，实现振镜的反馈控制。
7、进一步地，所述da驱动模块用于将pid控制模块计算得到的偏差控制值转换为对应电压值，实现对da芯片的驱动，将电压值转换为模拟电压驱动振镜。
8、进一步地，所述ad驱动模块用于采集并量化当前振镜的电压值，并返回给fpga上报当前振镜位置状态。
9、本专利技术提出一种基于fpga的精跟踪振镜控制方法，所述控制方法利用所述的基于fpga的精跟踪振镜控制装置实现，所述基于fpga的精跟踪振镜控制装置在fpga开发板上进行开发，所述控制方法具体为：
10、所述控制方法包括两种工作模式，分别为光路开环模式和光路反馈模式；在光路反馈模式应用时，fpga将接收到的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值，所述角度值与fpga接收到的设置目标值通过pid控制模块的运算处理得到控制量，并发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置；同时ad驱动模块采集当前振镜电压，将采集到的电压值返回给fpga，fpga将接收到的电压值与之前接收到的设置目标值进行比较，经过pid控制模块运算处理后将处理结果发送给da驱动模块,然后da驱动模块输出的电压值再驱动振镜，同时ad驱动模块一直量化当前的电压值并返回给fpga上报当前振镜位置状态；该光路反馈模式不断调整送给da驱动模块的电压值，直到驱动振镜到目标位置；当在光路开环模式应用时，fpga将接收到的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值，所述角度值与fpga接收到的设置目标值通过pid控制模块的运算处理得到控制量，并发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置，同时ad驱动模块一直量化当前的电压值并返回给fpga上报当前振镜位置状态。
11、进一步地，在精跟踪过程中，振镜位置影响射入探测器的激光方向，导致质心坐标发生改变，改变后的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值与经过计算的新目标值通过pid控制模块得到控制量发送给da驱动模块，da驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置。
12、本专利技术提出一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述一种基于fpga的精跟踪振镜控制方法的步骤。
13、本专利技术提出一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时实现所述一种基于fpga的精跟踪振镜控制方法的步骤。
14、与现有技术相比，本专利技术具有有益效果：
15、1、本专利技术基于fpga平台，可实现对振镜更高频率的驱动控制。
16、2、本专利技术提供了一种电压分辨率高、稳定性好的振镜驱动控制装置，降低了压电陶瓷迟滞、蠕变、温度及非线性等特性引起的微小位移误差。
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1.一种基于FPGA的精跟踪振镜控制装置，其特征在于，所述控制装置在FPGA开发板上进行开发，所述控制装置包括坐标转换模块、PID控制模块、DA驱动模块和AD驱动模块；
2.一种基于FPGA的精跟踪振镜控制方法，其特征在于，所述控制方法利用权利要求1所述的基于FPGA的精跟踪振镜控制装置实现，所述基于FPGA的精跟踪振镜控制装置在FPGA开发板上进行开发，所述控制方法具体为：
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在精跟踪过程中，振镜位置影响射入探测器的激光方向，导致质心坐标发生改变，改变后的质心坐标通过坐标转换模块转换为角度值与经过计算的新目标值通过PID控制模块得到控制量发送给DA驱动模块，DA驱动模块输出电压驱动振镜到某个位置。
4.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求2-3任一项所述控制方法的步骤。
5.一种计算机可读存储介质，用于存储计算机指令，其特征在于，所述计算机指令被处理器执行时实现权利要求2-3任一项所述控制方法的步骤。
【技术特征摘要】
1.一种基于fpga的精跟踪振镜控制装置，其特征在于，所述控制装置在fpga开发板上进行开发，所述控制装置包括坐标转换模块、pid控制模块、da驱动模块和ad驱动模块；
2.一种基于fpga的精跟踪振镜控制方法，其特征在于，所述控制方法利用权利要求1所述的基于fpga的精跟踪振镜控制装置实现，所述基于fpga的精跟踪振镜控制装置在fpga开发板上进行开发，所述控制方法具体为：
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，在精跟踪过程中，振镜位置影响射入探测器的激光...
【专利技术属性】
技术研发人员：戴路，赵雪晴，孙伟，董惠斌，邢桂超，
申请(专利权)人：长光卫星技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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