空间激光通信高性能精跟踪系统设计与验证

　　跟踪精度和扰动抑制带宽是空间激光通信精跟踪系统的关键性能参数。针对卫星平台振动和空间背景光干扰对空间激光通信精跟踪性能的影响，通过算法改进和系统优化设计了一种高性能精跟踪系统并进行测试验证。介绍了基于傅里叶相移的光斑定位方法原理，并从理论分析和仿真实验两个方面说明了其相较于传统质心算法具有不受直流偏置影响且对低频噪声抗干扰能力更强的特点。基于空间应用的高等级CMOS相机芯片和单片FPGA设计了精跟踪系统，有效降低系统时延，精跟踪闭环控制频率达到4k Hz。系统测试结果表明：在光斑条件较差时，基于傅里叶相移的光斑定位算法能有效降低定位误差，均方误差达到0.001pixel，优于传统质心算法，且扰动抑制带宽达200Hz以上。