空间激光通信高性能精跟踪系统设计与验证
摘要
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，并对其进行了测试验证。介绍了基于傅里叶相移的光斑定位方法的原理，并从理论分析和仿真实验两个方面对其性能进行了评估。结果表明，该方法相较于传统质心算法具有显著优势，不受直流偏置的影响，且对低频噪声的抗干扰能力更强。基于空间应用需求，采用高等级互补金属氧化物半导体（CMOS）相机芯片和单片现场可编程门阵列（FPGA）设计了精跟踪系统，有效降低了系统时延，使精跟踪闭环控制频率达到4 kHz。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够有效降低定位误差，均方误差低至0.001 pixel，优于传统质心算法，且扰动抑制带宽可达200 Hz以上。
引用本文（GB/T 7714）
李新宝 Li Xinbao, 高敏 Gao Min, 李泰 Li Tai, 等. 空间激光通信高性能精跟踪系统设计与验证[J]. Chinese Journal of Lasers, 2025.
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