一种星地量子通信链路方向跟踪系统

摘要

本发明公开了一种星地量子通信链路方向跟踪系统，针对星地量子通信高精度信标跟踪的应用背景，提供一种基于CMOS或CCD探测器、FPGA硬件图像处理与信息提取的实时高精度高带宽信标探测与信息获取系统，采用了集成化设计方法；并提出光斑整形与位置提取相结合的信标光斑图像处理方法，一定程度上抑制了卫星和地面间大气湍流信道对信标光的干扰作用，提高了捕获跟踪系统的跟瞄精度、带宽和稳定性。在存在大气湍流的条件下，系统对信标激光的探测精度优于0.5μrad，探测带宽大于2.5kHz，满足了星地量子通信捕获跟踪系统尤其是星载终端的需求。

主权项

一种星地量子通信链路方向跟踪系统，它由图像传感器、FPGA、数模转换接口、数据/指令差分接口构成，其特征在于：系统采用FPGA器件通过Verilog或VHDL硬件描述语言实现探测器驱动、光斑图像处理、跟踪控制器与数据/指令接口功能；所述的光斑图像处理采用硬件卷积方式的图像处理方法，具体是指FPGA对从CMOS/CCD探测器输出的图像数据逐点即时处理的方法，包括：固定模式噪声校正、图像滤波预处理、自适应阈值处理、光斑修剪整形和光斑位置提取；其中所述的光斑修剪整形使用了改良的膨胀和腐蚀结合的方法，对信标光斑图像做膨胀和腐蚀处理时不对图像做二值化处理而直接采用原始输入图像数进行运算，并且膨胀点的取值为周围邻近点的均值。