用于深空激光通信ATP的定位方法研究.pdf

1、在深空探測中利用激光進行科學(xué)數(shù)據(jù)的回傳是一種極具潛力的方式，但要在如此遙遠的距離保持激光收發(fā)器的高精度對準(zhǔn)頗有挑戰(zhàn)性。在這個情況下，傳統(tǒng)跟蹤定位方法已經(jīng)失效，因此研究適用于深空激光通信ATP系統(tǒng)的跟蹤定位方法具有重要意義。
　　 本論文在研究各種傳統(tǒng)快速相關(guān)方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)深空探測的激光通信ATP特征，選擇地球圖像的跟蹤作為信標(biāo)方案，提出了基于DFT和極大似然估計的宏像素相關(guān)法：先通過宏像素來確定地球目標(biāo)區(qū)域，然后在目標(biāo)域內(nèi)利

2、用離散傅立葉變換和極大似然估計來得到目標(biāo)位置。
　　 本論文定義了有效像素比r概念，并利用它分析了噪聲對確定地球圖像目標(biāo)區(qū)域的影響，得到了高精度、強抗噪聲能力的最小宏像素和確定宏像素目標(biāo)的限制操作。對目標(biāo)占16pixels×16pixels左右，大小為512pixels×512pixels的地球圖像，選擇像素大小為36pixels，目標(biāo)宏像素擴大2pixels區(qū)域，在SNR為5dB時，r值達到1。
　　 對于地球目標(biāo)的精

3、確定位，我們采用了DFT和極大似然估計法。該方法計算地球信標(biāo)圖像的平移，需要解一個非線性方程組。線性近似計算表明平移量總誤差在0.5個像素以內(nèi)，X方向的平移誤差為3.2％，Y方向的平移誤差為2.75％。當(dāng)捕獲的地球信標(biāo)圖像信噪比為1時，信標(biāo)圖像大小越接近參考圖像時，計算得到的信標(biāo)圖像中心位置和信標(biāo)圖像實際中心位置幾乎一致。
　　 實驗結(jié)果表明，基于DFT和極大似然估計的宏像素相關(guān)法，定位誤差最大0.115μrad，完全滿足跟蹤定