[实用新型]一种星载激光通信ATP系统光斑探测相机

摘要

本专利公开一种星载激光通信ATP系统光斑探测相机，用以探测激光通信链路的信标光方向，使系统得到通信链路光束指向的角度偏差，以此获得通信终端的位置信息，进而建立并维持通信链路。它采用接收望远镜、反射镜、带通滤光片、成像镜头组成相机的光学系统，采用5V直流电源、电压转换芯片、FPGA芯片、CMOS探测器、时钟芯片、通信芯片等组成相机的电子学系统。通过光学系统获得通信系统的信标光并使其在探测器阵面上成像，再由电子学系统处理图像数据后获得光斑质心，并输出给跟踪系统。相机高精度的探测性能，使得ATP系统能够准确的获知通信终端位置，建立并维持稳定的通信链路，保证顺利实现空间尺度的激光通信。

主权项

一种星载激光通信ATP系统光斑探测相机，它包括：由接收望远镜（1）、反射镜（2）、带通滤光片（3）和成像镜头（4）四个部件组成的光学系统（17），CMOS探测器（5）和由FPGA芯片（6）、RS‑422通信接收芯片（7）、RS‑422通信发送芯片（8）、LVDS通信发送芯片（9）、FPGA配置芯片（10）、5V直流电源（11）、5V转3.3V电压转换芯片（12）、5V转2.2V电压转换芯片（13）、5V转1.8V电压转换芯片（14）、5V转1.5V电压转换芯片（15）及时钟芯片（16）组成的电子学系统（18），其特征在于：所述的接收望远镜（1）是透射式或反射式望远镜系统，放大倍率为8倍；所述的反射镜（2）为在671nm可见光波段反射率大于97%的平面镜；所述的带通滤光片（3）对671nm波段光带通；所述的成像镜头（4）是组合焦距为312.5mm的透镜组；所述的CMOS探测器（5）是具有抗辐射、大面阵并集成内部ADC的CMOS探测器；所述的FPGA芯片（6）拥有大于3Mbits的BlockRAM存储空间；所述的RS‑422通信接收芯片（7）是由NSC公司生产的DS26LV31W芯片；所述的RS‑422通信发送芯片（8）是由NSC公司生产的DS26LV32AW芯片；所述的LVDS通信发送芯片（9）是由TI公司生产的SNJ55LVDS31W芯片；所述的FPGA配置芯片（10）是用于配置FPGA芯片程序的PROM芯片；所述的为电子学系统（18）提供5V电压的5V电源（11）是电压输出精度优于2%的直流电源；所述的为电子学系统（18）提供3.3V电压的5V转3.3V电压转换芯片（12）是电压精度优于1%、最大输出电流3A的线性稳压器；所述的为电子学系统（18）提供2.5V电压的5V转2.5V电压转换芯片（13）是电压精度优于1%、最大输出电流3A的线性稳压器；所述的为电子学系统（18）提供1.8V电压的5V转1.8V电压转换芯片（14）是电 压精度优于1%、最大输出电流3A的线性稳压器；所述的为电子学系统（18）提供1.5V电压的5V转1.5V电压转换芯片（15）是电压精度优于1%、最大输出电流3A的线性稳压器；所述为FPAG芯片（6）提供48MHz系统工作时钟的时钟芯片（16）25℃下时钟抖动小于8ps；相机通过其光学系统（17）的接收望远镜（1）接收信标光光束，经过反射镜（2）反射后通过带通滤光片（3）；光束经过带通滤光片（3）后光束中除671nm波长以外的光将被衰减；再通过成像镜头（4）进入CMOS探测器（5）阵面，进一步完成光电转换并将图像数据输出给FPGA芯片（6）；相机的工作参数由RS‑422通信接收芯片（7）获得并发送给FPGA芯片（6）；FPGA芯片（6）在这些工作参数下控制CMOS探测器（5）完成光电转换，并由CMOS探测器（5）将获得图像数据输出给FPGA芯片（6）；在FPGA芯片获得图像信息后，采用质心算法完成对光斑质心位置的计算，并且同时缓存图像信息，再通过RS‑422通信发送芯片（8）向外发送计算得到的质心信息，同时通过LVDS通信发送芯片（9）发送实时的图像数据。