[发明专利]信标光捕获跟踪装置及信标光捕获跟踪方法

说明书

本发明公开了一种信标光捕获跟踪装置，涉及无线信标光技术领域，包括光学装置、执行机构、CMOS图像传感器、FPGA以及控制器。所述光学装置用于接收信标光并传输光斑信号；所述执行机构承载光学装置，用于调整所述光学装置接收信标光的角度；所述CMOS图像传感器用于感应所述光学装置输出的光斑信号，输出像素点灰度值的电信号；所述FPGA计算光斑中心位置误差和CMOS图像传感器下一次感应光斑信号窗口的大小；所述控制器控制执行机构运动，使信标光逐渐逼近所述光学装置的检测中心。本发明还公开了一种信标光捕获跟踪方法。本发明在相同时钟频率下能增加信标光的捕获帧数，缩短信标光捕获跟踪时间，提高捕获跟踪效率。

技术领域

本发明涉及激光通信技术领域，具体涉及一种信标光捕获跟踪装 置及信标光捕获跟踪方法。

背景技术

激光通信作为一种新型的通信手段，因其具备信道容量大、速率 高、保密性强、误码率低、覆盖性广等优点得到越来越广泛的应用。

在激光通信过程中，要保证稳定的通信，最为关键的步骤就是建 立激光通信链路。激光通信链路的建立过程就是对信标光在空间上的 捕获跟踪过程。现阶段对信标光的捕获跟踪需要花费的时间较长，效 率较低，使得通信的实时性能不足，难以满足使用需求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种信标光 捕获跟踪装置，其在相同时钟频率下能增加信标光的捕获帧数，缩短 信标光捕获跟踪时间，提高捕获跟踪效率。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种信标光捕获跟 踪装置包括：

光学装置，所述光学装置用于接收信标光并传输光斑信号；

执行机构，所述执行机构承载光学装置，用于调整所述光学装置 接收信标光的角度；

CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器用于感应所述光学 装置输出的光斑信号，输出像素点灰度值的电信号；

FPGA，所述FPGA用于接收所述CMOS图像传感器输出的像素 点灰度值电信号，计算光斑相对于光学装置检测中心的中心位置误差 和CMOS图像传感器下一次感应光斑信号窗口的大小；

控制器，所述控制器用于接收所述FPGA计算的光斑中心位置误 差，控制执行机构运动，进而调整光学装置接收信标光的角度，使信 标光逐渐逼近所述光学装置的检测中心。

在上述技术方案的基础上，所述FPGA用于采用质心算法计算光 斑的质心坐标(Cx，Cy)，并将质心坐标(Cx，Cy)与检测中心的 坐标(Cx₀，Cy₀)相减得到所述光斑中心位置误差。

在上述技术方案的基础上，所述CMOS图像传感器下一次感应 光斑信号窗口的大小小于当前感应光斑信号窗口的大小，且下一次感 应光斑信号窗口的区域包含以检测中心为圆心，中心位置误差为半径 的圆。

在上述技术方案的基础上，所述装置还包括显示器，所述FPGA 还用于将像素点灰度值的电信号转换为光斑图像数据，所述显示器根 据光斑图像数据显示光斑。

在上述技术方案的基础上，所述FPGA为所述CMOS图像传感 器配置时钟、帧有效信号以及行有效信号。

本发明还提供一种使用上述的信标光捕获跟踪装置的信标光捕 获跟踪方法，包括以下步骤：

S1，光学装置扫描捕获信标光，并传输光斑信号；

S2，CMOS图像传感器接收光斑信号，并输出像素点灰度值的电 信号；

S3，FPGA接收像素点灰度值的电信号，计算光斑相对于光学装 置检测中心的中心位置误差；