刘好伟，吴志勇*，吴佳彬，陈云善，高世杰，霍 力

大视场阵列探测器归心算法研究

刘好伟1,2，吴志勇1,2*，吴佳彬1，陈云善1,2，高世杰1,2，霍 力1,2

1中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033；2中国科学院大学，北京 100049

为了实现空间光通信系统小型化、一体化设计，建立了基于阵列探测器和快速偏转镜的一体化跟踪系统，通过分析阵列探测器的光斑位置检测原理提出了一种归心算法。首先通过设置阈值，设计了光斑不完全覆盖探测器的粗归心策略；然后采用数据库查询的方法完成精归心，最后采用无穷积分法使光斑归至原点附近；通过搭建试验平台验证了算法的正确性和可行性。实验结果表明：跟踪视场可达70.3 mrad，较原算法视场扩大了约3倍，跟踪最大误差优于1.8 μrad，为空间光通信系统的进一步工程化应用奠定了基础。

阵列探测器；光斑位置检测；归心算法；快速偏转镜

1 引 言

自由空间光通信(Free space optical communication, FSO)具有通信速率高、安全保密性好和抗干扰能力强等优点，广泛用于应急和军事通信领域中，一体化和小型化成为当前空间光通信系统的发展趋势之一[1-3]。

当前捕获(acquisition)、对准(pointing)、跟踪(tracking)(APT)系统主要采用复合轴的跟踪控制策略，粗跟踪常采用相机完成捕获和粗跟踪任务，以满足mrad量级的大视场要求[4-5]。精跟踪常采用四象限探测器利用高精度的光斑位置算法以提供μrad量级精度的脱靶量信息[6-9]。为进一步实现FSO小型化目标，多位学者提出了粗、精跟踪一体化的方案，粗跟踪和精跟踪共用一个探测器实现。……