近場無線光通信中高幀頻跟蹤系統設計

［王琛 蔣蔚 楊乾遠］

1 引言

近場無線光通信是一種利用激光作為信息載體在近距離空域通信的通信方式，與電磁波相比有速率高、保密性好、使用方便的優點[1]，可用在一些通信基站、高鐵站、機場、飛機試驗場和武器試驗基地等，用來傳輸大量數據（語言、圖像、高清視頻、文件等）；目前，這些領域采用大多采用wifi、4G 網絡、5G 網絡[2,3]或者是人工拷貝的方式，在大容量數據轉存情況下，不僅速率慢，而且安全性低，無法滿足用戶高效傳輸數據的需求，而近場無線光通信技術恰好能克服以上缺點和不足，能滿足大容量數據傳輸要求[4]。

由于近場無線光通信系統應用環境復雜，溫濕度變化大，像高鐵站、機場和飛機試驗場存在較大的震動，要能保存穩定的通信速率，對無線光通信設備的跟蹤精度有較高的要求，而傳統的通信設備定位算法精度不夠，幀頻低，很難保證足夠的跟蹤精度和穩定性，這些因素導致通信設備難以適用；為了滿足近場無線光通信設備對跟蹤精度和穩定性的需求，高幀率采集和高精度定位成為解決上述問題的關鍵技術。因此，基于FPGA 和DSP 平臺設計了一套CMOS 傳感器高幀頻跟蹤系統[5,6]，并通過實驗分析了相機幀頻、亞像素光斑定位算法對系統跟蹤精度和穩定性的影響，對近場無線光通信設備的研制具有重要指導意義。

2 系統總體方案設計

系統結構原理圖如圖1所示，由TI 的多核定點/浮點DSP TMS3206678、Xilinx Kintex-7 FPGA、CMOS 圖像傳感器、二維云臺和上位機組成。

圖1 系統結構原理圖