基于DM642 和ARM 的空间移动平台信标光捕获与跟踪技术 - OFweek.PDF

基于基于 DM642DM642 和和 ARM的ARM 的空间移动平台信标光捕获与跟踪技术空间移动平台信标光捕获与跟踪技术 基于基于 DM642DM642 和和 ARMARM 的的空间移动平台信标光捕获与跟踪技术空间移动平台信标光捕获与跟踪技术 尚 勇 吴钟乐 周 潜 李 浩 艾 勇 (武汉大学电子信息学院,湖北武汉,430079) 摘要摘要： ： 空间移动平台信标光捕获与跟踪技术 （APT 技术）是实现移动平台间激光通信的关键技术。本 摘要摘要：： 采用 DSP图像处理芯片 TMS320DM642和用于控制电机的 ARM芯片 （LPC2114芯片）作为硬件基础。ARM控 制步进电机使 CCD进行光栅螺旋扫描，通过CCD进行图像采集，将图像信息送入DSP芯片，信标光进入视 场后，利用灰度直方图算法自动确定阈值，再利用质心算法将信标光的坐标提取出来，通过得到的数据作 为控制参数，再调整电机的运动，使光斑落在视场中心，从而实现信标光的捕获和跟踪。 关键词关键词： ： 空间光通信，APT，DM642，ARM 关键词关键词：： 1.引言1.引言 1.1.引言引言 空间光通信采用激光作为通信渠道，作为新型的通信方式，具有方向性强、必威体育官网网址性好、传 输容量大、传输速率高等优势，成为卫星通信和航天航空通信方面的重要通信方式。而移动平 台信标光的捕获与跟踪技术是实现移动平台间激光通信的关键技术，因而能够进行快速、准确 地捕获、对准和跟踪(Acquisition、Pointing、Tracking，APT)是实现高质量的空间光通信的 前提。 我们将整个APT系统分为两部分，即图像采集处理部分及电机控制部分，其中图像处理部分 采用了TI公司推出的DSP图像处理芯片TMS320DM642对CCD采集到的图像进行分析，判断信标光是 否进入视场，并利用灰度直方图算法计算目标与背景间的阈值，再利用质心算法得出信标光坐 标。电机控制部分采用具有丰富控制功能的LPC2114芯片，根据DSP处理后得到的数据对载着CCD 的电机运动进行调整，使信标光能够稳定在视场中央，保证信息传输的稳定。 2.系统架构2.系统架构 2.2.系统架构系统架构 当 CCD 采集到视频信号通过 DM642 的视频输入端口进入视频处理模块，经处理若发现信标 光不在视场中，则执行扫描算法，直到信标光进入视场，此时图像处理模块提取出信标光光斑 的坐标通过串口发送给电机控制模块，通过跟踪算法使信标光光斑停留在视场的中心位置。将 信标光放置于由单片机控制的小车上，模拟实现了空间移动平台间信标光捕获与跟踪实验。图 1 给出了系统总体结构图。 -74- 图 1.总体结构图 Fig.1 Schematic configuration of the system 2.1 图像处理模块 图像处理模块的核心是图像处理芯片。本系统采用TI公司的DM642作为图像处理芯片。DM642 片内包含8个并行处理单元,在时钟为600MHz时芯片的最大处理能力为4 800 M IPS （4.8亿条指 令每秒）,满足高速图像处理所需的速度和精度，3个可配置的Video端口,可以提供与视频解码 器和视频编码器的无缝 口,使用DMA传送数据,无须CPU的控制和干涉。 采用闻亭公司研发的基于DM642的图像处理VCM板,其主要组成单元有视频采集单元、视频处 理单元以及串口通信收发单元。其中视频采集单元主要由DSP 芯片DM642、视频A/ D 转换芯片 TVP5150APBS和同步动态存储芯片SDRAM 等组成,来自CCD 摄像头的视频信号通过TVP5150APBS 进行数字化处理,输出的视频信号经过视频端口的内部FIFO 缓冲后,由DM642 通过EDMA 将数据 送到片外的SDRAM,以便视频应用程序使用。 对CCD 接收的图像在DM64