光学动捕技术
光学动捕技术范文第1篇
【关键词】运动捕捉；诊断与分析；教学训练；运动监控
1.引言
运动捕捉技术的起源要追溯到20世纪70年代，由瑞典心理学家Johansson最先提出，其进行的Moving Light Display（MLD）实验正式开启了学者对运动捕捉技术的初步探讨。到了20世纪80年代，美国西蒙・弗雷泽大学（Simon Fraser University）、麻省理工学院（MIT）等机构对运动捕捉技术进行了更深入的研究，使该技术日趋成熟[2][4][9]。此后，运动捕捉技术吸引了更多研究人员和开发商的目光，使其逐步走向商业化、专业化、市场化和实用化。近年来，随着大量运动捕捉设备进入市场，运动捕捉技术已被广泛应用于影视动画、数字化保护、游戏制作、医学分析、人体工程学研究、体育科学研究和运动训练指导等各个研究领域。
2.运动捕捉技术概述
2.1运动捕捉技术的定义。运动捕捉技术（ Motion capture ）是指一个通过在时域上跟踪一些关键点的运动来记录生物运动，然后将其转换成可用的数学信号，表达并合成一个单独的三维运动的过程i。其原理是基于计算机图形学，借助排布在空间中的数个视频捕捉设备，将运动物体的运动状况以图像的形式记录下来，通过计算机处理，从而得到不同时间计量单位上不同物体的空间坐标[1][3]。
2.2运动捕捉系统构成。典型的运动捕捉系统一般由传感器、信号捕捉设备、数据传输设备和数据处理设备四部分组成ii。
2.3运动捕捉系统分类。对运动捕捉技术进行分类划分，目前最普遍也是最基本的是从其工作原理进行划分，主要有机械式运动捕捉、声学式运动捕捉、电磁式运动捕捉、光学式运动捕捉和基于视频的运动捕捉五种类型。表2是五种运动捕捉系统的组成和特点描述。
除上述之外，还有以下几种分类方式：从捕捉部位划分，可分为躯体捕捉、脸部捕捉和手势捕捉三种；从实时性划分，可分为实时捕捉系统和非实时捕捉系统两种；从应用角度划分，可分为表情捕捉和身体捕捉两种。
3.运动捕捉技术在现代体育中的应用
近年来，随着运动捕捉技术的不断发展，它在日常训练和体育教育中得到了广泛的应用。从文献来看，国外运动捕捉技术在体育领域的应用主要集中在高尔夫、篮球、网球等项目。
就国内学者而言，冯利正，陈健[3]对运动捕捉技术在体育运动中的作用进行了研究，指出可将该技术运用于捕捉运动资料、生理生化指针、运动监控、技术诊断与分析、辅助裁判裁决、运动康复和虚拟现实训练等方面，便于运动员各项数据的量化分析，从而提供科学准确的依据和训练指标，但文中未给出具体的应用实例。而陈健，姚颂平[1]对运动技术关键参数的获得、技术动作的量化分析以及运动捕捉的步骤及数据处理等方面进行了相关研究，并以刘翔的跨栏训练、高尔夫球辅助训练系统（GTRS-1）和举重运动为例展开了详尽的阐述和说明。张俊峰[10]详尽阐述了运动捕捉系统的概念，并指出通过实时的运动捕捉技术对训练中出现的问题进行技术诊断与分析，并以视频、图像以及量化的数据等方式进行回馈，能为教练员提供科学准确地定量依据和量化的训练指标，有助于改进训练方法，提高训练效果，但同样未给出具体的应用实例。宋敏珠，章苏静[7]的研究将运动捕捉技术引入了体育教学训练，设计了一套性价比较高的基于三维运动捕捉的举重教学训练系统，意在提高体育教学训练的效果。同样，网球比赛的“鹰眼”技术也是基于运动捕捉的理论基础设计发明的，整个“鹰眼”系统有若干高数摄像头、计算机和大屏幕组成，通过捕捉不同角度网球飞行轨迹的数据，再由计算机计算生成三维图像，对于确保比赛的准确性和公正性起到了良好的作用[6]。吴华蕾等[8]采用光学运动捕捉系统，结合生物力学、运动学原理，对人体跑步运动进行了数据采集和分析，最后得出跑步过程中半月板、膝关节韧带、踝关节韧带等损伤的影响因素。董能，赵志明[2]指出运动捕捉技术能采集各种运动数据，为体育科研和运动训练提供科学依据和辅助。而作为虚拟现实技术的重要组成部分，它为体育仿真系统研发提供了技术支持和技术创新。
4.无标记点光学运动捕捉
由于传统的运动捕捉需要特殊的材料和配套设施，实际操作较为麻烦，因此科研人员在现有设备的基础上研发了一种新兴的更为简单的设备，即无标记点（Markerless）光学运动捕捉。无标记点运动捕捉需要分析和表达人体的运动。整个捕捉的过程可以分为图像分割、图像跟踪、姿势估计和姿势识别等。图像分割和跟踪的目的是正确地从序列帧中识别目标；图像跟踪和姿势估计的目的是基于一些模型来描述人体姿势[4]。而随着技术的不断发展和更新，相信今后会出现更多更先进的运动捕捉设备应用于各种实验和研究。
5.总结
运动捕捉技术经过多年的探究和发展，已在多种研究领域得到了应用。相信随着更多更加实用的新兴运动捕捉技术的产生，运动捕捉将在体育科研、运动训练、运动康复和体育器材研发等领域发挥更为重大的作用。
注释：
i 向泽锐，支锦亦等.运动捕捉技术及其应用研究综述[J].计算机应用研究，2013，30（8）：2241.
ii 冯利正，陈健.运动捕捉技术在体育运动中的应用[J].杭州师范学院学报，2005（5）：419-420.
【参考文献】
[1]陈健，姚颂平.运动捕捉技术及其在运动技战术诊断中的应用[J].上海体育学院学报，2006，30（4）：67-69.
[2]董能，赵志明.运动捕捉技术在体育领域应用及其前景分析[J].山西体育科技，2006，26（1）：91-92.
[3]冯利正，陈健.运动捕捉技术在体育运动中的应用[J].杭州师范学院学报，2005（5）：419-421.
[4]黄波士，陈福民.人体运动捕捉及运动控制的研究[J].计算机工程与应用，2005（7）：60-62.
[5]李晓丹，肖明等.人体动作捕捉技术综述以及一种新的动作捕捉方案陈述[J].中国西部科技，2011（15）：35-36.
[6]李文龙.鹰眼技术在高水平网球赛事中的运用研究[D].山西大学，2009.
[7]宋敏珠，章苏静.基于运动捕捉的体育教学训练系统设计[A].Proceedings of 2011 International Conference on Management Science and Engineering [C].2011.
[8]吴华蕾，李晓雯，等.运动捕捉技术的跑步运动损伤分析[J].龙岩学院学报，2013，31（2）：64-67.
光学动捕技术范文第2篇
关键词：影视表演；运动捕捉；技术
中图分类号：J969 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）06-0188-02
随着现代计算机技术的发展，计算机动画技术得到了突飞猛进的发展，尤其是三维概念的引入使得动画的立体感、真实感更加强烈，也更符合人们认识的现实世界。在当今的动画生产上，人们已经可以用计算机生成高质量的图像，虚拟现实技术已渗透到人们生活的各个角落。表演动画借助运动捕捉对运动中的人、动物或物体的三维运动轨迹进行实时捕捉和数字解析的一种高新技术。从近年来欧美国家的院线三维动画影片《阿凡达》、《丁丁历险记》、《怪兽在巴黎》、《冰河世纪》系列、《功夫熊猫》系列等可以得到证实。
在当今的动画影片中，虚拟人动画是计算机图形学中一个快速发展的研究领域，其中运动捕捉技术是重要的组成部分。根据对三维物体的实时捕捉，实现测量、跟踪、记录物体在三维空间的运动轨迹进行分析的技术。本文从运动捕捉技术和其在影视表演动画中的应用阐述。
一、运动捕捉技术
动画制作是一项繁杂耗时的工作，为了减少计算机三维动画制作过程中动画制作者的工作量，表演动画得到进一步的研究和应用。而表演动画中最关键，最不可或缺的就是运动捕捉技术。运动捕捉技术是一种用来记录人体动作，并将其转换为数字模式的技术。从其基本原理来说，就是将人或动物的动作、空间位移记录下来，并以此数据驱动虚拟角色运动，达到比手工动画更流畅、更精确地效果。早期动作捕捉只记录演员的肢体语言，脸部则靠动画师后期绘上。但是影片《猩球崛起》在表情捕捉上取得了突破性的进展，首次使用了“脸部肌肉组织模拟技术”，使得演员的演技得以最大化地传递给观众，让人意识到“动作捕捉技术”越来越应该被称作“表演捕捉技术”。《猩球崛起》通过“动作捕捉”技术呈现的猩猩凯撒的经典程度也不遑多让。凯撒兽性未泯与人性初露的种种复杂、微妙的表情和肢体语言，都在影片中呈现得极为自然鲜活，真正达到了以假乱真、真假难辨的高超境界。当影片结尾凯撒以平等的姿态站立在威尔博士面前时候，神态中那种充满猩猩尊严的独立与霸气，无疑让观众更为真切地理解了“猩球崛起”这一片名的含义。可以说，正是“动作捕捉”技术成就了这部影片，更证明了好莱坞先进的电影科技不仅仅只有在动作场面中营造夸张的视听噱头，更是将技术与故事完美的结合。
二、表演运动捕捉技术的基本构成
在影视表演动画系统中，基于计算机图形原理，通过数个视频捕捉设备将运动物体的运动状况以图形的形式记录下来，然后使用计算机对图形数据进行处理。运动捕捉技术从工作原理来看，主要有机械式、电磁式、声学式和光学式运动捕捉几种。目前的影视表演动画中多数使用光学运动捕捉系统。运动捕捉技术系统的工作过程如下：撰写文字脚本，绘制分镜头脚本，然后进入数字化角色造型设计和气氛图设计，再根据脚本要求制作动画模型。为了便于后期编辑，通常要求表演者穿上蓝色或绿色服装，并在身体的关键部位，如关节、髋部、肘、腕等位置贴上特殊的标志或发光点，视觉系统识别和处理这些标志。利用多台摄像机进行实时视频捕捉，从各个摄像机得到的序列图片中可以看到每一帧中标记点的运动情况。因此可以得到一个特定的点随着时间变化的连续运动轨迹，然后通过三维重建技术将这些点的运动轨迹还原为骨架模型的动作。
三、运动捕捉技术在影视动画制作中的运用
早期三维动画制作主要是依赖于动画师的手动逐帧调节运动，通常一个运动过程耗费时间周期长、繁琐、复杂、效率低。所以以往使用三维动画软件制作出来的动作时间都耗费周期长，而且有些动作制作笨拙。这一现象在某些影片中不难看到。但是以运动捕捉技术为基础创造出了许多生动的动画角色，它对演员、运动员和舞蹈家的动作进行捕捉，演员动作不受限制，动作流畅，自然，减少了动画师调整动作的时间。在2011年度的大银幕——《猩球崛起》的大猩猩，竟然没有一只是真正的猩猩，在这些毛茸茸的生物背后，都是一位一位活生生的动作捕捉演员；《铁甲钢拳》在拳坛上自然流畅，拳拳到肉的机器斗士们，也都是穿着蓝色服装，踩着高跷的演员亲自表演的；《丁丁历险记》，卡通的造型却有无比自然的动作和表情，这同样是拜真人演员的动作捕捉所赐。
在电影中运用运动捕捉的标杆之作堪称——《指环王》，其中怪模怪样的咕噜获得当年奥斯卡“最佳男配角”提名。当时在拍摄咕噜的镜头，所有出现咕噜的镜头一般都要制作三遍：第一遍是实拍，安迪瑟金斯穿着白色衣服和演员一起表演；第二遍在电脑中，将安迪瑟金斯擦除以便放置咕噜；第三遍时安迪瑟金斯单独的个人表演，穿着带记录点的动作捕捉衣表演，动画师先制作出安迪瑟金斯运动造型，然后再将数据转化到咕噜的模型身上，这样的制作，耗时长，花费巨额经费。
带动运动捕捉技术走向规范化的影片要数2004年《极地特快》（如图1），《极地特快》是首次将动作捕捉从头用到尾的全CG动画电影，也是第一次将身体动作捕捉和面部表演捕捉一起完成。也是这个原因，这部电影被记录在2006年的《吉尼斯世界纪录》中。同时，在《极地特快》拍摄现场，一共有超过60台摄像机，计算一次性捕捉多位演员的身体表演和面部表演，实现了有使以来动作最接近真人的动画角色。
动捕技术日渐成熟，每年都有一部由动捕技术完成的创世之作，有2005年的《金刚》中威猛高大的金刚以及凶残可怕的恐龙；2006年的《加勒比海盗II》；及2007年由罗伯特泽米吉斯导演的《贝奥武夫》，这部电影在效果上全面超越《最终幻想：I灵魂深处》，展现的全是CG的人类角色。而使真人CG角色达到巅峰之作要数2008年拍摄的《本杰明巴顿奇事》，这是唯一被奥斯卡认可的表演捕捉，到今天为止我们仍然可以说这部电影是最出色的CG人类角色表演。在之前的动作捕捉电影，在面部捕捉技术上仍然存在着一些不可突破的问题，而3D电影《阿凡达》除了采用普通的被动式光学运动捕捉系统捕捉身体运动数据外，还采用了视频运动捕捉技术，研发出佩戴在演员头部的面部表情捕捉头盔（如图2）。通过对身体数据和面部数据的分别捕捉，《阿凡达》有效地克服了以往捕捉中的数组数据不同时捕捉的困境。多套运动捕捉系统同时实时捕捉，制作出片中勇敢刚毅的混血生物阿凡达技术关键。《阿凡达》在动作捕捉方面的意义在于它实现了前所未有的逼真虚拟生命，让观众一扫之前数码角色给人带来的隔离感，并成功跨越了“诡异谷”。2011年上映的《猩球崛起》，是动作捕捉走出摄影棚的一部高端电影。《猩球崛起》的动作捕捉技术是《阿凡达》技术和动作捕捉技术完美结合，可以说基本解决了和动作捕捉有关的所有问题。团队在此基础上改进了识别系统，只需要通过面部安装50个左右的光源点，就可以完美地捕捉演员的表演，此外，再加上用Solver软件的匹配和皮肤纹理的制作，制作出来一只只活生生的猩猩。《猩球崛起》除了对动作捕捉的技术上的意义之外，更在观念上让大家重视了这项技术，实现了电影科技将技术与故事完美结合中营造夸张的视听噱头。
随着数码电影制作技术的不断发展，愈发要求提高运动捕捉技术。运动捕捉技术实现了以三维方式逼真模拟技术动作的形象化方式，便于动画制作者进一步的完善对于系统的实效性以及实用性的计算机视觉技术。
参考文献：
[1]曲毅，李存华.运动捕捉技术在影视动画制作中的应用研究[J].中国图象图形学报》2000，（3）.
[2]金刚，李德华.周学泳表演动画中的运动捕捉技术中国图像[J].中国图象图形学报，2000，（3）.
[3]黄波士，陈福民.运动捕捉及其在动画制作中的应用[J].计算机工程，2005，（13）.
[4]邱望标，李超，基于运动捕捉技术的中国少数民族舞蹈艺术保护方法研究[J].电子科技大学学报（社科版），2009，（4）.
[5]《阿凡达》带给中国动漫的启示[J].现代传播（中国传媒大学学报），2010，（04）.
光学动捕技术范文第3篇
关键词 黄曲条跳甲；物理防治；黄板诱杀；防虫网；捕虫器
中图分类号 S433.5 文献标识码 B 文章编号 1007-5739（2013）14-0134-03
黄曲条跳甲[Phyllotreta striolata（F.）]，属鞘翅目（Coleo-ptera）叶甲科（Chrysomelidae），是一种世界性害虫，可为害多种植物，尤其喜食十字花科植物[1-7]。黄曲条跳甲对苗期十字花科蔬菜常造成毁灭性的危害，幼虫为害地下根部，成虫取食地上叶片或幼嫩处造成许多小孔，不仅影响产量，而且影响蔬菜的质量，大大降低了蔬菜的商品价值[8]。20世纪90年代后，随着我国各地农业产业结构调整，蔬菜种植面积扩大，许多地方十字花科蔬菜常年连作，给黄曲条跳甲的连续、大量发生创造了环境条件[9]。近年来，随着化学农药的使用，该虫发生越发严重，在广东、福建的一些地区已成为十字花科蔬菜的头号害虫[10-13]。
1 黄曲条跳甲的防治现状
从20世纪50年代至今，化学防治一直是控制黄曲条跳甲的主要手段。但黄曲条跳甲成虫善于跳跃，可以躲避喷洒的化学药剂，其鞘质前翅影响药剂的附着和渗透，而且叶面施药无法兼治土壤中的卵、幼虫和蛹，所以药剂持效期一过，成虫不断羽化出土继续危害[14]，因此对该虫采用化学防治难度仍旧较大。菜农为了控制该虫危害，常增加喷药次数和用药量，这不仅导致黄曲条跳甲抗药性越来越强[15-21]，也造成蔬菜的农药残留量严重超标，在增加生产成本的同时也给人们的身体健康带来严重危害和潜在的威胁。随着人们对绿色自然生活环境以及食品质量安全的日益重视，人们越来越意识到环境生态保护和农业可持续发展的重要性，而无毒无害无污染的物理防治逐渐受到人们重视。
2 黄曲条跳甲的物理防治措施
2.1 黄板诱杀技术
黄曲条跳甲对黄色和白色的趋性强，通过试验发现，黄曲条跳甲对不同色彩（光）的敏感性在相同条件下以诱杀成虫量的指数计（以诱杀量最少的为比照指数1）分别如下：黄色5.8，白色5.1，绿色2.1，蓝色1.7，黑色1.5，红色1[22]。Vincent et al研究了4种色板对黄曲条跳甲的引诱作用，发现黄色板和白色板对黄曲条跳甲的引诱作用明显大于绿色板和红色板[23]。Cho et al采用黄板涂抹烯丙基异硫氰酸醋的方法诱集叶甲科害虫，发现黄板对黄曲条跳甲有较强的诱集作用[24]。Chen et al研究了不同颜色粘虫板对黄曲条跳甲的控制效果，发现黄色粘虫板距地面25 cm具有最好的引诱效果[25]。因此采用黄色粘虫板诱杀跳甲成虫，可以有效地减少黄曲条跳甲成虫数量。
研究表明，黄板底边平于菜叶顶部的黄板诱集量和高度低于菜叶顶部5 cm最多[26-27]。也有报道称黄曲条跳甲在粘虫黄板上的垂直分布存在差异，适合诱杀黄曲条跳甲成虫的粘虫黄板的区域高度为8～24 cm，这个高度区域范围恰好是当时供试迟熟菜心分布有绿叶和嫩芽的区域高度[28]。一般设置密度225～750块/hm2，每隔7 d收集黄板1次。在黄曲条跳甲成虫密度较低的情况下，用黄板诱杀黄曲条跳甲成虫，诱杀效果可能更好，可以对害虫进行可持续控制。如果害虫密度很高时，再结合其他适宜的防治措施就可以将害虫种群数量控制在经济允许损害水平以下。
2.2 防虫网技术
1995年江苏省镇江市引进和推广使用防虫网[29]，采用防虫网不仅可以阻止成虫危害、地下产卵和蛹羽化成虫飞出，间断黄条跳甲的生活史可有效地控制其发生危害，尤其在秋季跳甲大量发生时具有良好的防治效果[29-30]。在施足基肥、整地做畦、进行土壤消毒和除草后，立即用缝合的防虫网将棚架覆盖，实行封闭式管理，在作物整个生育期进行全程覆盖，不给黄曲条跳甲入侵的机会，才能达到理想效果[31]。
对田间成虫与幼虫的调查结果表明，覆盖防虫网的成虫比对照区减少87.7%，幼虫比对照区减少86.7%[32]。周益敏[33]研究结果表示，使用30目防虫网，可使小白菜增产604.95 kg/hm2，按1元/kg计算，可增收604.95元/hm2，对照进行5次害虫防治，农药成本平均562.5元/hm2，劳动力成本645元/hm2，而防虫网按平均使用寿命4年，每年生产5茬小白菜，其成本折损为705元/hm2，使用防虫网可减少成本502.5元/hm2。因此，使用防虫网的经济效益为1 107.45元/hm2·茬。
2.3 捕虫设备的防治技术
2.3.1 杀虫灯引诱技术。应用灯光诱捕害虫，是我国农业生产物理防治中应用最多且行之有效的方法之一[34]。频振式杀虫灯是利用害虫趋光、趋波特性，选用对害虫有极强引诱作用的光与波长，将害虫诱至灯下被高压电网触杀的一种先进实用的物理防治害虫技术。随着“植保工程”的开展，频振式杀虫灯在各地将得到较好的推广应用，根据黄条跳甲成虫具有极强趋光性这一习性，在寄主作物种植区内70～100 m的距离装置频振式杀虫灯，以诱杀成虫。装灯高度距地100～120 cm诱杀害虫效果最好。挂灯时间为5月初至10月下旬，开灯时段19：00至凌晨1：00，实际应用中应视具体情况而定[35]。但根据众多研究实践报道，在离光源约10 m范围内，易成为聚集虫源集中区，而形成加重发生危害的小区域。由此，在离光源10 m范围内需更加注意做好防控工作，或进行挖塘养鱼，以诱虫喂食，或种植非寄主作物以控制黄条跳甲的发生危害[36]。此外，利用跳甲成虫对黑光灯敏感的特性，可采用黑光灯诱杀黄曲条跳甲。可在连片蔬菜种植区按15～20 hm2菜地安装1盏黑光灯，有条件的地方，每0.67 hm2设置1盏黑光灯，诱杀跳甲成虫，并能诱杀蔬菜螟蛾类害虫[37-39]。为了避免架设电线，还可以选择光电太阳能频振式杀虫灯，用太阳能作为能源，以免除架设线路的麻烦[40]。
2.3.2 捕虫器的捕杀技术。①诱捕器：诱捕器由诱芯和捕虫器2个部分组成。诱芯即性诱剂的载体，含有人工合成昆虫性诱剂的小橡胶塞、硅橡胶片或聚乙烯塑料管等。诱捕器的种类很多，一类是粘胶捕虫器，将粘性好、不易干的粘胶涂在浸过蜡的硬纸板上。粘胶捕虫器有船（艇）形、菱形、筒形、三角形等多种样式。粘胶捕虫器使用方便，但费用较高；另一类是水盆、水碗或水瓶捕虫器，这种捕虫器虽然不如粘胶捕虫器方便，但材料易得，费用少，是目前国内用得最多的一类，这种捕虫器的口越大，效果越好。使用时，用铁丝把诱芯系在捕虫器中央，离水面或胶面2 cm左右。选择有代表性的田块设置诱捕器。通常一块地放6个（周围4个，中间2个）或8个（周围6个，中间2个）诱捕器即可[41]。②驱赶式捕虫器：有一种利用雾化器喷头驱赶——高压电网灭杀法防治蔬菜害虫的方法[42]，使用时，手握操作手柄，通过机械或电动法将雾化器的水雾由喷雾接头通过高压喷管另一端的雾化管软管任意喷于作物，使害虫惊扰后往上赶飞，害虫惊飞后由害虫向导板赶至高压灭虫网，打开操作手柄上的开关通电，高压电网瞬时释放高压电能，将跳甲击倒或击毙。关闭操纵手柄上的电路开关，高压灭虫网灭杀的虫子从高压灭虫网中下落到捕虫器底部的集虫盒内。高压电网也可以由粘虫板、捕虫袋等代替，操作者推动或电动移动整套装置，以垄为单位完成田间大面积跳甲防治。相比其他同类产品除虫效果提高了25%～45%。还有一种捕虫器[43]，它包括使害虫跳动的拨动刷，拨动刷设置在捕虫罩里的横板上，横板的高度和宽度可以根据垄的实际情况进行调整，捕虫罩的前后开口，捕虫罩由上前板、上后板、左侧板和右侧板组成，捕虫罩内表面设置有用于粘住害虫的胶液层或高压电网，横板与车轮机构连接。通过手推横板中点固定延伸出来的手柄推动捕虫器前进，前进的同时，拨动刷就会驱赶跳甲成虫，使之跳跃，当其触碰到捕虫罩内表面胶液层或高压电网就无法再次进行活动，可通过清理胶液层或者更换胶液层来保证捕虫器有效工作。③吸虫器：其是一种新型负高压吸虫器，采用高能蓄电池驱动真空抽气机，将吸虫管内的空气抽出，形成负高压，通过吸虫口将黄曲条跳甲吸入到高速旋转的刀头上杀死，收集到贮虫器中[44]。
3 结语
上述几种物理防治措施对黄曲条跳甲都具有很好的防治效果，尽管其不能像化学农药那样在短时间内扑灭害虫，但它可以对害虫进行可持续控制；在必要的时候，如害虫密度很高时，再结合其他适宜的防治方法就可以将害虫种群数量控制在经济允许损害水平以下[45]。有些物理防治措施已经广泛运用于生产中，有的还处于试验示范阶段，有待进一步研究推广。相比之下，黄板、防虫网和诱捕器技术比较成熟，已得到较好的认可，并得以在较大范围内推广使用，尤其是大型菜场和基地，杀虫灯和捕虫器在推广运用中可能受成本较高和人们传统观念等因素影响，推广力度还有待加强。随着科技的发展和社会的进步，成本造价逐渐降低，人们的食品安全意识逐渐加强，物理防治技术将拥有更广阔的应用前景，特别是在无公害农产品、绿色食品、有机食品生产中发挥着越来越重要的作用。为此，加强和加快黄曲条跳甲物理防治技术的研究及推广工作势在必行。
4 参考文献
[1] 陈庆忠，柯文华，李建霖.黄条跳甲之生态及防治研究（iv）外部形态、饲养方法、生活习性及寄主植物调查[J].台中区农业改良场研究报告（台湾），1990（27）：37-48.
[2] BAIN A，LESAGE L.A late seventeenth century occurrence of Phyllotreta striolata（Coleoptera：Chrysomelidae）in North America [J].The Canadian Entomologist，1998，130（5）：715-719.
[3] DEBON H D，HA T TT，TOSCANO G B.Vegetable production during the hot season around Hanoi city[J].Cahiers Agricultures，2002，11（5）：323-333.
[4] 傅建炜，尤民生.不同寄主植物对黄曲条跳甲抗性相关酶系活性及其频率的影响[J].福建农林大学学报：自然科学版，2004，33（3）：153-157.
[5] 陈世骧，龚韵清.中国黄曲条跳甲记述[J].昆虫学报，1955，5（3）：317-326.
[6] AMANO K.Host preference of the yellow striped flea beetle，Phyllotreta Striolata Fab（Coleoptera：Chrysomelidae）[J].Journal of Economic Entom-ology，1966（59）：769-770.
[7] TAHVAANAINEN J.The relationship between leaf beetle and their cruc-iferous bost plants：the role of plant and habitat characteristics[J].Oikos，1983，40（3）：433-437.
[8] 田坤发.十字花科蔬菜黄条跳甲发生与防治[J].蔬菜，1999（11）：20-21.
[9] 梁宏卫，贤振华，龙明华.黄曲条跳甲无公害控制技术研究进展[J].中国蔬菜，2007（7）：36-39.
[10] 高泽正，吴伟坚，崔志新.关于黄曲条跳甲的寄主范围[J].生态科学，2000，19（2）：70-72.
[11] 傅建炜.黄曲条跳甲田间种群药剂敏感性的研究[D].福州：福建农林大学，2004.
[12] 侯有明，庞雄飞，梁广文，等.印楝素乳油对黄曲条跳甲种群控制作用评价[J].应用生态学报，2003，14（6）：959-962.
[13] 张茂新，梁广文，庞雄飞.寄主植物对黄曲条跳甲实验种群增长的影响[J].华南农业大学学报，2000，21（2）：21-24.
[14] 黄阿兴.闽南菜田黄曲条跳甲发生与防治[J].中国植保导刊，2005， 25（ 11）：21-22.
[15] 刘金文.青菜田节肢动物群落及其时间生态位初探[J].福建农业学报，2004，19（3）：152-155.
[16] 蒲蛰龙，包金才.黄条跳甲的化学防治初步报告[J].中山大学学报：自然科学版，1959（2）：9 - 18.
[17] 屈天祥，陈其瑚.黄条跳甲（Phyllotreta vittata Fabr.）对DDT的抗性测定[J].昆虫知识，1963（2）：51 - 55.
[18] 周先治，吴刚.福州地区黄曲条跳甲的抗性监测[J].福建农林大学学报：自然科学版，2004，33（2）：159 - 161.
[19] 卢学松，游泳，王长方.几种药剂对黄曲条跳甲的防效[J].福建农业科技，1999（6）：20.
[20] 郑惠忠，吴世昌，沈忠良.黄曲条跳甲的发生和防治[J].上海农业学报，1993，9（2）：72 - 75.
[21] FENG H T，HUANG Y J，HSU J C.Insecticide suscep tibility of cabbage flea beetle[Phyllotreta striolata（Fab.）]in Taiwan[J].Plant Protection Bulletin Taipei，2000，42（1）：67 - 72.
[22] 傅建炜，徐敦明，吴玮，等.不同蔬菜害虫对色彩的趋性差异[J].昆虫知识，2005，42（5）：532 - 533.
[23] VINCENT C，STEWART R K.Influence of trap color on cap tures ofcrucifer-feeding flea beetles[J].Journal of Agricultural Entomology，1986，3（2）：120-124.
[24] CHO Y B，PACHAGOUNDER P，ROUGHLEY R E.Flea beetles（Coleoptera：Chrysomelidae）feeding on crucifers in south eastern Manitoba[J].Proceedings of the Entomological Society of Manitoba，1995（50）：8-15.
[25] CHEN C C，KO W F.Studies on the physical control methods of the striped flea beetle[J].Plant Protection Bulletin，1994，36（3）：167 - 176.
[26] 傅建炜，林泽燕，李志胜，等.黄板对蔬菜害虫诱集作用及在黄曲条跳甲种群监测中的应用[J].福建农林大学学报，2004，12（4）：438～440.
[27] 贤振华，齐秀玲，龙明华.黄板对菜地黄曲条跳甲的诱杀试验[J].中国植保导刊，2009，29（1）：22-23.
[28] 欧善生，苏桂花.粘虫黄板不同放置高度对黄曲条跳甲诱杀效果试验[J].广西农业科学，2007，38（6）：643-644.
[29] 邵忠奇，吴会昌.绿色食品蔬菜生产植物保护技术[J].北方园艺，2001（1）：35-36.
[30] 杨晓慧.黄曲条跳甲大量发生原因与综合防治技术[J].福建农业，2007（9）：24-25.
[31] 聂河兴.黄曲条跳甲危害严重原因与防治对策[J].湖南农业科学，2007（5）：122～124.
[32] 郑秀芳.黄曲条跳甲的发生特点及其防治技术[J].福建农业，2009（6）：23.
[33] 周益敏.防虫网在小白菜生产上的应用[J].植物医生，2000，13（1），37.
[34] 孙凡.物理学技术在农业病虫防治中的应用[J].世界农业，1999（1）：31-33.
[35] 朝辉，苏战平.频振式杀虫灯在无公害蔬菜生产上的应用技术研究[J].蔬菜，2009（5）：28-29.
[36] 张强潘，杜一新.黄条跳甲综合防治技术[J].农技服务，2008，25（5）：55-56.
[37] 李斌.蔬菜黄曲条跳甲的发生与综合治理技术[J].现代园艺，2008（6）：30-31.
[38] 黄海山.蔬菜跳甲危害趋势严重的原因及防治对策[J].福建农业，2007（3）：22.
[39] 沈金发.黄曲条跳甲的发生与综合防治[J].福建农业科技，2007（2）：58-59.
[40] 吴伟军.太阳能频振式杀虫灯在高山蔬菜生产中的研究与应用[J].农业机械，2009（2B）：70-71.
[41] 孟宪佐.昆虫性信息素的应用[J].生物学通报，1997，32（3）：46-47.
[42] 罗诗，罗文，张瑞萍，等.一种利用捕虫器定向驱赶并捕获蔬菜害虫的方法：中国，201010611707 [P].2011-0-7.
[43] 龚玲，杨玉彪，郑敏，等.一种移动捕虫器：中国：201210068566.9[P].2012-07-25.
光学动捕技术范文第4篇
空间光通信系统的发展现状
卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。它是一种崭新的空间通信手段，利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，从而实现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信。由于卫星光通信具有诸多优点，所以吸引着各国专家锲而不舍的探索。近几年，美国、欧空局各成员国、日本等国都对卫星光通信技术极其重视，对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究，目前在卫星光通信领域已取得突破性进展，成功的实现了卫星-地面、卫星-卫星之间的光通信试验，预计最近几年就将进入实用化阶段。
随着遥感器分辨率不断提高，对传输速率的要求也越来越高，因此用传统的微波数据传输方式难度很大。在这种情况下，倘若改用激光通信传输，那么便可比较容易的满足要求，就其通道终端设备自身而言实现难度相对较小。当然，事物都有两面性，由于激光通信的波束很窄（一般为几十微弧度），对两个都处于运动的通信系统来说，激光束的捕获、跟踪和瞄准都具有较大的挑战性，是急待攻关解决的难题。激光通信可以用于地球同步卫星之间（GEO-GEO）、地球同步卫星与中轨道卫星之间（GEO-MEO）、地球同步卫星与低轨道卫星之间（GEO-LEO）、低轨道卫星之间（LEO-LEO）以及卫星、飞机与地面之间的信息交换。
我国曾开展过激光大气通信理论、技术与系统的研究，但这些工作是以实现地-地之间大气传输光通信为应用背景的。近年来对原子滤波器的研究，为实现强背景干扰情况下的空间光通信提供了技术支持，然而要想达到实际应用还有相当的距离。对于卫星间光通信技术的研究也已经开展，进行了卫星光通信系统的计算机模拟仿真分析以及初步的实验室模拟实验研究，目前正在进行卫星光通信关键技术的研究。随着卫星光通信技术的不断成熟，我国也应将这种通信技术应用于未来各种卫星组网，以便实现它们相互配合协同工作。
空间光通信系统的主要优点
相比与传统的微波空间通信，激光空间通信由于波长比微波波长明显短，具有高度的相干性，良好的单色性和空间定向性，这决定了它具有通信容量大、设备体积小、质量轻、功耗低、安全性（可靠性）高、保密性好等特点，此外，还有传输速率高、可用频带宽、建造和维护经费低廉等优势。下面分别详细叙述：
1、通信容量大
激光的频率比微波要高许多，作为通信的载波有更宽的利用频带。光纤通信技术可以移植到空间通信中来，目前光纤通信每束光波的数据率可达20Gb/s以上，并且能采用波分复用技术，使得通信容量上升几十倍。因此，在通信容量上，光通信比微波通信具有巨大的优势。
2、体积小、质量轻
由于空间激光通信的能量利用率高，使得发射机及其供电系统的重量减轻；由于激光的波长短，在同样的发散角和接收视场要求下，发射和接收望远镜口径都可
以减小。摆脱了微波系统巨大的碟形天线，重量减轻，体积减小。
3、功耗低
激光的发散角很小，能量高度集中，落在接收机望远镜天线上的功率密度高，发射机的发射功率可大大降低，功耗相对较低。这对应于能源成本高昂的空间通信来说，是十分适用的。
4、可靠性高
由于光通信系统使用激光作为光源，其发散角很小，能量集中在很窄的光束中。窄光束意味着和邻近卫星间的通信干扰将会减小，这对于卫星较多的低轨道星座群之间相互通信非常重要，因为它的可靠性高，所以避免了相互影响冲突，稳定性增强，提高通信效率。
5、保密性好
由于激光具有高度的定向性，发射波束纤细，激光的发散角通常在毫弧度，这使得激光通信具有良好的保密性，可有效的提高抗干扰、防窃听的能力。
6、其它优点
光通信的频段不像射频那样由国家或国际机构管理，光频段的使用现今没有受到限制。此外，空间激光通信的建造费用和维护费用十分低廉。
空间光通信系统的结构组成
我们按照功能不同将空间光通信系统分为光源分系统，发射和接收分系统，信标分系统，捕获、瞄准和跟踪分系统四大模块，下面分别讨论如下：
1、光源分系统
在卫星光通信中，通信光源至关重要。它直接影响天线的增益、探测器件的选择、天线直径、通信距离等参量，因此对光源子系统研究十分必要。美国、欧洲、日本在低轨道-低轨道和低轨道-静止轨道卫星的空间通信链路试验中，都采用800~850nm波长范围的AlGaAs（砷镓化铝）激光器，因为该范围的APD（雪崩光电二极管）探测器件工作在峰值，量子效率高、增益高。而在星地通信链路试验中，地面装置采用半导体泵浦倍频Nd：YAG激光器或氩离子激光器作为光源，波长在514~532nm，该波段具有较强的抗干扰能力，能穿过大气而不使通信中断。从抗太阳干扰因素和半导体激光器的发展来看，将来卫星光通信采用的光源有向更短波段发展的趋势。半导体泵浦倍频Nd：YAG激光器由于不仅具有良好的相干性，而且可以做得体积很小，因此也是将来星上激光器的一个良好选择。
2、发射和接收分系统
发射、接收分系统是卫星光通信系统的关键子系统之一。光发射机大致可认为是光源、调制器和光学天线的级联，而光接收机则可看成是光学接收天线和探测器、解调器的级联。
调制的作用是将需要发射的信号调制到光载波上；探测、解调是通过光电转换器件将光信号转换为电信号。探测部分还包括滤波、放大部分，该部分也是卫星光通信系统中必不可少的。
3、信标分系统
由于在空间光通信系统中，通信信号光束发散角非常小，因此如果利用信号光束进行捕获、瞄准将会是非常困难的过程。所以在卫星光通信系统中都要单独设立一个激光信标分系统。信标光束主要是给瞄准、捕获过程提供一个较宽的光束，以便在扫描过程中易于探测到信标光束，然后进行后面的调整过程。
4、捕获、瞄准和跟踪分系统
捕获、瞄准、跟踪分系统是空间光通信系统中非常重要的分系统之一，也是空间光通信的难点、重点。各国在对空间光通信系统的研究中，都提出了一些捕获、瞄准、跟踪系统的方案，并对相当一部分方案进行了实验室模拟。这些方案在探测时的扫描方式以及探测、跟踪传感器的选择等方面都有所不同，但实际采用的捕获、瞄准、跟踪方案是基本一致的。
空间光通信系统的主要技术指标
空间光通信系统的主要技术指标如表1所示。
影响空间光通信系统性能
的因素以及对策
1、大气影响
大气对空间光通信的影响主要表现为两个方面：大气衰减以及光束闪烁、扩散、弯曲。
大气衰减是指因大气对光束的吸收和散射而引起的信号能量减弱。吸收是由水蒸气、二氧化碳、臭氧分子等对光有吸收作用造成的。克服大气衰减的方法有三种：一是选择工作波长，使其处于透过率高的大气窗口之内；二是提高激光器的输出功率；三是提高接收机的灵敏度（其中包含优化光学系统设计、增大接收天线口径、对光学天线作镀膜处理、选择高灵敏度的光敏感器件、降低接收机的噪声等）。
光束闪烁、扩散、弯曲是由传播过程中大气湍流和大气折射引起的波前失真造成的。大气湍流的影响是造成传输的误码率增加。散射是由悬浮粒子引起的米氏散射、瑞利散射造成的。光束扩散、弯曲的影响是造成接收到的光功率下降。克服光束闪烁、扩散、弯曲的方法是增加接收天线面积和在发射与接收两端分别使用自适应光学技术。
2、温度影响
光通信系统的终端处在平台的不同位置，设备之间总存在有温度梯度。而设备又是用多种材料制成的，不同材料有不同的膨胀系数，温度梯度势必会造成机械结构变形，从而影响系统的安装和指向精度。克服的方法有两种：一是选用膨胀系数小的材料，二是采用主动温控措施。
3、背景光的干扰
太阳光、月光、星光及地面的反射光，都可能对通信链路的建立和正常的通信产生干扰。克服背景光干扰的方法是采用窄带滤光器和缩小接收视场。
4、恶劣天候的干扰
雾、雨、雪、雹等气象条件都会对光的传播造成衰减。典型气象条件下的传播衰减情况如表2所示。克服的方法同大气衰减项。
5、飞行平台的姿态变化
飞行平台的姿态变化会改变光束指向。光束指向的随机变化给捕获、瞄准和跟踪带来困难。即使飞行平台姿态变化小到不影响捕获、瞄准和跟踪，但也会引起接收信号的质量下降。接收信号质量下降的直接表现是信号噪声比的降低和误码率的增加。因此对飞行平台姿态变化和振动要采取措施。克服的方法是用稳定平台和采取隔振措施。
6、飞行平台的相对运动
飞行平台的相对运动将造成光束指向的不确定性。克服此影响的方法是用星历表
和实时的轨道预报，以设置超前瞄准参数。
实现空间光通信系统的关键
技术及难点
1、捕获、跟踪、瞄准技术
快速、精确的捕获、跟踪和瞄准是保证空间远距离光通信的前提，属于空间远距离光通信的核心技术。由于卫星之间的相对运动和为了减少发射功率，激光信标发射采用的是微弧度量级的窄波束，所以更使得捕获、跟踪、瞄准的难度进一步加大。因此，在相距极远的两颗卫星之间，必须保证信标光的发射波束覆盖接收机的接收天线，这样才能保证接收端捕获和跟踪发射端的窄光束，并且非常有必要进行深入透彻的分析空间飞行条件，从而制订合理的、切实可行的ATP方案，同时优化设计，最终实现快速、精确的捕获、跟踪、瞄准，达到或者满足系统所要求的指标。
为了缓解对空间瞄准、捕获和跟踪系统苛刻的要求，同时加快通信链路建立速度，接收机的视场角一定要宽，为几个毫弧度，灵敏度为-110dBW，跟踪精度为几十个毫弧度。然而这样接收的背景辐射功率就会迅速上升，掩埋其中的信标信号。解决这一问题的关键在于在接收机中使用超窄带宽、高透射率的光学滤波器。
系统完成目标捕获后，就要对目标进行瞄准和实时跟踪。通常采用四象限红外探测器QD或Q-APD高灵敏度位置传感器来实现，并配以相应的电子学伺服控制系统。精跟踪要求视场角为几百微弧度，跟踪灵敏度为-90dBW，跟踪精度为几微弧度。
2、发射机激光器超高速率调制技术
目前各国空间激光通信实验的码率都在1Gb/s以上，而且在不断提高，为了增大通信容量，在一些方案中采用同一波长两路旋向相反的圆偏振光同时传送，从而使通信容量加倍。在超高速调制的同时，又要产生足够的功率用于广阔的空间传输距离，因此除了要研究大功率半导体激光器以外，国外还在研究采用激光二极管阵列的方案。
3、高灵敏度且抗干扰的接收机技术
众所周知，光在自由空间的传播，其强度与波长的平方成正比，与传输距离的平方成反比，传输的距离越长，光能量衰减越严重。卫星之间的距离可能会长达40000千米，在这种情况条件下，激光波束的强度会衰减相当严重。过大的损耗使得可接收的信号十分微弱，因此必须研制高灵敏度且抗干扰的接收机才行，否则背景辐射等噪声会使误码率大到不可接收的程度。目前，除了提高检测器本身的灵敏度以外，还正在研究探讨外差接收、纠错编码等途径。
4、精密且有高增益的收发天线技术
为完成系统的双向互逆跟踪，光通信系统采用收发合一天线，隔离度近100%的精密光机组件（又称万向支架）。由于半导体激光器光束质量一般较差，要求天线增益要高，另外，为适应空间系统，天线（包括主副镜，合束，分束滤光片等光学元件）总体应满足结构紧凑、轻巧、稳定可靠的要求。国际上现有系统的天线口径一般为几厘米至25厘米。
5、卫星与地面设备之间的传输技术
空间数据通信网最终还是要与地面设备连接，若卫星与地面设备之间不采用激光通信，便无法和卫星之间通信的高速率匹配，以致卫星-地面链路将成为全球通信整体网络中的制约环节。前面曾经说过，由于激光在大气中传输会受到散射、折射、背景辐射等多种因素的影响，除了衰减大大增强之外，波前畸变、强度抖动、多径效应、云层遮断等现象均可发生，这些不利因素会导致通信距离急剧下降，使光信号受到严重干扰，甚至脱靶。所以，这里再次提出注意，如何保证随机信道条件下系统能正常工作是非常重要的。
6、地面测试以及实验验证技术
发射功率、接收功率、工作波长、天线增益、扫描范围、数据率、误码率等部件和系统性能指标都必须进行测试和实验验证，以此判定设计的正确性、合理性，并外推出在轨运行是否能满足系统指标要求。地面测试和实验验证技术的研究内容一般包含研究测试和实验方法，制订合理的、切实可行的地面测试和实验验证方案以及研制用于地面测试和实验的专用设备。
7、防辐照技术
宇宙空间中的电子、中子、质子等高能粒子时刻都在威胁着空间飞行器的安全。光学天线镀膜、光电敏感器及电子元器件等长期受到高能粒子的轰击，会造成性能下降或者损坏。因此，开展高能粒子分析及制订防辐照措施是提高工作效率与延长寿命所必不可少的。
8、防冷焊技术
光学动捕技术范文第5篇
论文摘要：通信技术的发展引领着社会生活的进步。本文主要探讨了高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
从20世纪90年代初以来，全球向信息密集的工作方式和生活方式的转变，推动了通信技术的发展。然而，在当今经济技术知识爆炸的时代，随着行业及社会对信息需求的不断增长和应用的不断深化，只有实现通信系统在技术科技方面不断更新，加快通信系统向网络化、服务化、体系化与融合化方向的演进，才能突显通信系统在社会生活领域支撑引领的作用和地位，创造更好的发展空间。本文笔者结合工作实践，主要探讨了现代高新技术在有线通信系统和光通信系统中的应用。
1、分数阶Fourier变换技术在有线通信系统中的应用
有线通信是利用电线或者光缆作为通讯传导的通信形式，它通过对现有各类网络进行技术改造，与下一代新建网络互通和融合，成为现代通信系统的重要支柱。然而，在有线通信信道中存在各种噪声，如果不对其进行处理则会使误码率增加。因此，要消除不理想信道和噪声对信号的影响，必须应用新技术。分数阶Fourier变换(FRFT)的通信技术原理是以线性调频信号(chirp)作为调制信号，利用线性调频信号在分数阶里变换域的能量聚焦特性，通过接收机进行路径分集接收抑制有线通信信道多途效应所产生的码间干扰，从而提高系统的抗噪声干扰和频率选择性衰减的能力。具体应用程序如下：
1.1信号检测与参数估计
分数阶Fourier变换作为一种新型的线性时频工具，其实质是信号在时间轴上逆时针旋转任意角度到U轴上的表示(U轴被称为分数阶Fourier(FRF)域)，而该核是U域上的一组正交的chirp基，这就是分数阶Fourier变换的chirp基分解特性。所以，在适当的分数阶Fourier域中，一个chirp信号将表现一个冲击函数，即分数阶Fourier变换过程中，某个分数阶Fourier域对应的chirp信号具有很好的能量聚焦性，而这种能量聚焦性对chirp信号的监测和估计具有很好的作用。因此，在信号检测与参数估计中，我们的基本思路是以旋转角口为变量进行扫描，求出观测信号所有阶次的分数阶Fourier变换，于是形成信号能量在由分数阶域U和分数阶次P组成的二维参数平面上的分布。然后，我们按域值在在此平面上进行二维搜索，找出最大峰值位置。并根据最大峰值坐标可以检测出chirp信号，并估计出峰值所对应的分数阶次P和分数阶域坐标，估计出信号的参数。
1.2分集接收
分集接收是利用信号和信道的性质，将接收到的多径信号分离成互不相关的多路信号，然后将多径衰落信道分散的能量更有效的接收起来，处理之后进行判决，从而达到抗衰落的目的。本文采用分集合并技术，即取出那些幅度明显大于噪声背景的多径分量，对它们进行延时相加，使之在某一时刻对齐并按一定的准则合并，提高多径分集的效果。在通信系统中，RAKE接收机由N个并行相关器和个合并器组成，每个相关器与发射信号的一个多径分量匹配。在N个相关器前增加时移单元，就可在时间上将所有分量对齐，从而采用相同的本地参考信号。然后，相关器组的输出送给合并器，将合并器输出的判决变量送到检测器进行判决。最后，根据接收机使用的不同合并方法，在选择性合并方式下，在多支路接收信号中，选取信噪比最高的的支路信号作为输出信号。
1.3峰值输出
信噪比系数呈现出一个典型的振荡特性，且振荡频率与振荡幅度与时频面的旋转角度和输入信号相关。因此在采用分数阶Fourier变换技术的实际使用中，在进行近似计算处理时需要特别注意，必须对近似处理带来的误差进行评估。
2、ATP系统在光通信系统中的应用
随着科技发展的日新月异，自由激光空间光通信已经成为现代通信技术发展的新热点。但从技术实现方面来讲，由于激光通信具有信号光束窄、发散角小这样的特点，从而导致APT（Acquisition Pointing Tracking)捕获、跟踪、瞄准相距较远的运动体上的较窄信号光束相当困难。ATP系统是由粗跟踪和精跟踪单元构成的复合跟踪系统，其主要功能是在粗跟踪单元实现初始的捕获和跟踪，并将信标光引入精跟踪的视场范围内，然后精跟踪单元实现更高带宽的跟瞄，再将信标光稳定在可通信的视场之内，为最终空间站光通信系统工程实现奠定了一定的技术基础。
2.1粗跟踪单元
粗瞄准单元由一个安装在精密光机组件上的收发天线，万向支架驱动电机以及粗跟踪探测器（CCD）组成，主要作用是捕获目标和完成对目标的粗跟踪。在捕获阶段，粗瞄准机构接收由上位机根据已知的卫星运动轨迹或星历表给出的命令信号，将望远镜定位到对方通信终端的方向上。为确保入射的信标光在精跟瞄控制系统的动态范围内，必须根据粗跟踪探测器给出的目标脱靶量来控制万向支架上的望远镜，使它的跟踪精度必须保证系统的光轴处于精跟踪探测器视场内，从而把信标光引入精跟踪探测器的视场内。
2.2精跟踪单元
精跟踪单元的跟踪精度将决定整个系统的跟踪精度，它要求带宽非常高，带宽越高，对干扰的抑制能力就越强，从而可加快系统的反应速度，加强跟踪精度。因此，设计一个高带宽高精度的精跟踪环是整个ATP系统的关键所在。在这一单元我们可采用高帧频、高灵敏度、具有跳跃式读出模式的面阵电荷耦合器件（CCD）传感器。它基于深埋沟道移位寄存器技术，可以获得非常高的读出速率、非常低的噪声和非常高的动态范围。通过由捕获探测器（CCD）和定位探测器（OPI N）组成探测接收单元转换，CCD完成捕获与粗跟踪，并将接收光引导至OPI N上，在OPI N中进行误差信号的检测，从而提高信标光捕捉精度。
2.3控制单元
将捕捉的信号经放大、整形和A／D变换处理后，在计算机中按一定的数据分配流程将信号输入。然后通过计算机给出的速度控制信号和加速度控制信号，又经数据分配接口送入D／A转换与处理网络，使伺服电机按要求转动并带动天线转动机构分别在水平和俯仰两个方位转动，以调整天线的位置，达到自动捕获、跟踪、瞄准的目的。
3、结语
通信技术的发展促进了社会生活的进步，在未来通信技术的研究上，应不断探索、创新，追求高新技术在通信系统中的应用。
参考文献
