GEO对地激光通信跟瞄系统及精密传动技术研究

发布时间：2020-05-21 01:32

【摘要】：星地激光通信具有轨道覆盖面积广、终端体积小等特点受到广泛关注。激光通信的卫星终端以GEO卫星作为平台与地面建立通信链路,实现卫星与地面通信终端之间数据的相互传输。为了构建稳定可靠的星地激光通信链路,实现星地激光通信,本文对GEO-地激光通信跟瞄系统进行研究。首先对GEO卫星的运行轨道的环境进行调研,对卫星振动特性以及真空环境等卫星通信时的工作环境进行分析,从而确定GEO卫星激光通信终端的设计要求。通过对系统重要参数的分析确定系统的技术指标。对比现有激光通信跟瞄结构形式的优缺点,结合系统需求,最终确定本课题研究的跟瞄系统选用十字跟踪架结构。其次针对多数传统跟瞄机构采用的无刷直流力矩电机驱动方式需要电机不停的工作引起的系统功耗普遍较大的问题提出了一种具有自锁功能的传动机构。将自锁功能的传动机构应用于激光通信的跟瞄系统就可以完成高精度适轴指向,保持光轴始终处于精跟踪视场内的基础上减小系统功耗、提高系统使用寿命。本文对精密传动机构进行方案设计与原理分析。根据技术方案建立了精密传动机构的数学模型,通过推导和理论计算最终确定传动机构的结构参数。完成传动机构设计后对精密传动机构关键部件进行力学分析对传动机构进行验证。然后结合传动机构对激光通信跟瞄系统的机械结构进行设计。在跟瞄系统进行结构设计过程中,首先确定跟瞄系统的各个部分的材料和器件,然后对跟瞄系统进行轴系详细设计,并通过计算轴系晃动误差分析轴系精度,最后使用模态分析法对跟瞄系统进行仿真验证。并对跟瞄系统控制系统进行设计。最后本文结合系统技术指标对跟瞄系统和传动机构进行实验测试,结果表明跟瞄系统与传动机构皆满足技术要求。验证了本课题设计合理,机械结构紧凑,关键参数达到激光通信的主要技术指标。
【图文】：

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a) b)图 1.1 LCE 终端及实验链路示意图a) LCE 终端 b) 实验链路1994 年宇航局 NASA 研制光通信演示器 OCDI 系统验证了激光通信中应用的技术。经过一段时间的研制，，NASA 的 OCD 的第二代 OCDII 诞生了。OCDII 系用波长为 1550nm 激光实现了第一代无法比较的 2.48Gbps 通信速率[7-8]。OCD 系 OCDII 系统如图 1.2 所示。a) b)图 1.2 OCD 和 OCDⅡ终端a) OCDI 终端 b) OCDII 终端1995 年弹道导弹防御组织 BMDO(Ballistic Missile Defense Organization)为实现

示意图,终端,激光通信,通信速率

stem)计划中所采用的通信终端的性能、体积、重量、功耗以及传输码率等方面优秀，通信速率达到了 1Gpbs。实验的成功为当时激光通信事业的研究者们提力。a) b)图 1.1 LCE 终端及实验链路示意图a) LCE 终端 b) 实验链路1994 年宇航局 NASA 研制光通信演示器 OCDI 系统验证了激光通信中应用技术。经过一段时间的研制，NASA 的 OCD 的第二代 OCDII 诞生了。OCDII 用波长为 1550nm 激光实现了第一代无法比较的 2.48Gbps 通信速率[7-8]。OCD OCDII 系统如图 1.2 所示。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN929.1;TH132

【参考文献】