空间激光通信光斑位置检测与跟踪系统设计
发布时间：2021-07-22 07:13
空间激光通信系统有很多的优点,如体积小、通信容量大、保密性好、抗干扰能力强等,从而成为近年来研究的热点。通信的前提条件是建立快速稳定的激光通信链路,但是由于激光的光束非常窄,点对点通信难度大且受到通信信道中干扰因素的影响,使得对光束的捕获、对准及跟踪（Acquisition,Pointing and Tracking,APT）工作显得尤为重要,主要工作如下:1、论述了 APT精跟踪系统光斑位置检测单元常用的三种器件、光斑位置检测性能影响因素以及基于高斯分布的中心定位算法。研究了使用卡塞格林望远系统作为光学天线,在四象限探测器光敏面上形成环形光斑时的检测误差问题。推导了入射环形光斑偏移量与光斑中心坐标、探测器死区宽度和环形光斑内外圆半径间的数学模型,并对其进行仿真分析。提出了环形光斑误差补偿算法来克服光斑中心遮挡导致的位置检测误差。2、设计了基于四象限探测器的环形光斑位置检测实验系统,验证了卡塞格林光学天线副镜遮挡下的环形光斑遮光比问题和环形光斑误差补偿算法的正确性,搭建了系统实验平台,包括硬件结构平台和软件环境平台。3、设计了精跟踪实验系统中采用的PI控制算法,但由于PI控制算法下的系...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天地一体激光通信网络Fig.1-1TheEarthandearthlasercommunicationnetwork
2 空间激光通信 APT 系统间激光通信APT系统间激光通信系统中各个子系统各司其职完成通信工作，一般由激光光源、、通信单元以及 APT 光束控制单元组成，通过大气信道后进行双端通信通信系统的结构和工作原理复杂，在设计时必须考虑各模块的复杂度以及物力成本。间激光通信系统概述型的无线激光通信系统如图 2-1 所示。大致工作过程为：通信单元使用编输的信息进行编码，编码完成后将信息调制到信号光上，APT 系统控制光线进行发射，对方通信终端对光束进行捕获、对准和跟踪，接收到信号光技术将信息解调出来，最终在通信终端上进行显示。当然，整个通信系统没有描述的如此简单，会面临各种各样的技术问题，需要我们有针对性的。
为粗精复合轴双探测器控制结构，包括信标发射接收单元、光电探测单中心控制单元。传输视频和语音信息的通信单元涉及到的技术包括光电转换技术、信号技术和大气信道干扰抑制技术等，采用市面上功能完备的设备来降低设般包括视频编码器、程控交换机、反向网桥、主控单元、以太网接入模路和光电探测电路等，可以降低设计难度，为系统工作中存在的复杂及争取了时间。T系统工作原理PT系统工作流程激光通信中的 APT 控制系统研究对系统的整体性能产生重要的影响，A精探测器光斑位置误差检测单元，光束指向伺服单元以及中心控制系统器、准直扩束装置、光斑位置探测器、光学收发天线、光束指向控制云的工作流程如图 2-2 所示，主要分为三个阶段：光束初始捕获阶段、光以及光束跟踪阶段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于四象限探测器的光斑中心高精度定位算法[J]. 郭小康,张彦梅,贺仕杰. 激光与红外. 2017(11)
[2]基于四象限探测器的跟踪与通信技术研究[J]. 张艺蓝,姜会林,张磊,范新坤. 光通信技术. 2017(10)
[3]高精度快速倾斜镜位置检测与标定[J]. 高一男,宋延嵩,张磊,董科研,刘洋. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[4]基于象限探测器的激光跟踪与通信技术[J]. 赵馨,李逸然. 光通信技术. 2017(04)
[5]光斑缺碎情形下光学天线光轴对准实验研究[J]. 柯熙政,李世艳. 光子学报. 2017(04)
[6]空间激光通信组跟踪控制关键技术[J]. 周春花. 激光杂志. 2017(02)
[7]量子科学实验卫星——“墨子号”[J]. 彭承志,潘建伟. 中国科学院院刊. 2016(09)
[8]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[9]四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彦琴,顾国华,钱惟贤,陈钱,张骏. 红外与激光工程. 2017(02)
[10]大气激光通信光束同轴对准检测方法[J]. 柯熙政,雷思琛,杨沛松. 中国激光. 2016(06)
博士论文
[1]滑模变结构控制中抖振的特性研究与抑制[D]. 申宇.西安电子科技大学 2012
[2]无线激光通信中ATP关键技术研究[D]. 温涛.国防科学技术大学 2006
[3]滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D]. 张克勤.浙江大学 2003
硕士论文
[1]滑模变结构控制理论在非线性系统中的应用[D]. 张丰.沈阳理工大学 2013
[2]永磁无刷直流电机滑模变结构控制[D]. 刘均华.天津大学 2005
本文编号：3296701
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
天地一体激光通信网络Fig.1-1TheEarthandearthlasercommunicationnetwork
2 空间激光通信 APT 系统间激光通信APT系统间激光通信系统中各个子系统各司其职完成通信工作，一般由激光光源、、通信单元以及 APT 光束控制单元组成，通过大气信道后进行双端通信通信系统的结构和工作原理复杂，在设计时必须考虑各模块的复杂度以及物力成本。间激光通信系统概述型的无线激光通信系统如图 2-1 所示。大致工作过程为：通信单元使用编输的信息进行编码，编码完成后将信息调制到信号光上，APT 系统控制光线进行发射，对方通信终端对光束进行捕获、对准和跟踪，接收到信号光技术将信息解调出来，最终在通信终端上进行显示。当然，整个通信系统没有描述的如此简单，会面临各种各样的技术问题，需要我们有针对性的。
为粗精复合轴双探测器控制结构，包括信标发射接收单元、光电探测单中心控制单元。传输视频和语音信息的通信单元涉及到的技术包括光电转换技术、信号技术和大气信道干扰抑制技术等，采用市面上功能完备的设备来降低设般包括视频编码器、程控交换机、反向网桥、主控单元、以太网接入模路和光电探测电路等，可以降低设计难度，为系统工作中存在的复杂及争取了时间。T系统工作原理PT系统工作流程激光通信中的 APT 控制系统研究对系统的整体性能产生重要的影响，A精探测器光斑位置误差检测单元，光束指向伺服单元以及中心控制系统器、准直扩束装置、光斑位置探测器、光学收发天线、光束指向控制云的工作流程如图 2-2 所示，主要分为三个阶段：光束初始捕获阶段、光以及光束跟踪阶段。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于四象限探测器的光斑中心高精度定位算法[J]. 郭小康,张彦梅,贺仕杰. 激光与红外. 2017(11)
[2]基于四象限探测器的跟踪与通信技术研究[J]. 张艺蓝,姜会林,张磊,范新坤. 光通信技术. 2017(10)
[3]高精度快速倾斜镜位置检测与标定[J]. 高一男,宋延嵩,张磊,董科研,刘洋. 激光与光电子学进展. 2017(09)
[4]基于象限探测器的激光跟踪与通信技术[J]. 赵馨,李逸然. 光通信技术. 2017(04)
[5]光斑缺碎情形下光学天线光轴对准实验研究[J]. 柯熙政,李世艳. 光子学报. 2017(04)
[6]空间激光通信组跟踪控制关键技术[J]. 周春花. 激光杂志. 2017(02)
[7]量子科学实验卫星——“墨子号”[J]. 彭承志,潘建伟. 中国科学院院刊. 2016(09)
[8]基于位置敏感器件的高精度激光位置检测系统[J]. 程智,董登峰,周维虎,刘鑫. 激光与光电子学进展. 2016(08)
[9]四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法[J]. 唐彦琴,顾国华,钱惟贤,陈钱,张骏. 红外与激光工程. 2017(02)
[10]大气激光通信光束同轴对准检测方法[J]. 柯熙政,雷思琛,杨沛松. 中国激光. 2016(06)
博士论文
[1]滑模变结构控制中抖振的特性研究与抑制[D]. 申宇.西安电子科技大学 2012
[2]无线激光通信中ATP关键技术研究[D]. 温涛.国防科学技术大学 2006
[3]滑模变结构控制理论及其在倒立摆系统中的应用研究[D]. 张克勤.浙江大学 2003
硕士论文
[1]滑模变结构控制理论在非线性系统中的应用[D]. 张丰.沈阳理工大学 2013
[2]永磁无刷直流电机滑模变结构控制[D]. 刘均华.天津大学 2005
本文编号：3296701
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