单反镜式激光通信跟瞄系统关键技术研究

发布时间：2020-06-16 02:32

【摘要】：随着空间技术发展,星间通信链路对高速率、远距离的通信方式需求越来越大。空间激光通信是实现星间高速、远距离通信的重要手段之一,而跟瞄系统是星间激光通信链路建链的基础,本论文主要针对星间激光通信对轻小型化星载跟瞄系统的需求,开展单反镜式激光通信跟瞄系统的整体设计与关键技术研究。通过开展空间环境和星间激光通信链路分析,确定单反镜式激光通信跟瞄系统的技术指标,重点研究跟瞄系统结构与驱动方案;针对空间环境适应性和轻小型化的需求,对单反镜式跟瞄系统进行详细设计及关键零部件优化分析;针对空间热力环境影响,对反射镜组件进行面型优化设计,设计了反射镜柔性支撑机构,完成了有限元分析;针对运载力学环境对高刚度轴系需求,分析了轴系刚度影响因素,建立了轴承预紧力与轴系刚度响应特性的关系。针对跟瞄系统轴系精度分析与检测问题,通过建立单反镜式跟瞄系统基准坐标系,分析了轴系精度对指向精度的影响;根据零部件检测结果,重点分析零部件加工误差对单反镜式跟瞄系统轴系精度的影响;针对跟瞄系统方位轴大中心孔需求与轻小型化问题,提出一种粘接式钢带光栅编码器的测角方法,分析了粘接式钢带光栅编码器的测角误差的影响规律,开展了测角误差补偿方法研究;针对跟瞄系统发射时对轻小型化、可靠锁紧/解锁的需求,提出了一种基于记忆合金丝的锁紧机构方案,完成了解锁力、解锁时间等指标测试。
【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
【图文】：

但发展速度迅猛，逐渐缩短与国际先进水平外重点研究动向，为本文单反镜式跟瞄系统的设计研究早开始空间激光通信跟瞄系统研究的国家，其中 LCDS ，系统总体结构如图 1.1 所示。NASA 资助 Ball 公司完该系统可完成地球同步轨道卫星（GEO）间和 GEO-航 84 磅，功耗 96W[7]，其单反镜式跟瞄机构在卫星基板通过单反射镜跟瞄机构将通信光束传入望远单元实现通带宽高，控制稳定性好，有利于控制跟瞄机构重量，但境下，反射镜容易遭受破坏，严重影响使用寿命。另外激光通信都有一定研究与相关在轨验证，并且在未来几

驱动结构,空气动力,实验室,美国

图 1.2 美国空气动力实验室研制快速反射镜驱动结构空客国防与空间公司共同开发了欧洲数据中继系统S），推进了空间激光通信跟瞄系统的商业化进程[1空间同步轨道卫星、低轨卫星、机载平台以及地面。如图 1.3 为 2014 年 11 月由欧洲 Alphasat 中继观测卫星（LEO）搭载的第二代 LCT 终端，实现了跟瞄系统采用周扫式结构形式，是通过控制两块正实现跟踪瞄准。其光学接收天线、精跟踪组件、捕定于基台下边，不跟随跟瞄机构转动。与单反镜式，两块反射镜均有遮光罩和轴系套筒保护，但是从单反镜式结构。并且在跟瞄过程中平面镜与探测器成周扫式跟瞄机构跟踪控制算法复杂。

【参考文献】