基于液晶光学相控阵的空间激光通信捕跟系统实现及优化方法研究

发布时间：2020-10-18 19:29

　　 空间激光通信是未来空间通信的主要通信方式,而在空间激光通信系统中光束的ATP (捕获、跟踪、瞄准)是建立稳定链路的前提,是空间激光通信的研究重点。目前空间激光通信终端主要往轻量化、小型化、低功耗的方向发展,传统激光通信终端采用机械式的光束偏转器件,在质量、体积、功耗等方面完全没有优势。因此非机械式的光束偏转器件在空间激光通信系统中有广大的应用前景,符合目前空间激光通信发展的趋势。主要研究内容如下:1)设计并实现基于液晶光学相控阵的光束捕获-跟踪系统。由于液晶光学相控阵存在栅瓣的问题,提出相应的图像处理算法,用于主瓣光斑提取。同时在传统的PID基础上引入神经网络,用于通过神经网络的自我调节的能力来提高PID算法的适应性和鲁棒性,并通过仿真验证了其可行性。最后通过实验验证了基于液晶光学相控阵捕获-跟踪系统的可行性,并对其性能进行了分析。2)现有液晶光学相控阵的远场衍射效率在大角度的情况下不够理想,为了将其应用到空间激光通信ATP过程中,需要对其效率进行优化。本文通过二维指矢的仿真对回程区影响进行了分析,提出一种基于随机并行梯度下降(SPGD)的算法,对非周期二元闪耀光栅进行并行优化。并将优化算法与上述的指向矢分布进行联合仿真,验证了优化算法的性能。
【学位单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TN929.1;O753.2
【部分图文】：

终端的光学天线直径为１０ｃｍ，使用ＣＣＤ阵列作为信标光的探测器，跟踪装??置由机械式伺服电机组成。信标光采用波长为０．８ｊｉｍ的固体激光器，通信中数据??调制为开关键控（ＯＯＫ），通信数据率为２５０Ｍｂｐｓ，如图１－１所示即为演示系统样机。??１??

图１－３?ＳＩＬＥＸ系统??

设计了?ＳＩＬＥＸ系统。数据中继卫星ＡＲＴＥＭＩＳ搭载的激光通信终端发射速率为??２Ｍｂｐｓ的光脉冲信号，调制方式为位置调制（ＰＰＭ），接收解码速率为５０Ｍｂｐｓ，??ＳＩＬＥＸ系统的终端如图１－３所示。??图１－３?ＳＩＬＥＸ系统??２００１年１１月２０日，ＥＳＡ首次完成了星际激光通信链路的建立，ＳＩＬＥＸ和相??距４５００ｋｍ的ＳＰＯＴ４之间建立了单工激光通信链路，采用的通信激光波长为８００ｎｍ。??试验中通信速率为５０Ｍｂｐｓ，误码率为１０＇??３??
【参考文献】

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本文编号：2846712