文件名称：星间激光通信若干关键技术研究.
文件大小：4.21MB
文件格式：CAJ
更新时间：2021-02-07 12:01:47
激光通信
为满足人类对信息容量和传输速率日益增长的需求，卫星激光通信技术作为 新一代空间通信技术应运而生，具有广阔的应用领域及潜在市场，必将是世界各 国研究的热点。星间激光通信系统空间环境复杂、通信距离远、激光波束窄、发 射功率小，在卫星之间高效快速地建立通信链路非常困难，为攻克这一难题，本 课题对星间激光通信的若干关键技术展开深入研究。 论文分析星间激光通信系统的功能，设计系统的结构组成，详细阐述工作原 理及流程。对系统的性能指标进行分析，设计确定 ATP（Acquisition，Tracking and Pointing）的功能、系统方案、结构组成及工作原理。依据设计方案，分析两个 卫星激光通信终端之间建立通信链路的原理及过程，推导链路建立时间的表达式， 依据系统性能指标合理分配链路建立时间。基于星间激光链路方程，对链路功率 进行预算仿真，分析系统参数对链路效率及链路余量的影响，为系统参数及方案 的确定提供理论指导。为了维持激光通信链路的稳定性，对链路的突发中断进行 理论建模分析，确定链路中断概率与跟踪精度的关系。 论文对捕获技术展开深入研究，重点分析系统的捕获策略及重要参数指标， 并进行数值验证。对比不同的捕获方案及捕获方式，选择最适合于本课题的捕获 方案及捕获方式。对初始偏置角的标准差及捕获不确定区进行研究，建立理论模 型且进行数值分析验证。推导捕获概率的模型，分析模型组成及影响因素，并进 行数值分析，确定本课题的捕获概率。深入讨论扫描步长，为实现不同扫描路径 的高效扫描，对扫描光束的束散角同时引入伸缩因子和附加重叠因子，避免过度 重叠扫描、几何漏扫及抖动漏扫的发生。分析对比步进扫描模式、快速扫描模式 1 及快速扫描模式 2，建立相应的扫描时间间隔模型。同时对单场扫描理论和多 场扫描理论进行分析研究，为下一步螺旋扫描技术的研究奠定理论基础。 论文深入研究螺旋扫描技术，优化扫描捕获方案，进一步降低链路建立时间。 理论分析不同的扫描路径，依据统计原理，推导并建立扫描捕获模型，包括等线 速等螺距的螺旋线扫描、矩形螺旋扫描、菱形螺旋扫描、六边形螺旋扫描。模型 建立时综合考虑系统参数、不同扫描场次理论、不同扫描模式的各种情况。分析 重要系统参数捕获不确定区、扫描步长、通信距离、执行机构带宽、扫描光束束 散角、探测器响应时间分别对各类模型扫描捕获性能的影响。通过改变系统相关 参数，该模型既适用于有信标光的系统，也适用于无信标光的系统。不同的扫描 场次、扫描模式及扫描路径相互组合，理论对比相应模型的扫描捕获性能并进行 数值分析。为验证模型建立的正确性，论文设计了验证扫描捕获模型的试验方案，