衛(wèi)星激光通信技術(shù)具有傳輸數(shù)據(jù)率高、保密性好、終端體積小、功耗低等突出優(yōu)勢,具有良好的應(yīng)用前景,因此成為國內(nèi)外科研機構(gòu)的重點研究項目。在衛(wèi)星激光通信過程中,對光束進行快速捕獲和穩(wěn)定跟蹤,是建立和保持穩(wěn)定通信鏈路過程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié),這兩個步驟取得成功的關(guān)鍵在于對探測器上光斑的精準定位。在星間激光通信鏈路中,由于通信距離十分遙遠,接收端接收到的光束近似為平行光,由于卡塞格倫光學(xué)系統(tǒng)在空間環(huán)境中受到溫度非均勻變化帶來的影響,鏡片會發(fā)生熱形變,鏡片面型的改變會對傳輸光束造成波前畸變,探測器上接收到的光場能量分布就會發(fā)生變化,此時定位算法計算的光斑質(zhì)心便會產(chǎn)生誤差,對光束捕獲和跟蹤過程帶來不利影響。在本文中,針對星間激光通信鏈路中,由于光學(xué)系統(tǒng)熱形變帶來的波前畸變引起定位誤差的問題,提出復(fù)原算法對光斑的質(zhì)心進行校正,在位置信息方面對畸變光斑圖像進行恢復(fù)。首先通過對成像過程進行分析,基于夫瑯禾費遠場衍射規(guī)律和澤尼克多項式對波前函數(shù)的描述,建立波前畸變光斑光場分布模型;接下來在模型和探測到的圖像之間建立目標函數(shù),使用共軛梯度法對波前相位中的澤尼克多項式系數(shù)進行求解;最后基于波前畸變光斑模型和灰度質(zhì)心... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

SILEX計劃鏈路

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文與衛(wèi)星激光通信研究的單位中已經(jīng)取得突出成績的有：哈爾濱工大學(xué)、電子科技大學(xué)等[12]。在我國對于衛(wèi)星激光通信的研究中最具代表性的是哈爾濱工業(yè)信技術(shù)研究中心，經(jīng)過多年的研究和積累，衛(wèi)星光通信團隊攻克現(xiàn)已形成一套集理論和實踐于一體的研究體系。2011 年 8 月，通信團隊自主研制的星地激光通信終端搭載在“海洋二號”衛(wèi)星上0 月，利用該通信終端我國首次在衛(wèi)星和地面之間建立激光通信星地通信試驗[17]。這次試驗的通信距離達到 1600 多公里，實驗的很多理論研究進行了驗證，并且在平均捕獲實踐和通信誤碼率國際領(lǐng)先水平，這一試驗的成功，標志著我國衛(wèi)星光通信的研究際領(lǐng)先行列。搭載在“海洋 2 號”及地面通信終端如圖 1-2 所示。

局部畸變模型如下圖1-3 所示。圖 1-3 單個局部畸變模型2010 年，意大利科研人員 Elisa Segato 等人提出了一種研究空間環(huán)境下工作的光學(xué)系統(tǒng)受熱形變的新方法，這種方法是利用系統(tǒng)中各元件的獨立模型進行有限元分割，再將數(shù)據(jù)導(dǎo)入 MATLAB 類軟件進行優(yōu)化擬合，并最終用非線性最小二乘法選定合適的擬合數(shù)據(jù)或鏡片面形的變化范圍，精度可達 8-10m。通過以上數(shù)據(jù)擬合與分析，將鏡片面形的變化導(dǎo)入 ZEMAX 類光學(xué)軟件并進行光學(xué)仿真，進而得出鏡片面形變化對系統(tǒng)光路以及波前畸變等影響[20]。文中得到的在溫度為-20o熱形變棱鏡成像的點列圖如下圖 1-4 所示。這篇文章對于空間光學(xué)系統(tǒng)熱形變問題研究比較全面，從鏡片面型的變化到引起的光束波前畸變給出了全面的分析。

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]圖像實時復(fù)原技術(shù)的研究與應(yīng)用[D]. 賈格.中國科學(xué)院研究生院(光電技術(shù)研究所) 2016
[2]星地激光鏈路高精度跟瞄偏差角度獲取方法研究[D]. 姜詩琦.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[3]波前畸變對星間激光通信鏈路性能的影響研究[D]. 楊玉強.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2009

碩士論文
[1]非均勻溫度變化對卡塞格倫式光學(xué)系統(tǒng)的影響分析[D]. 劉盛典.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]大氣湍流影響下衛(wèi)星光通信探測光斑分布與定位算法研究[D]. 左海成.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：2949607