發(fā)布時(shí)間：2020-05-12 20:38

【摘要】：量子定位是以量子光為信息載體,在量子衛(wèi)星和地面端之間,通過對糾纏光子對的數(shù)據(jù)傳輸及其處理后,獲得糾纏光子對傳輸之間的時(shí)間差,對地面端進(jìn)行定位的一種方法。與傳統(tǒng)的全球定位系統(tǒng)相比,量子光的糾纏特性使量子定位系統(tǒng)具有定位精度高、保密性好等優(yōu)勢。然而,不同于傳統(tǒng)全球定位系統(tǒng),量子定位系統(tǒng)在高精度對準(zhǔn)和保持鏈路穩(wěn)定方面具有更高的要求。因此,高精度對準(zhǔn)和保持鏈路穩(wěn)定對于量子定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。本論文在完成量子定位系統(tǒng)中信號傳輸裝置的各部件硬件選型的基礎(chǔ)上,結(jié)合量子定位系統(tǒng)中捕獲跟蹤瞄準(zhǔn)(Acquisition,Tracking and Pointing,ATP)系統(tǒng)捕獲和粗跟蹤的相關(guān)技術(shù),設(shè)計(jì)出滿足粗跟蹤性能指標(biāo)的粗跟蹤控制系統(tǒng),并將整個(gè)控制仿真過程及結(jié)果集成在圖形用戶界面(Graphical User Interface,GUI)中,完成基于MAlTLAB GUI的動(dòng)畫仿真演示平臺的設(shè)計(jì)。本論文的主要研究內(nèi)容分為以下三個(gè)部分:1.對量子定位系統(tǒng)的信號傳輸裝置的組成與選型和其中ATP系統(tǒng)的捕獲和粗跟蹤技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究。重點(diǎn)分析了捕獲階段中涉及的各種技術(shù)和粗跟蹤階段的性能指標(biāo),并針對性能指標(biāo)及其影響因素提供了提高捕獲性能的建議。2.對捕獲和粗跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與研究。運(yùn)用立體幾何的數(shù)學(xué)知識和空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的理論知識,計(jì)算得到粗跟蹤控制系統(tǒng)期望信號,同時(shí)分別對方位軸和俯仰軸的整個(gè)捕獲和粗跟蹤系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)和離散模型的建立,設(shè)計(jì)了三閉環(huán)控制策略以及捕獲算法,并通過系統(tǒng)仿真實(shí)驗(yàn),調(diào)整和優(yōu)化了各個(gè)閉環(huán)回路中的參數(shù),以使其達(dá)到粗跟蹤的精度要求。在Simulink環(huán)境中,對衛(wèi)星經(jīng)過地面端(用戶)可見區(qū)域的四種不同階段情況下,二維轉(zhuǎn)臺的方位軸和俯仰軸分別進(jìn)行捕獲和粗跟蹤的仿真實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)可以達(dá)到預(yù)期效果,并給出捕獲建議。3.設(shè)計(jì)了基于MATLAB GUI的動(dòng)畫仿真演示平臺中的捕獲和粗跟蹤部分,完成了在6種的初始指向誤差和3種開始捕獲時(shí)刻條件下,ATP系統(tǒng)捕獲和粗跟蹤部分的仿真。并在衛(wèi)星工具包(Satellite Tool Kit,STK)軟件中對衛(wèi)星在軌運(yùn)動(dòng)進(jìn)行三維動(dòng)畫仿真,將仿真動(dòng)畫集成在基于MATLAB GUI的動(dòng)畫仿真演示平臺中。
【圖文】：

邐第２章量子定位系統(tǒng)中光學(xué)信號傳輸系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)邐逡逑量子光進(jìn)行單光子計(jì)數(shù)，光延時(shí)器可以用來調(diào)整接收單光子的時(shí)間，分束器的功逡逑能是將一束光線分成兩束，，糾纏光子源可以產(chǎn)生糾纏光子對。反射方的光學(xué)信號逡逑傳輸系統(tǒng)為直角反射器和不包括超前瞄準(zhǔn)模塊的ＡＴＰ系統(tǒng)。直角反射器（ｒｉｇｈｔ逡逑ａｎｇｌｅ邋ｒｅｆｌｅｃｔｏｒ）用來使量子光沿原路返回。逡逑

第２章量子定位系統(tǒng)中光學(xué)信號傳輸系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)大跟蹤角加速度由衛(wèi)星和地面之間相對運(yùn)動(dòng)決定；跟蹤帶寬是衡量制性能，取決于控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的頻率特性；跟蹤視場是跟蹤探測跟蹤視場要大于初始指向精度，精跟蹤視場要大于粗跟蹤精度；跟誤差的最大值，精跟蹤精度為ＡＴＰ系統(tǒng)的最終跟蹤精度。逡逑Ｉ逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：O413;TN918

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本文編號：2660812