【摘要】：自由空間光通信技術(shù),又稱為無線激光通信技術(shù),利用激光在大氣中進行數(shù)據(jù)傳輸,具有傳輸速度快且保密性好的特點,在海面終端,如船舶、島嶼間等光纜難以架設(shè)的場景中,具有很大的應(yīng)用前景。然而,海面大氣湍流引起的激光束波前畸變,會造成通信系統(tǒng)接收端接收到的激光束光斑分散,能量不集中,進而大大降低通信效率。自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)可以校正海面大氣湍流引起的波前畸變,提高通信終端接收到的激光束能量,常被用于無線激光通信系統(tǒng)中。本文設(shè)計并搭建了一套自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),共包含兩面變形鏡,一個波前傳感器和一個遠(yuǎn)場相機,是一套完備的系統(tǒng)。在MATLAB平臺下研究自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的算法并進行了驗證實驗,主要包括:利用Nelder-Mead單純形算法對激光束的光強進行預(yù)優(yōu)化,彌補硬件不理想造成的激光束能量不集中的缺陷;采用線性回歸的系統(tǒng)辨識方法估計了系統(tǒng)的輸入電壓和光斑質(zhì)心位置間的線性模型,并基于系統(tǒng)模型設(shè)計了補償控制器,用于波前畸變的校正;設(shè)計可視化的交互軟件,使用C++和C#混合編程,為自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)開發(fā)了配套的Demo軟件。實驗結(jié)果顯示,經(jīng)過Nelder-Mead單純形算法進行光強預(yù)優(yōu)化后,激光束變得明亮,能量大大集中,最亮像素的光強由74.5變?yōu)?15(過曝),總光強由181.5變?yōu)?35;系統(tǒng)建模組數(shù)據(jù)的模型精度達到了 93.12%,可以準(zhǔn)確地反映系統(tǒng)輸入、輸出間的相互關(guān)系;根據(jù)系統(tǒng)模型設(shè)計的閉環(huán)控制器實現(xiàn)了對不同Zenike項、不同強度靜態(tài)波前畸變的校正,閉環(huán)前后,系統(tǒng)RMS值大大降低,激光束的亮度大大提高;Demo軟件可以穩(wěn)定地實現(xiàn)硬件連接、光強預(yù)優(yōu)化、系統(tǒng)建模、閉環(huán)控制、可視化顯示等功能。本文設(shè)計并搭建了自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)的實驗平臺,研究變形鏡的控制算法并進行了工程化實現(xiàn),工作成果可以用于海洋環(huán)境中無線激光通信系統(tǒng)中的自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng),用于校正激光束的波前畸變,提高通信終端接收到的激光束能量,進而改善通信質(zhì)量。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.1
【圖文】：

深遠(yuǎn)意義的戰(zhàn)略決策，任何一個海洋人都應(yīng)當(dāng)努力為之奮斗。逡逑近年來，我國在海洋領(lǐng)域的經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展十分迅速，在各個方面均取得了長逡逑足的進步，比如各種水下運載器［５］、海底鉆探［６］、極地科考［７］等。圖１．１所示為“蛟逡逑龍?zhí)枴陛d人潛水器的照片。圖１．２所示為“雪龍?zhí)枴痹谀蠘O科考的示意圖。逡逑圖１．１邋“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器Ｉ５１逡逑在我國的經(jīng)略海洋大戰(zhàn)略中，先進的科學(xué)研究和海洋技術(shù)水平起到了舉足輕逡逑重的作用。海洋學(xué)科，作為一種交叉學(xué)科，可以同機械工程、信息技術(shù)、材料科逡逑１逡逑

深遠(yuǎn)意義的戰(zhàn)略決策，任何一個海洋人都應(yīng)當(dāng)努力為之奮斗。逡逑近年來，我國在海洋領(lǐng)域的經(jīng)濟技術(shù)發(fā)展十分迅速，在各個方面均取得了長逡逑足的進步，比如各種水下運載器［５］、海底鉆探［６］、極地科考［７］等。圖１．１所示為“蛟逡逑龍?zhí)枴陛d人潛水器的照片。圖１．２所示為“雪龍?zhí)枴痹谀蠘O科考的示意圖。逡逑圖１．１邋“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器Ｉ５１逡逑在我國的經(jīng)略海洋大戰(zhàn)略中，先進的科學(xué)研究和海洋技術(shù)水平起到了舉足輕逡逑重的作用。海洋學(xué)科，作為一種交叉學(xué)科，可以同機械工程、信息技術(shù)、材料科逡逑１逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2726189