【摘要】：衛(wèi)星激光通信是以光信號(hào)作為傳輸信息的載體,在自由空間或大氣中直接傳輸信息的一種無線通信方式。基本上所有的衛(wèi)星激光通信終端都采用對(duì)準(zhǔn)、捕獲、跟蹤(PAT)技術(shù)完成對(duì)信標(biāo)光斑的捕獲與跟蹤。PAT技術(shù)是保障衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)建立可靠激光通信鏈路的主要技術(shù)手段之一,而對(duì)入射光斑進(jìn)行位置定位檢測(cè)的單元是PAT系統(tǒng)中不可缺少的部分。對(duì)入射激光光斑位置進(jìn)行檢測(cè)定位時(shí),選取最佳適用的光電位置探測(cè)器件顯得尤為重要,其中由于四象限光電探測(cè)器與PSD和CCD相比,它具有檢測(cè)靈敏度和空間分辨率高、光譜和動(dòng)態(tài)范圍寬、響應(yīng)速度快等特點(diǎn),使其越來越多的被應(yīng)用于光斑位置檢測(cè)系統(tǒng)中。衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)中,將信標(biāo)光源從800nm波長(zhǎng)改為1550nm波長(zhǎng),使用四象限探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)可以使信號(hào)光和信標(biāo)光合二為一,從而實(shí)現(xiàn)了無信標(biāo)(窄信標(biāo))捕獲跟蹤,使結(jié)構(gòu)輕巧化,其中QD的定位精度直接決定了系統(tǒng)的捕獲性能,并且消除了兩者之間的夾角使系統(tǒng)的同軸性增強(qiáng)。本文調(diào)研了QD在國(guó)內(nèi)外激光光斑位置檢測(cè)系統(tǒng)中應(yīng)用及發(fā)展,并詳細(xì)介紹了QD光斑中心定位算法和QD探測(cè)定位精度影響因素的研究現(xiàn)狀;針對(duì)現(xiàn)有算法的定位精度不高或者具有較高定位精度但采樣速度較慢以及噪聲溝道等對(duì)QD的定位精度影響較大的問題展開了研究。本課題主要研究了QD的工作原理、位置檢測(cè)原理以及性能評(píng)價(jià)參數(shù);重點(diǎn)研究了QD的定位精度影響因素,并詳細(xì)介紹了采用QD獲得光斑位置坐標(biāo)信息的幾種定位計(jì)算方法;為了提高采樣速度和光斑位置檢測(cè)定位精度以及補(bǔ)償噪聲、溝道等影響因素造成誤差,深入研究了多項(xiàng)式擬合定位算法,在此基礎(chǔ)上,提出了分段正交多項(xiàng)式擬合算法和三次樣條插值與正交多項(xiàng)式擬合相結(jié)合的復(fù)合定位算法,并利用MATLAB軟件對(duì)其進(jìn)行數(shù)值仿真分析,仿真結(jié)果表明,在靠近探測(cè)器靶面中心處的新算法的最大位置檢測(cè)誤差為10~(-5)mm量級(jí)。并通過位移測(cè)試實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的直接定位算法相比新算法的最大檢測(cè)誤差降低了80.84%,驗(yàn)證了分段正交多項(xiàng)式擬合算法和三次樣條插值擬合算法的合理性及可行性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN927.2;TN929.1
【圖文】：

圖 1-1 激光半主動(dòng)制導(dǎo)示意圖[9]頭可以利用雙四象限探測(cè)器通過不同的方式對(duì)來自不同四象限探測(cè)器在對(duì)目標(biāo)進(jìn)行捕獲時(shí)一直可以接收到目標(biāo)目標(biāo)，要求其跟蹤視場(chǎng)角較大，通常在 п п 范圍線性跟蹤階段時(shí)將被斷開，此時(shí)激光導(dǎo)引頭的追蹤視受到外界干擾的可能性降低，系統(tǒng)的探測(cè)靈敏度提高。表 1-1 典型激光制導(dǎo)武器性能比較名稱 導(dǎo)彈類型 探測(cè)器類型 射程 寶石路 制導(dǎo)炸彈 QD - 銅斑蛇 制導(dǎo)炸彈 QD 4~20km ZSU-23 防空導(dǎo)彈 QD 4km ZSU-23 小型火箭彈 QD 1~6km AGM-65E 空對(duì)地導(dǎo)彈 QD 0.6~43.4km

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文術(shù)領(lǐng)域?qū)儆跍y(cè)量技術(shù)中的一種非接觸性測(cè)量，它是利用高能量激傳輸?shù)牧W(xué)效應(yīng)原理而形成穩(wěn)定光學(xué)勢(shì)阱來控制粒子的技術(shù)的原理圖。光鑷系統(tǒng)在早期的時(shí)候是利用 CCD 對(duì)粒子反測(cè)得到其位置信息，現(xiàn)在一般采用 QD 或 QD 與 CCD 結(jié)合位置進(jìn)行檢測(cè)，滿足了在不同應(yīng)用中對(duì)光鑷系統(tǒng)的高檢測(cè)[13]。

測(cè)器具有位置分辨率高和位置檢測(cè)精度高等優(yōu)點(diǎn)使其在精密測(cè)泛的運(yùn)用[19,20]。等人將 PIN 型四象限探測(cè)器應(yīng)用于激光干涉三維表面形貌測(cè)量涉測(cè)量的抗干擾能力，通過對(duì) PIN-QD 的差分信號(hào)進(jìn)行處理得其分辨率可達(dá)到 nm 量級(jí)[21]。錢建強(qiáng)等人在二維小角度精密測(cè)量硅光電探測(cè)器作為角度測(cè)量元件，能夠?qū)崿F(xiàn)動(dòng)態(tài)非接觸式的二態(tài)角范圍在 內(nèi)，其測(cè)量的分辨率小于 [22]。光電技術(shù)研究所自主研制的探測(cè)器件選用四象限光電探測(cè)器的直光管，其全程精度優(yōu)于5''，空間分辨率可達(dá)0 1''，測(cè)量'']，頻響在 100Hz 左右，工作距離為 3m[23]。Feng QiBo 等人基位置檢測(cè)器件的激光準(zhǔn)直光路和干涉技術(shù)的思想，提出了一種位參數(shù)同時(shí)測(cè)量的系統(tǒng)，如圖 1-3 所示。該系統(tǒng)可達(dá)到誤差分角度分辨率可達(dá)到0 2''，位移分辨率約為3 10 4mm，直線位 10 5mm，線性測(cè)量范圍在 1 10 3mm內(nèi)時(shí)，俯仰角和偏擺測(cè)量角度在 100" 100" 范圍內(nèi)時(shí)，滾轉(zhuǎn)角的測(cè)量精度小于0

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