衛(wèi)星激光通信技術(shù)憑借其優(yōu)良的通信能力和高保密性,受到了各國(guó)極大的關(guān)注。隨著衛(wèi)星光通信技術(shù)的不斷發(fā)展和在軌試驗(yàn)的成功,現(xiàn)階段該技術(shù)正在逐步進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用。由于衛(wèi)星激光通信終端設(shè)備具備不可修復(fù)性,因此針對(duì)空間環(huán)境條件下衛(wèi)星光通信終端壽命和可靠性研究是十分必要的。然而,迄今為止,針對(duì)衛(wèi)星光通信終端進(jìn)行可靠性研究還沒(méi)有公開(kāi)報(bào)道。本文首次針對(duì)此現(xiàn)狀,展開(kāi)衛(wèi)星光通信星上終端設(shè)備可靠性研究,主要進(jìn)行了以下工作:1、針對(duì)衛(wèi)星激光通信終端結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星光通信終端在軌運(yùn)行性能特點(diǎn),結(jié)合可靠性理論知識(shí),建立相應(yīng)任務(wù)可靠性模型。根據(jù)此模型,可簡(jiǎn)單地通過(guò)可靠度、失效率和平均故障時(shí)間(Mean Time To Fail,MTTF)等參數(shù)來(lái)描述系統(tǒng)及組件的可靠性,并且可以研究組件的可靠性和終端系統(tǒng)的可靠性的關(guān)系,為終端的可靠性計(jì)算奠定了理論基礎(chǔ)。2、為了研究激光通信終端中各組件的可靠性,將終端所用元器件按照其屬性劃分為光學(xué)系統(tǒng)元件、電學(xué)系統(tǒng)元件和機(jī)械平臺(tái)三種類(lèi)型。針對(duì)每個(gè)系統(tǒng)中的各個(gè)元件,分別建立器件損傷模型,并以此為基礎(chǔ)結(jié)合器件所處的溫度環(huán)境研究其固有可靠性,為計(jì)算終端可靠性提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3、以所有組件的固有可靠性模型和終端的任務(wù)可靠性模型為基礎(chǔ),可以進(jìn)行終端系統(tǒng)的任務(wù)可靠度函數(shù)研究。根據(jù)此函數(shù)結(jié)合可靠性理論知識(shí)可以對(duì)終端設(shè)備的使用壽命做出預(yù)估。為了解決終端系統(tǒng)可靠性較低的問(wèn)題,提出冗余設(shè)計(jì)解決方案并研究其提升效率。通過(guò)將本文研究方法推廣,可以研究終端的基本可靠性,這意味著本文的研究方法具有一定的普適性?xún)r(jià)值。4、以終端所處工作環(huán)境的分析為基礎(chǔ),對(duì)終端所用的器件進(jìn)行空間輻射環(huán)境下?lián)p傷分析。根據(jù)器件損傷的積累效應(yīng),利用數(shù)學(xué)方法研究輻射環(huán)境對(duì)終端組件可靠性的影響并進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)可以引入一個(gè)正態(tài)分布累積分布函數(shù)作為環(huán)境影響因子來(lái)描述器件可靠性的降低。基于器件輻射環(huán)境中退化和終端可靠性模型,可以研究終端系統(tǒng)在環(huán)境中的退化。本文建立了衛(wèi)星激光通信終端的可靠性模型,并以此為基礎(chǔ)研究了其任務(wù)可靠性和基本可靠性,以及空間環(huán)境對(duì)其終端可靠性的影響。為激光通信終端產(chǎn)品的使用提供了可靠性技術(shù)支持,也為未來(lái)星間和星間通信系統(tǒng)的可靠性評(píng)估提供了理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN929.1
【部分圖文】：

圖 1-2 某衛(wèi)星光通信星上終端結(jié)構(gòu)原理圖階段衛(wèi)星光通信已經(jīng)初步研發(fā)試驗(yàn)成功，正在逐漸產(chǎn)業(yè)化。作為一個(gè)商，該終端的維修代價(jià)極大，通常認(rèn)為是不可修復(fù)產(chǎn)品。所以需要很長(zhǎng)的此對(duì)終端的可靠性分析很有必要。本研究為評(píng)估衛(wèi)星光通信終端產(chǎn)品可了一種理論方法和技術(shù)支持，同時(shí)也為激光通信終端產(chǎn)品的使用提供了持。此外，本研究還為其他光機(jī)電設(shè)備的可靠性評(píng)估提供了一個(gè)例子。激光通信技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展國(guó)際上來(lái)看，激光通信技術(shù)的發(fā)展可以分為準(zhǔn)備時(shí)期和試驗(yàn)時(shí)期。在上，國(guó)際上一些國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行激光通信技術(shù)的探索。在這個(gè)階段，研究的集中在基礎(chǔ)理論的突破、基礎(chǔ)器件的發(fā)明與更新和終端的研制。之后，末進(jìn)入試驗(yàn)時(shí)期，各國(guó)開(kāi)始針對(duì)研發(fā)的終端設(shè)備進(jìn)行在軌試驗(yàn)驗(yàn)證。下國(guó)內(nèi)外角度介紹激光通信技術(shù)的發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文流星體和空間碎片屬于一種特別小概率發(fā)生的事件。航天運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，如果此時(shí)遇到微流星體或者空間碎片的碰撞，構(gòu)產(chǎn)生巨大的損傷，嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致航天器破裂或者解體。間環(huán)境對(duì)航天設(shè)備的作用是一種綜合效應(yīng)。如圖 1-3 所示。響；☆表示有一般影響。從 1-3 可以看出，針對(duì)航天設(shè)備，和輻射環(huán)境。真空對(duì)設(shè)備的影響可以通過(guò)設(shè)計(jì)進(jìn)行消除，小的事件，所以實(shí)際上這些因素對(duì)終端設(shè)備的影響比較小

圖 3-1 光學(xué)元件有限元模型1 所建立的模型進(jìn)行網(wǎng)格化劃分，一共劃分了，計(jì)算出總體在不同熱應(yīng)力條件下的熱形變結(jié)果圖 3-2 光學(xué)元件熱形變圖表 3-2 不同熱應(yīng)力條件下透鏡的形變量 25 30 40 50 3.07×10-50.0001 0.00026 0.0004

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本文編號(hào)：2827513