發(fā)布時間：2021-01-18 17:21

　　空間激光通信技術(shù)作為一種高速率的通信方式,已成為打破微波通信速率提高困難的瓶頸,實現(xiàn)衛(wèi)星海量數(shù)據(jù)高速傳輸極具發(fā)展前景的潛在通信手段。而激光通信粗跟瞄機構(gòu)作為承載光學(xué)通信系統(tǒng)的重要組成部分,是成功實現(xiàn)星間通信的前提。本文針對空間激光通信系統(tǒng)輕小型化的需求,開展了輕小型潛望式激光通信終端粗跟瞄機構(gòu)的設(shè)計與關(guān)鍵技術(shù)研究。通過查閱資料,分析小衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)所受空間環(huán)境約束影響,確立激光通信系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo),對比分析經(jīng)典的通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式,最終確定本文設(shè)計的激光通信粗跟瞄機構(gòu)形式為潛望式;從確立總體結(jié)構(gòu)、材料選型、軸系建立、零部件輕量化等方面對粗跟瞄機構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的輕小型化設(shè)計;結(jié)合系統(tǒng)所受空間熱力學(xué)環(huán)境的影響,完成了反射鏡組件的鏡面面形優(yōu)化設(shè)計,并進(jìn)行了反射鏡組件掃頻實驗與鏡面面形檢測試驗。分析影響潛望式激光通信系統(tǒng)指向精度的因素,建立誤差傳遞鏈路,完成光束傳輸數(shù)學(xué)模型的建立,用Matlab軟件對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行仿真,得到系統(tǒng)指向誤差與方位軸系晃動、俯仰軸系晃動之間的關(guān)系,確立方位軸系晃動與俯仰軸系晃動的誤差范圍,并完成實際軸系晃動量的檢測;針對粗跟瞄機構(gòu)的鎖緊/解鎖需求,設(shè)計了一種基于形狀記憶合金... 

【文章來源】：長春理工大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：75 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

LLCD計劃系統(tǒng)構(gòu)成

第1章緒論3如圖1.2所示。2016年8月，由于OCSD-A軟件模塊在上注升級后整星進(jìn)行了一次系統(tǒng)重啟，隨后姿控系統(tǒng)工作出現(xiàn)異常，而姿控系統(tǒng)是與激光通信實驗裝置鎖定的，因此這次在軌實驗中無法進(jìn)行激光通信的實驗。圖1.2Pathfinder衛(wèi)星2017年11月，Areocube-7B/C隨Cygus飛船到達(dá)國際空間站，2017年12月，Cygus飛船離開國際空間站，升軌到450km，隨后釋放Areocube-7B/C兩顆衛(wèi)星，衛(wèi)星機構(gòu)如圖1.3所示，激光通信載荷OCSD-B/C分別搭載于這兩顆衛(wèi)星上，OCSD-B/C載荷重量為360g，輸出功率為（2～4）W。2018年8月2日，Areocube-7B/C衛(wèi)星成功在軌進(jìn)行了100Mbps的激光下行鏈路測試，完成了立方星平臺的首次激光通信星地下行傳輸，在50Mbps傳輸速率下有25s比較穩(wěn)定地達(dá)到1e-6的誤碼率。a）b）圖1.3Aerocube-7B/C衛(wèi)星a）衛(wèi)星實物圖b）衛(wèi)星結(jié)構(gòu)圖2018年底，Areocube-11A/B雙星隨NASA的ElaNaXIX任務(wù)由RocketLab的Electron火箭送入太空，結(jié)構(gòu)如圖1.4所示。Areocube-11兩顆衛(wèi)星上都攜帶了激光通信載荷用于傳輸星上載荷在空間獲取的數(shù)據(jù)。Areocube-11A/B上搭載的激光通信載荷的指向關(guān)節(jié)為單軸機構(gòu)，配合衛(wèi)星自身旋轉(zhuǎn)可實現(xiàn)二維指向。

第1章緒論4圖1.4Areocube-11A/B衛(wèi)星2017年，NASA的SSTP項目批準(zhǔn)了一批新啟動項目，其中包括CLICK（CubesatLaserIntersatelliteCrosslink）[10]，該項目旨在用兩顆立方星在LEO軌道驗證星間激光通信技術(shù)，由UniversityofFlorida、MIT和NASA共同合作。MIT在2018年宣布，將基于在NODE(NanosatelliteOpticalDownlinkExperiment)項目上的載荷成果進(jìn)行設(shè)計，星間激光通信載荷為2U，搭載于6U衛(wèi)星平臺上，目標(biāo)是建立（10～855）km的星間距離內(nèi)20Mbps的全雙工激光通信，NODE系統(tǒng)布局如圖1.5所示。圖1.5NODE系統(tǒng)布局圖2）歐洲激光通信技術(shù)發(fā)展歐洲激光通信技術(shù)處于世界前沿，經(jīng)過多年的研究已經(jīng)初見成果，其中具有代表性國家有德國、法國等。2002年11月，由德國航天中心（DLR）資助的LCTSX項目正式啟動，主要是通過GEO與GEO、GEO與LEO、GEO與地面站間的激光鏈路驗證空間激光通信的可靠性。LCTSX系統(tǒng)的兩個激光通信終端LCTs為潛望式結(jié)構(gòu)終端，一個在2007年4月搭載在美國的LEO衛(wèi)星NFIRE上發(fā)射升空，另一個在2007年6月搭載德國的LEO衛(wèi)星TerraSAR-X上升空[11-12]，激光通信終端結(jié)構(gòu)如圖1.6所示，兩者在2008年2月成功進(jìn)行了國際上首次星間相干激光通信實驗，技術(shù)指標(biāo)如表1.2所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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[3]空間激光通信光學(xué)天線及粗跟蹤技術(shù)研究[D]. 鄢永耀.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2016
[4]多框架光電平臺控制系統(tǒng)研究[D]. 畢永利.中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所） 2004

碩士論文
[1]NiTi形狀記憶合金熱變形行為及變形機理的研究[D]. 于雪梅.沈陽工業(yè)大學(xué) 2019
[2]衛(wèi)星光通信用潛望式粗跟蹤轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)[D]. 龔文.長春理工大學(xué) 2019
[3]單反鏡式激光通信跟瞄系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 孟令臣.長春理工大學(xué) 2019
[4]機載光電平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計及分析[D]. 林宏旭.大連理工大學(xué) 2018
[5]微小型衛(wèi)星激光通信終端跟瞄機構(gòu)的研究[D]. 呂佳飛.長春理工大學(xué) 2017
[6]視頻相機反射鏡組件結(jié)構(gòu)設(shè)計及其膠結(jié)工藝研究[D]. 郭駿立.中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所) 2015



本文編號：2985338