空間光通信以其高傳輸速率、保密性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、功耗小并且容易實(shí)現(xiàn)輕小型化等多個(gè)優(yōu)點(diǎn),使得其在空間通信中的潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空間微波通信。由于激光的發(fā)散角小,方向性高等特點(diǎn),使其不能像空間微波通信那樣大面積覆蓋,只能通信兩端精密對(duì)準(zhǔn)雙方并且穩(wěn)定跟蹤,這樣才能夠接收到覆蓋范圍較小的激光所攜帶的信息。正是在這樣的背景之下,本文對(duì)空間激光通信中高精度光軸偏差檢測(cè)技術(shù)展開(kāi)了研究。文中首先對(duì)國(guó)內(nèi)外空間激光通信的發(fā)展過(guò)程和所使用的捕獲、跟蹤、瞄準(zhǔn)（ATP）系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。分析了空間激光通信鏈路誤差的產(chǎn)生原因,得出了測(cè)量器件的測(cè)量誤差會(huì)造成系統(tǒng)控制誤差,探測(cè)器中的噪聲會(huì)造成光斑位置檢測(cè)誤差,這都會(huì)對(duì)望遠(yuǎn)鏡的跟蹤精度造成影響。對(duì)于復(fù)合軸結(jié)構(gòu)的ATP系統(tǒng),粗跟蹤過(guò)程中,伺服轉(zhuǎn)臺(tái)高低軸和方位軸的位置和速度等物理量是通過(guò)光電編碼器測(cè)量并反饋給粗跟蹤控制系統(tǒng)的,如果光電編碼器的測(cè)量精度不夠,則會(huì)對(duì)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)的隨動(dòng)跟蹤精度和速度平穩(wěn)性造成影響;精跟蹤過(guò)程中,探測(cè)器中的噪聲會(huì)導(dǎo)致光斑質(zhì)心位置的計(jì)算產(chǎn)生誤差,導(dǎo)致反饋給精跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信息有誤,降低跟蹤精度。針對(duì)粗跟蹤系統(tǒng)中伺服轉(zhuǎn)臺(tái)單元所使用的絕對(duì)式光電編碼器進(jìn)行了...

【文章頁(yè)數(shù)】：131 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景和研究意義
    1.2 空間激光通信及ATP技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)
        1.2.1 歐洲
        1.2.2 美國(guó)
        1.2.3 日本
        1.2.4 中國(guó)
    1.3 光軸偏差檢測(cè)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
        1.4.1 論文的主要內(nèi)容
        1.4.2 論文的結(jié)構(gòu)安排
第2章 空間激光通信中ATP系統(tǒng)概述與鏈路分析
    2.1 引言
    2.2 ATP系統(tǒng)概述
        2.2.1 ATP系統(tǒng)基本組成
        2.2.2 ATP系統(tǒng)工作原理
        2.2.3 ATP系統(tǒng)中的光軸偏差檢測(cè)器件
    2.3 空間激光通信鏈路誤差分析
        2.3.1 鏈路誤差的產(chǎn)生原因
        2.3.2 鏈路誤差描述指標(biāo)
    2.4 通信體制與通信系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)
        2.4.1 直接探測(cè)體制
        2.4.2 相干探測(cè)體制
        2.4.3 通信系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)
        2.4.4 光軸偏差對(duì)通信系統(tǒng)的影響
    2.5 本章小結(jié)
第3章 光電編碼器的工作原理及誤差分析
    3.1 引言
    3.2 光電編碼器的分類與比較
    3.3 光電編碼器的工作原理
    3.4 光電編碼器細(xì)分技術(shù)的誤差分析
        3.4.1 細(xì)分誤差的成因
        3.4.2 細(xì)分誤差的影響
        3.4.3 細(xì)分誤差的數(shù)學(xué)推導(dǎo)
        3.4.4 細(xì)分誤差仿真分析
    3.5 光電編碼器細(xì)分誤差的補(bǔ)償算法
    3.6 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分析
    3.7 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集
    3.8 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析
    3.9 本章小結(jié)
第4章 基于QD的激光光斑位置探測(cè)技術(shù)
    4.1 引言
    4.2 QD的基本工作原理
        4.2.1 QD的基本外形
        4.2.2 QD的光生伏特效應(yīng)
        4.2.3 QD的光斑質(zhì)心計(jì)算公式
    4.3 基于QD的光斑位置探測(cè)系統(tǒng)
    4.4 QD位置探測(cè)評(píng)價(jià)指標(biāo)
        4.4.1 QD的位置分辨力
        4.4.2 QD的位置探測(cè)誤差
        4.4.3 QD的探測(cè)靈敏度
    4.5 QD位置探測(cè)精度的影響因素
    4.6 線性離散Kalman濾波系統(tǒng)濾波方法
        4.6.1 線性離散Kalman濾波原理
        4.6.2 Kalman濾波參數(shù)處理
    4.7 本章小結(jié)
第5章 四象限探測(cè)器的噪聲抑制實(shí)驗(yàn)
    5.1 引言
    5.2 硬件平臺(tái)搭建
        5.2.1 模擬放大和濾波電路
        5.2.2 后端處理電路
        5.2.3 光路搭建
    5.3 傳統(tǒng)方法處理噪聲
    5.4 調(diào)制-Kalman濾波方法處理噪聲
    5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    5.6 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 論文創(chuàng)新工作
    6.3 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號(hào)：4046062