空間光通信以其高傳輸速率、保密性強、抗干擾能力強、功耗小并且容易實現(xiàn)輕小型化等多個優(yōu)點,使得其在空間通信中的潛力遠遠大于空間微波通信。由于激光的發(fā)散角小,方向性高等特點,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準雙方并且穩(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,本文對空間激光通信中高精度光軸偏差檢測技術展開了研究。文中首先對國內(nèi)外空間激光通信的發(fā)展過程和所使用的捕獲、跟蹤、瞄準（ATP）系統(tǒng)進行了詳細的研究。分析了空間激光通信鏈路誤差的產(chǎn)生原因,得出了測量器件的測量誤差會造成系統(tǒng)控制誤差,探測器中的噪聲會造成光斑位置檢測誤差,這都會對望遠鏡的跟蹤精度造成影響。對于復合軸結構的ATP系統(tǒng),粗跟蹤過程中,伺服轉臺高低軸和方位軸的位置和速度等物理量是通過光電編碼器測量并反饋給粗跟蹤控制系統(tǒng)的,如果光電編碼器的測量精度不夠,則會對望遠鏡系統(tǒng)的隨動跟蹤精度和速度平穩(wěn)性造成影響;精跟蹤過程中,探測器中的噪聲會導致光斑質心位置的計算產(chǎn)生誤差,導致反饋給精跟蹤執(zhí)行機構的信息有誤,降低跟蹤精度。針對粗跟蹤系統(tǒng)中伺服轉臺單元所使用的絕對式光電編碼器進行了...

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學位級別】：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技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢
        1.2.1 歐洲
        1.2.2 美國
        1.2.3 日本
        1.2.4 中國
    1.3 光軸偏差檢測的國內(nèi)外現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要研究內(nèi)容及結構安排
        1.4.1 論文的主要內(nèi)容
        1.4.2 論文的結構安排
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
    2.4 通信體制與通信系統(tǒng)性能評價
        2.4.1 直接探測體制
        2.4.2 相干探測體制
        2.4.3 通信系統(tǒng)性能評價
        2.4.4 光軸偏差對通信系統(tǒng)的影響
    2.5 本章小結
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 光電編碼器細分技術的誤差分析
        3.4.1 細分誤差的成因
        3.4.2 細分誤差的影響
        3.4.3 細分誤差的數(shù)學推導
        3.4.4 細分誤差仿真分析
    3.5 光電編碼器細分誤差的補償算法
    3.6 實驗系統(tǒng)分析
    3.7 實驗數(shù)據(jù)采集
    3.8 實驗數(shù)據(jù)分析
    3.9 本章小結
第4章 基于QD的激光光斑位置探測技術
    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
        4.2.3 QD的光斑質心計算公式
    4.3 基于QD的光斑位置探測系統(tǒng)
    4.4 QD位置探測評價指標
        4.4.1 QD的位置分辨力
        4.4.2 QD的位置探測誤差
        4.4.3 QD的探測靈敏度
    4.5 QD位置探測精度的影響因素
    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
第5章 四象限探測器的噪聲抑制實驗
    5.1 引言
    5.2 硬件平臺搭建
        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 調制-Kalman濾波方法處理噪聲
    5.5 實驗結果與分析
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 論文工作總結
    6.2 論文創(chuàng)新工作
    6.3 未來工作展望
參考文獻
致謝
作者簡介及在學期間發(fā)表的學術論文與研究成果



本文編號：4046062