無線激光通信（Wireless Laser Communication,WLC）是一種利用激光束作為載體,在自由空間中實現(xiàn)信息傳輸?shù)臒o線通信技術(shù)。其中,捕獲、對準與跟蹤（Acquisition Pointing and Tracking,APT）系統(tǒng)是開展無線激光通信的前提,同時也是維持通信穩(wěn)定的保障。本文以相干光通信為背景,對APT系統(tǒng)展開了深入的研究,主要的工作內(nèi)容如下:1.開展了無信標光捕獲系統(tǒng)的研究,分析了不同捕獲模式和掃描方式的適用條件;在光鏈路建立過程中輔助利用射頻通信模塊進行兩個光通信終端之間控制指令的收發(fā),并針對該模塊帶來的通信延遲,設(shè)計了基于特征點計算掃描反向補償路徑的方法;在理論上分析了捕獲系統(tǒng)的性能指標,主要包括捕獲不確定區(qū)域、捕獲概率以及平均捕獲時間。2.針對遠距離無線激光通信對跟瞄精度的要求,在無信標光APT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上嵌入了高精度的執(zhí)行機構(gòu),實現(xiàn)高精度跟瞄;結(jié)合系統(tǒng)控制方式,在粗對準過程中使用增量式PID算法對執(zhí)行機構(gòu)的指向誤差進行抑制;設(shè)計了調(diào)焦系統(tǒng),在捕獲、對準過程中輔助以步進電機進行自動調(diào)焦控制,改變光斑尺寸。3.搭建了 10.2km、100km鏈路距... 

【文章來源】：西安理工大學陜西省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文主要內(nèi)容框架

無線激光通信APT系統(tǒng)概述92無線激光通信APT系統(tǒng)概述本章對無線激光通信系統(tǒng)進行了整體介紹，并對其工作原理進行了闡述。然后對APT系統(tǒng)工作流程進行了說明，并結(jié)合本文設(shè)計的APT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)的組成及各模塊功能加以說明。2.1無線激光通信系統(tǒng)構(gòu)成無線光通信終端是由激光器、光放大器、光學收發(fā)天線、探測器、調(diào)制\解調(diào)器、編碼\解碼器和APT子系統(tǒng)等組成，圖2-1為典型的無線激光通信系統(tǒng)框圖。圖2-1無線激光通信系統(tǒng)框圖Fig.2-1Blockdiagramofwirelesslasercommunicationsystem如圖2-1所示，無線激光通信可以看成是由發(fā)射端、接收端、APT子系統(tǒng)以及信道四部分組成。其中，發(fā)射端包括編碼器、調(diào)制器、激光器、光放大器、和發(fā)射天線。接收端包括接收天線、探測器、解調(diào)器以及解碼器。信道可分為大氣信道、室內(nèi)信道、紫外光散射信道、水下信道等[1]。無線激光通信的大致過程為，發(fā)射端將信源中需要傳輸?shù)囊曨l、語音等信號通過編碼器進行編碼，再通過調(diào)制器對其進行調(diào)制，并將已調(diào)信號加載到由激光器輸出的光載波上。隨后將已調(diào)制光束經(jīng)過光放大器進行功率放大，經(jīng)由發(fā)射天線對光束進行準直，以極小的發(fā)散角發(fā)送到信道中。APT子系統(tǒng)則是負責光通信鏈路的建立與維持。當光通信鏈路成功建立之后，接收端通過接收天線對空間光進行耦合，利用探測器將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，并通過解調(diào)器恢復出基帶信號，最終由解碼器得到原始基帶信號。2.2收發(fā)子系統(tǒng)收發(fā)子系統(tǒng)是實現(xiàn)無線激光通信的功能主體，主要包含發(fā)射機與接收機兩部分。2.2.1編碼/解碼器激光在信道中傳輸時會不可避免的受到噪聲的干擾，在一定程度上會降低通信系統(tǒng)的可靠性。所以就需要通過信道編碼來減小通信誤碼率。信道的編碼也稱為糾錯碼，是利用信號的冗余度完成糾錯功能，在傳輸?shù)臄?shù)

西安理工大學碩士學位論文12中，接收端探測器實時檢測光斑位置，一旦光斑漂移出設(shè)定閾值，則對位置偏差進行修正。如果外界因素影響較大，探測器內(nèi)失去目標光束，則需要從捕獲階段重新執(zhí)行。圖2-2APT系統(tǒng)工作流程圖Fig.2-2APTsystemworkflow2.3.2APT系統(tǒng)構(gòu)成本文設(shè)計的APT系統(tǒng)如圖2-3所示，系統(tǒng)主要由光束跟瞄執(zhí)行機構(gòu)、光束探測器與射頻輔助通信單元組成。圖2-3APT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2-3StructurediagramofAPTsystem(1)粗對準執(zhí)行機構(gòu)APT系統(tǒng)中的粗執(zhí)行機構(gòu)通常采用自由度較高的二維轉(zhuǎn)臺。二維轉(zhuǎn)臺中通常采用的

【參考文獻】：
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本文編號：3529197