激光星间通信系统中光纤光栅滤波器

针对激光星间通信系统,提出了采用光纤光栅作为光滤波器以滤除背景光噪声.为了设计出高性能的光滤波器以满足激光星间通信系统的要求,研究了光滤波器的带宽对通信系统性能的影响.考虑多普勒频移,分析了通信系统的归一化信噪比与滤波器带宽的关系,用匹配滤波器的方法设计出光滤波器的最佳带宽.根据得到的最佳带宽,设计了符合要求的光纤光栅...     

基于二自由度机械式陀螺仪的稳态ATP系统研究

介绍了大气激光通信优点,以及捕获、跟踪、瞄准(ATP)关键技术。并对二自由度机械式陀螺仪系统进行分析,运用拉氏变换,得到转动的角度与转动惯量、外力矩、角动量的关系。设计出一种具有稳态功能的ATP系统,平台受抖动或冲击时,偏角小,接收信号光光轴几乎不变,适用于稳定性差工作平台。     

激光通信ATP精跟踪光斑探测相机

分析了激光通信ATP精跟踪系统中高精度光斑探测提取的需求,阐述了ATP精跟踪光斑探测相机设计思路以及光斑质心提取算法的硬件实现方法.根据激光通信ATP精跟踪系统所的需要性能参数研制了高性能光斑探测相机.通过测试验证了,当相机达到2.5 kHz的探测频率,光斑质心位置提取精度优于0.1像元.所以相机的性能能够满足ATP精跟踪系统所需的探测带宽和探测精度.     

滑模控制对激光通信ATP系统跟踪性能的改善

为提高激光通信捕获、跟踪、对准(ATP)系统粗精复合控制的跟踪精度,提出了指数趋近律的离散滑模控制方法.建立了ATP系统跟踪控制模型,设计了滑模控制器组成的精跟踪控制系统,对动态滞后跟踪性能进行仿真研究.结果表明,相对于频域设计法,滑模控制可增加系统的控制带宽,在较宽的范围内对粗跟踪系统产生的随机误差有较强的抑制能力.     

卫星激光通信技术与展望

卫星激光通信是解决星间通信“瓶颈”的最佳方法,本文研究了卫星激光通信的现状和关键技术,并给出了其发展的趋势。     

大气激光通信ATP系统设计及精跟踪子系统仿真

分析了影响大气激光通信ATP系统的环境因素,总结出ATP系统应该采用自适应光学系统和四象限体制来设计,并重点分析了精跟踪系统及给出MATLAB仿真.提出一套详细的设计方案,同时对于应用中的实际问题,提出相应的解决措施.     

激光干扰CCD图像对后期处理的影响

本文分析了跟踪瞄准系统常用的图像处理技术,证明了目前常用的滤波、检测等图像处理手段无法对激光主动干扰图像形成有效的控制。进行了固定式波门跟踪的干扰实验,实验结果验证了激光干扰CCD图像对跟踪瞄准系统能够实现有效干扰。     

地面大功率干扰源对导航星座星间链路的干扰分析

为了定量分析地面大功率干扰源对导航星座星间链路的影响程度,提出单星干扰解析模型,通过等效载噪比定量描述干扰强度,通过测距误差和通信误码率衡量干扰对单颗导航卫星的影响。根据导航星间链路的工作特点,对卫星受干扰导致整星座星地联合定轨及星间转发通信功能异常的原理进行分析。研究结果表明:星间链路系统具有较强的抗地面干扰的能力,地面单个大功率干扰源对星地联合定轨精度的影响小于厘米级,对星间转发通信的影响仅为部分卫星的链路传输代价增加以及直接干扰卫星一段时间内的通信异常。     

卫星激光通信光束控制中的迟滞建模与补偿

为保证卫星激光通信的链路稳定,需要将接收的光束始终控制在通信中心点.由于压电陶瓷驱动的快速倾斜镜具有高刚度和快速响应等特点,作为执行机构广泛应用于卫星激光通信的精跟踪系统.但是压电陶瓷本身具有迟滞特性,给精跟踪系统的闭环控制带来了难题.传统的处理方法是在精跟踪系统内部增加一层闭环控制使快速倾斜镜达到线性化的目的,但这会极大地降低精跟踪系统的带宽.通过对快速倾斜镜结构进行分析,我们发现可以利用对称迟滞模型对其迟滞特性进行建模,进一步提出了一种基于Madelung规则的对称迟滞建模与补偿方法,能够精确地描述和补偿快速倾斜镜的迟滞特性,有效地提升光束控制带宽,从而提高通信链路的稳定性.理论仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性.     

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

二维跟踪指向镜结构设计与分析

根据二维跟踪指向镜的系统组成,从摆镜设计、U形架设计和轴系设计三个方面阐述了空间激光通信光学系统前端的二维指向镜的机械结构设计。通过对转矩及轴系精度的分析,验证了设计的合理性,作为二维跟踪指向镜的模样设计,达到了预期的设计目标。     

无线激光通信APT系统的研究

利用激光在无线信道中的传输特性和无线通信对APT的要求,研制了新型的APT系统,并分析了系统每一部分的工作原理;为实现光束的捕获、跟踪和对准,设计了特定的工作流程和相应的跟踪算法,利用四象限探测器进行信号的处理,说明了该系统的合理性.     

基于卫星协作的空间信息传输技术研究综述

随着人们对空间信息高速传输的需求与日俱增,基于卫星协作的空间通信网络被广泛用于远洋通信、紧急救援、航天器跟踪、深空探测等领域。针对网络结构复杂、拓扑动态、传输质量不稳定等特性,以及由此产生的传输时延长、误码率高、连通性差等问题,从网络架构、协作策略、工作频段等3个方面对基于卫星协作的空间信息传输技术进行了研究与展望。从网络架构来看,未来空间通信网络正逐渐走向多层立体化网络,结构将向更为灵活的空间自组织网状网络结构演变;从网络构成要素来看,具有星间链路和星上处理功能的协作卫星将日益成为未来空间通信网络的最基本且最重要的构成要素。同时,通过分析不同的协作策略以及工作频段可以看出：基于高频段的空间信息自适应传输及跨层联合优化将会成为保障空间信息可靠有效传输的主要手段,也将是实现未来空天地一体化通信的重要技术途径。     

空间信息网中的FSO/RF通信技术

 空间信息网是以多种空间平台（如同步卫星或中、低轨道卫星、平流层浮空器及有人或无人驾驶飞行器等）为载体,实时获取、传输和处理空间信息的网络系统。由于其节点种类多,通信链路状态相对复杂。调研了空间信息网通信链路传输技术,分析了空间信息网中微波射频通信（RF）、自由空间光通信（FSO）和FSO/RF混合通信技术。分析表明,星-星链路适合FSO通信,但对于受天气影响严重或定位困难的其他类型链路,FSO/RF混合通信更具有优势。提出了空间信息网中基于大数据预测的FSO/RF自适应切换通信技术的开放思路。     

卫星光通信瞄准控制系统的故障树分析

瞄准、捕获和跟踪(PAT)技术是卫星光通信中的关键技术之一,对PAT子系统进行有效的状态监测与故障诊断具有十分重大的意义.针对PAT子系统中瞄准控制系统的故障诊断问题进行了研究.以电机转动异常这一故障为顶事件建立了故障树,并运用数学方法对其进行了定性与定量分析.应用表明,故障树分析法运用于瞄准控制系统故障诊断是可行的.     

基于Wi-Fi与xDSL的矿井应急救援多媒体综合通信系统设计及应用

针对井下有线通信系统铺设困难和无线通信系统易受井下空间约束、带宽衰减快、传输距离短的缺点,设计了一套基于有线xDSL和无线Wi-Ei协议的多媒体综合通信系统。经过验证,该系统传输速率高,通信距离长,适合井下多种数据实时融合通信的需要,是煤矿应急救援的综合通信中重要的信息平台之一。