激光测风雷达折射式收发同轴光学天线设计

为了提高光学系统的环境适应性,采用光机结合被动消热差的方法,设计消热差的折射式收发同轴光学天线。利用ZEMAX软件仿真分析了工作距离为50m^3000m、环境温度为-45℃~65℃范围内所设计天线的像质情况;搭建实验平台,测试实际光斑质量,并对仿真结果进行了实验验证。结果表明,天线在探测范围内波像差小于0.25λ,光学质量接近衍射极限,在环境温度变化范围内光斑90%的能量集中在最大相干长度内,且各视场能量分布均匀。该研究为天线的光学参量和结构参量合理化设计提供了理论依据。

近距离收发同轴激光测距精度研究

脉冲激光测距精度是影响二维激光扫描成像质量的重要因素,研究近距离条件下收发同轴系统中的脉冲激光测距技术对提高二维激光扫描成像质量具有重要意义。通过仿真计算分析了脉冲激光测距的精度与回波能量的关系,提出了二维激光扫描成像光学系统的基本设计方案。在室内距离下,提出了在收发同轴光学系统中,到达探测器的激光回波能量相对于距离的非线性关系,计算并得到了激光回波能量相对于距离的非线性关系曲线。最后,基于实测数据对激光回波能量与距离的非线性关系进行实验验证,分析该非线性关系对激光测距精度的影响。论文的研究对设计、完善近距离条件下激光测距光学系统具有重要价值。

快速升空基站无人机机载激光传输技术

针对无网络环境中的大容量通信基站快速部署的应用需求,研究基于无人机机载激光传输技术实现升空基站与地面网络宽带互联。为克服搭载平台随机运动特性与强振动环境,采用自动瞄准与多级协同稳定跟踪技术实现激光传输天线快速扫描捕获和精确对准,满足光通信链路与升空基站的快速灵活接入需求。并针对小型无人机负载能力有限的特征,采用收发同轴设计与非对称光学系统,降低设备体积重量。然后,通过飞行试验验证快速部署升空基站无人机机载激光传输技术方案的可行性。

一种无人机机载激光通信设备的研制

针对抗干扰、大容量无线中继通信需求,设计了一种无人机机载激光通信设备用于激光中继通信,并对其实现和试验情况进行详细介绍。该设备采用了小口径接收、发射光路发散角自适应调节、信号光收发同轴和全向自动扫描捕获跟踪等技术。通过大量试验对无人机机载激光通信的可行性进行了验证,结果表明:该设备具有体积小、功耗低、扫描捕获跟踪效率高、通信链路建立时间短和传输稳定等优点。