星间光通信精跟踪系统的模糊自整定PID控制及仿真实验

在星间光通信技术中,精跟踪系统对于整个光通信链路的建立和保持至关重要。本文针对精跟踪系统的被控对象——快速反射镜建模得出传递函数,在此基础上进行参数辨识而得出完整的数学模型。采用模糊自整定PID控制器来优化控制效果,提升对扰动的抑制能力。通过Simulink仿真实验对二者的控制性能进行了对比,并在仿真过程中加入扰动量以试验二者的鲁棒性。仿真实验结果表明:模糊自整定PID控制器在精跟踪系统的控制过程中有显著的扰动抑制能力。

星间光通信中振动抑制的研究

星间光通信是极具前景的空基通信方式。通信双方光束的捕获 ,对准和跟踪为星间光通信必须解决的关键技术之一。光通信终端作为卫星的有效载荷 ,受到卫星平台及空间环境的影响。本文首先概要地说明了星间光通信对准和跟踪系统的设计要求 ,分析了卫星平台振动 ,给出了典型的振动功率谱密度 ,可行的扰动抑制方法和 APT系统的设计。最后设计了跟踪子系统 ,对其扰动抑制性能进行仿真。

星间光通信中压电偏转系统控制算法研究

针对星间光通信中压电偏转系统通道间强耦合和系统状态量无法得到的问题,提出了分散式李亚普诺夫自适应控制系统。该系统采用分散式控制技术,引入非线性和参数漂移误差项,使通道间耦合作用动力学模型更加精确,增加自适应反馈和自适应前馈控制项,以提高控制自适应性和跟踪精度,并结合李亚普诺夫稳定性理论确定各自适应参数以保证系统的稳定性。仿真结果表明了该控制器可有效提高跟踪精度,抑制通道间耦合和卫星平台振动,从而证明了本文所提出控制方案的有效性和可靠性。

星间光通信复合轴跟踪结构性能和误差抑制能力分析

在星间激光通信系统中,捕获、跟踪和瞄准(Acquisition Tracking and Pointing,ATP)技术是一项关键技术,ATP系统的跟踪瞄准精度对整个通信的成功与否起着至关重要的作用。主要对星间通信的复合轴跟踪进行了分析。首先介绍了星间光通信的概念和用激光实现星间通信的优点,然后分析了复合轴跟踪结构的特点,给出了复合轴跟踪控制系统的视场匹配关系和性能分析,最后采用仿真对比得出选择合适的粗、精跟踪带宽和带宽比对系统误差有突出抑制能力的结论。

星间光通信中的瞄准、捕获和跟踪

星间光通信是以激光作为信息载体并在太空飞行器间或太空飞行器与地球站间传输的通信方式,其具有无线通信所无法比拟的优点,在星间通信中具有重要作用。由于卫星光通信的光束很窄(μrad量级),传输距离又在几万公里以上且自身存在振动和相对高速运动,因此自动瞄准、捕获和跟踪(PAT)技术成为了星间光通信的关键技术之一。分析了影响星间光通信中捕获、瞄准和跟踪的因素,着重探讨了其工作的一般过程和方法。

星间光通信系统中多样化波前畸变的小波重构

用小波变换方法对星间光通信中的多样化波前畸变进行重构,并分析了小波重构方法的两项参考指标:重构精度和重构算法复杂度。基于对这两项指标的综合考虑,提出一种最优小波基函数的选取方法。仿真数据表明,利用最优小波基函数选取方法对波前畸变进行重构,较之传统的Zernike多项式拟合方法,具有重构精度高且计算量小的特点。

PID算法对星间光通信ATP子系统跟踪控制带宽的影响研究

研究了PID算法对星间光通信ATP子系统跟踪控制带宽的影响,以尽可能的优化系统结构提高系统的跟踪性能,对实际ATP系统的工程化提供必要的理论依据。

星间光通信中快速捕获技术研究

针对卫星光通信系统的无信标光捕获中信号光束散角小、捕获难度大的问题,提出在光通信终端的捕获、跟踪和瞄准子系统中采用超前瞄准镜作为扫描执行机构进行扫描捕获。对捕获过程中的各个因素进行了理论建模,特别对步进扫描和连续扫描两种捕获模式分别进行了分析,并对不确定区域进行了优化设计以减小捕获时间。

应用于星间光通信系统的光发送机的设计

根据自由空间光通信的特点 ,在理论分析和数值仿真的基础上提出了适用于星间光通信的长波长光发送机方案 .针对星间光通信对误码率的要求分析了大信号、高泵浦功率条件下 EDFA中放大的自发辐射 ( ASE)对系统信噪比增益的影响并通过计算给出了在

高速长波长星间光通信中掺铒光纤放大器应用的理论研究

提出了一个增益自动控制的级联 EDFA系统 ,通过对掺铒光纤光放大理论模型的数值模拟 ,论证了它在高速长波长星间光通信系统中应用的可行性。同时进一步分析了在大信号、高泵浦功率条件下高速光脉冲信号放大过程中的各种畸变特性以及放大的自发辐射对系统信噪比增益的影响。

星间光通信中的APT技术及其控制系统

APT(AcquisitionPointingandTracking)技术是星间光通信的关键技术。介绍了该技术中的扫描、捕获、指向、跟踪过程及其控制系统。重点论述了实现跟踪的困难性,相应地介绍了一种有效的扰动抑制控制系统。

星间激光通信发射终端耦合单元的研究

针对星间光通信系统的要求,采用一种新型的半导体激光耦合方案,用前后正交的非球面柱面透镜准直半导体激光束,再经渐变折射率(graduated refractive index,GR IN)自聚焦透镜聚焦,把光束耦合入单模光纤。就此耦合单元,对耦合效率随半导体激光器的位置偏离及角度偏移进行了研究,在光纤尾纤处测得了输出功率随驱动电流的变化关系,单模运行的半导体激光二极管经耦合后的出纤功率可以达到80mW。结果表明,耦合效率随位置偏离及角度偏移的变化灵敏度都不高,这可以满足星间光通信的要求。

星间相干光通信技术的发展历程与趋势

对星间相干光通信体制和IM/DD体制进行了对比分析,总结了相干体制应用于卫星光通信的优势。介绍了国内外星间相干光通信的研究历程、目前的技术水平和发展趋势。

星间激光通信中背景光影响与抑制的研究

提出了宽谱背景光对光通信终端影响的概念,并针对通信子系统提出了解决的办法。

卫星光通信复合轴跟瞄控制方法研究

提出了用复合轴瞄准控制方法实现卫星光通信跟瞄控制 ,以提高卫星光通信中跟瞄系统的性能。提出了粗瞄和精瞄系统的模型 ,并分别设计了控制器。在此基础上 ,建立了一套跟瞄控制模拟系统。结果表明 ,所设计制作的跟瞄模拟系统在跟踪的匀角速率运动时的最大跟踪角度偏差仅为 14 μrad。

空间激光通信及应用

简单回顾了空间激光通信的发展历史,阐述了空间激光通信系统的组成、工作原理和主要的关键技术。介绍了国际上几个空间光通信发展的前沿国家(或地区)和国内开展空间激光通信研究的进展情况,分析了空间激光通信的应用前景和发展趋势。

自由空间激光通信技术发展趋势分析

根据不同的应用背景,将自由空间光通信技术分为星间光通信、星地光通信和地面无线光网三大类,分别概述了三种自由空间光通信技术的主要特点和近期发展概况。分析了自由空间光通信系统中信号激光波长和束散角选择等关键问题,对该项技术今后的发展方向作了评述。

光通信 其他

TN929.12 2005010646 采用CCD的空间光通信光斑位置提取重心算法的分析及实验=Analysis and experiment of CCD-applied spatial optical communications light spot position locating gravity center calculation[刊。

星间相干光通信中的光学锁相环

在相干体制下,二进制相移键控(BPSK)信号调制的零差接收机可实现理论上的最高灵敏度,是星间相干光通信的研究和应用重点。零差接收机要求本振波和信号波严格相位同步,常用的相位同步技术是光学锁相环(OPLL)。阐述了光学锁相环的基本原理,介绍了近20年来光学锁相环的发展,在此基础上总结了各种类型锁相环的性能和适用范围。回顾了欧洲国家在星间相干光通信计划中通信终端使用光学锁相环的情况。最后对光学锁相环技术进行了总结,对该技术的前景进行了展望。

卫星振动对星间光码分多址系统性能的影响

卫星振动是影响星间光CDMA通信系统性能的一个重要因素.考虑多用户干扰、背景光噪音、热噪音、接收机噪音和卫星振动,给出了基于PPM信号格式的星间二维光CDMA通信系统的系统模型.采用数值分析的方法,详细分析了卫星振动对该系统误码率性能的影响.结果表明,码速率、通信波长和卫星振动都会影响星间二维光CDMA通信系统的误码率性能.当卫星振动标准偏差σ≤4×10-7时,卫星振动对系统误码率性能的影响较小;当卫星振动标准偏差σ≥1.2×10-6,卫星振动对系统误码率性能的影响很大,得到的误码率难以满足系统的通信要求,需要采用卫星振动抑制或补偿等技术提高星间二维光CDMA通信系统的误码率性能.