单光子激光通信测距一体化系统设计

超导单光子探测技术能够实现光子量级极微弱光接收,是深空探测的关键技术之一,然而光子概率分布产生的脉冲抖动效应造成通信、测距性能恶化。对此,设计了基于脉冲位置调制(pulse position modulation,PPM)调制的单光子激光通信测距一体化系统。根据光子分布特性,提出了脉冲宽度压缩的PPM新波形,降低了脉冲抖动效应对通信可靠性、测距精度的影响。同时,研制了星载端与地面端原理样机,搭建了双向通信与同步转发测距试验验证平台。试验验证结果表明,同等接收功率(-53.2 dBm)条件下,采用1/4脉宽压缩比时,通信接收误码率从4.7×10^(-4)降至5×10^(-10),测距精度从23.61 cm提高至0.91 cm,实现了高可靠通信传输与高精度距离测量。

激光通信/测距一体化技术研究

介绍了激光通信和激光测距技术的优势,指出由于空间条件等的限制,激光通信和测距的复合需求不断增加,激光通信测距一体化技术将成为未来发展趋势。在此基础上,深入分析了国外激光通信测距一体化技术最新研究进展。然后,针对未来卫星远距离、高精度测距的需要,文章提出了在激光通信的基础上,通过设置特殊测距帧,实现激光通信和测距一体化的系统设计方案并进行了论述,为未来我国测控事业的发展提供了新型手段。文章最后对激光通信测距一体化技术的发展提出了建议。

基于码元同步环路的激光测距通信一体化算法优化研究

精密测距与高速通信一体化技术已发展成为星间激光链路的主要研究方向之一。为了探究基于空间激光通信系统的通信解调算法对测距性能的影响机理,根据现有的激光通信系统架构,分析了测距通信一体化系统的工作原理,搭建了基于码元同步的激光测距通信一体化系统模型,分析了基于Gardner同步环路信号跟踪系统的测距精度,并对鉴相算法进行了优化。理论和仿真证明,优化后的码元同步环能够同时实现码元同步判决和距离解算,并得到了4 dB的噪声容忍度提升,其测距方差主要与基带成型滤波参数、环路带宽、载噪比以及鉴相增益等因素有关。该算法简洁,不受载波相位影响,对高阶调制具有良好的兼容性,适用于空间激光链路系统,丰富了测距通信一体化理论,为后续一体化系统设计提供了仿真依据。