卫星光通信捕获跟踪技术研究
发布时间：2022-10-30 18:27
卫星激光通信的通信速率高、保密性强,具有十分广阔的应用前景。然而大容量、高可靠卫星光通信链路的构建依赖于两卫星光通信终端间持续的对准,这给卫星光通信终端的捕获、跟踪和瞄准（Acquisition,Tracking and Pointing,ATP）系统提出了苛刻的要求。捕获是建立和恢复光通信链路的前提,同时光通信链路的保持又需要实现高精度稳定的跟踪。本文正是在这样的背景需求下,开展捕获技术和高精度稳定跟踪技术的研究,为ATP终端的研制奠定技术基础。首先分析了卫星光通信ATP系统的基本原理和工作过程等,为后续捕获和提高系统跟瞄精度的研究奠定理论基础。根据ATP系统的结构组成,分析了ATP系统的复合轴控制结构,推导了复合轴控制系统的闭环传递函数和误差传递函数,表明复合轴控制系统的稳定性由粗、精跟踪系统的稳定性共同决定,而复合轴ATP系统的最终精度由精跟踪系统的精度决定。另外还分析了ATP系统建立光通信链路的过程和ATP系统的链路预算方法,根据系统的链路方程可以评估系统对ATP系统跟瞄精度指标的要求,从而开展ATP系统的具体设计。论文还研究了ATP系统的跟瞄误差,为捕获和稳定跟踪方案的确定提...
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 卫星光通信概述
1.2 课题研究背景及意义
1.3 卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.3.1 国外卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.3.2 国内卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.4 本文研究内容及章节安排
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文章节安排
2 卫星光通信ATP系统概述
2.1 引言
2.2 卫星光通信ATP系统简介
2.2.1 ATP系统结构组成
2.2.2 ATP系统控制结构
2.3 ATP系统建立光通信链路过程
2.4 ATP系统链路预算
2.5 本章小结
3 ATP系统跟瞄误差研究
3.1 引言
3.2 跟瞄误差源分析
3.2.1 探测器误差
3.2.2 动态跟踪误差
3.2.3 卫星平台振动抑制残差
3.3 跟瞄误差数学模型
3.4 减小跟瞄误差影响的系统优化设计
3.4.1 接收信号模型
3.4.2 链路可靠性定义
3.4.3 无静态偏置误差的系统优化设计
3.4.4 有静态偏置误差的系统优化设计
3.5 本章小结
4 卫星光通信捕获技术研究
4.1 引言
4.2 捕获方案
4.3 捕获策略理论分析
4.3.1 捕获方式分析
4.3.2 多场扫描分析
4.3.3 扫描方式分析
4.3.4 捕获方式分析及捕获时间优化设计
4.3.5 系统参数对平均捕获时间的影响研究
4.4 捕获过程仿真分析
4.4.1 Monte Carlo方法简介
4.4.2 捕获仿真模型
4.4.3 捕获仿真结果分析
4.5 捕获过程实验研究
4.6 本章小结
5 卫星光通信平台振动抑制技术研究
5.1 引言
5.2 卫星平台振动来源与特性分析
5.3 基于精跟踪系统的振动抑制方法
5.4 基于Youla参数化的自适应反馈控制算法
5.5 精跟踪系统控制方法实验验证
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 论文主要创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星光通信技术发展及其影响因素分析[J]. 曹馨蕾,林澄清,黄东海,杨斌,宋莉. 中国西部科技. 2014(02)
[2]空间激光通信技术最新进展与趋势[J]. 张靓,郭丽红,刘向南,林一,卢满宏. 飞行器测控学报. 2013(04)
[3]海洋二号卫星工程研制及在轨运行简介[J]. 张庆君,张健,张欢,王睿,贾宏. 中国工程科学. 2013(07)
[4]欧洲SILEX计划及后续空间激光通信技术发展[J]. 郭永富,王虎妹. 航天器工程. 2013(02)
[5]复合轴精密跟踪技术的应用与发展[J]. 马佳光,唐涛. 红外与激光工程. 2013(01)
[6]海洋-2卫星及其应用[J]. 张欢,王睿,贾旭,田贺祥,贾宏. 国际太空. 2012(09)
[7]机载光通信复合轴光路优化设计和跟瞄技术研究[J]. 吕春雷,佟首峰,宋延嵩. 光子学报. 2012(06)
[8]深空激光通信系统方案设计和视轴对准技术研究[J]. 吕春雷,佟首峰,姜会林. 光通信技术. 2012(04)
[9]星间光通信中跟踪控制技术及发展[J]. 许东霞,李生民,梁德胜,孙旭霞. 光通信技术. 2012(03)
[10]深空光通信链路特性分析及功率预算[J]. 詹伟达,李洪祚,王志坚,唐雁峰,刘仁成. 空军工程大学学报(自然科学版). 2011(05)
博士论文
[1]无线激光通信中ATP关键技术研究[D]. 温涛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]空间光通信ATP跟瞄误差分析及控制[D]. 王进.电子科技大学 2006
[2]舰艇紫外光通信系统顶层设计和技术研究[D]. 孙剑平.国防科学技术大学 2005
本文编号：3699263
【文章页数】：104 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
1.1 卫星光通信概述
1.2 课题研究背景及意义
1.3 卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.3.1 国外卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.3.2 国内卫星光通信及其捕获跟踪技术发展概况
1.4 本文研究内容及章节安排
1.4.1 本文主要研究内容
1.4.2 本文章节安排
2 卫星光通信ATP系统概述
2.1 引言
2.2 卫星光通信ATP系统简介
2.2.1 ATP系统结构组成
2.2.2 ATP系统控制结构
2.3 ATP系统建立光通信链路过程
2.4 ATP系统链路预算
2.5 本章小结
3 ATP系统跟瞄误差研究
3.1 引言
3.2 跟瞄误差源分析
3.2.1 探测器误差
3.2.2 动态跟踪误差
3.2.3 卫星平台振动抑制残差
3.3 跟瞄误差数学模型
3.4 减小跟瞄误差影响的系统优化设计
3.4.1 接收信号模型
3.4.2 链路可靠性定义
3.4.3 无静态偏置误差的系统优化设计
3.4.4 有静态偏置误差的系统优化设计
3.5 本章小结
4 卫星光通信捕获技术研究
4.1 引言
4.2 捕获方案
4.3 捕获策略理论分析
4.3.1 捕获方式分析
4.3.2 多场扫描分析
4.3.3 扫描方式分析
4.3.4 捕获方式分析及捕获时间优化设计
4.3.5 系统参数对平均捕获时间的影响研究
4.4 捕获过程仿真分析
4.4.1 Monte Carlo方法简介
4.4.2 捕获仿真模型
4.4.3 捕获仿真结果分析
4.5 捕获过程实验研究
4.6 本章小结
5 卫星光通信平台振动抑制技术研究
5.1 引言
5.2 卫星平台振动来源与特性分析
5.3 基于精跟踪系统的振动抑制方法
5.4 基于Youla参数化的自适应反馈控制算法
5.5 精跟踪系统控制方法实验验证
5.6 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文工作总结
6.2 论文主要创新点
6.3 后续工作展望
参考文献
作者简介及在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]卫星光通信技术发展及其影响因素分析[J]. 曹馨蕾,林澄清,黄东海,杨斌,宋莉. 中国西部科技. 2014(02)
[2]空间激光通信技术最新进展与趋势[J]. 张靓,郭丽红,刘向南,林一,卢满宏. 飞行器测控学报. 2013(04)
[3]海洋二号卫星工程研制及在轨运行简介[J]. 张庆君,张健,张欢,王睿,贾宏. 中国工程科学. 2013(07)
[4]欧洲SILEX计划及后续空间激光通信技术发展[J]. 郭永富,王虎妹. 航天器工程. 2013(02)
[5]复合轴精密跟踪技术的应用与发展[J]. 马佳光,唐涛. 红外与激光工程. 2013(01)
[6]海洋-2卫星及其应用[J]. 张欢,王睿,贾旭,田贺祥,贾宏. 国际太空. 2012(09)
[7]机载光通信复合轴光路优化设计和跟瞄技术研究[J]. 吕春雷,佟首峰,宋延嵩. 光子学报. 2012(06)
[8]深空激光通信系统方案设计和视轴对准技术研究[J]. 吕春雷,佟首峰,姜会林. 光通信技术. 2012(04)
[9]星间光通信中跟踪控制技术及发展[J]. 许东霞,李生民,梁德胜,孙旭霞. 光通信技术. 2012(03)
[10]深空光通信链路特性分析及功率预算[J]. 詹伟达,李洪祚,王志坚,唐雁峰,刘仁成. 空军工程大学学报(自然科学版). 2011(05)
博士论文
[1]无线激光通信中ATP关键技术研究[D]. 温涛.国防科学技术大学 2006
硕士论文
[1]空间光通信ATP跟瞄误差分析及控制[D]. 王进.电子科技大学 2006
[2]舰艇紫外光通信系统顶层设计和技术研究[D]. 孙剑平.国防科学技术大学 2005
本文编号：3699263
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3699263.html