提高卫星光通信扫描捕获概率的方法研究

在相同的外部环境和系统参数条件下,捕获扫描方式的选择直接影响卫星间光通信终端的捕获性能。粗瞄误差是确定捕获扫描方案过程中的首要考虑因素,通常假设为水平俯仰对称高斯分布,这时螺旋扫描为最佳扫描方式。在实际卫星平台姿态控制过程中,姿态误差在各个转动轴方向上的分布一般是不对称的,进而造成粗瞄误差分布的不对称,仍采用螺旋方式扫描可能效率较低。因此,通过理论分析和Monte Carlo仿真重新分析了捕获扫描方式的选择问题,提出了针对具体星上环境条件采用不同扫描方式的新结论。在卫星光通信的链路建立过程中,粗瞄误差不对称度较高时,同样的扫描时间限制内分行扫描可以获得更高的捕获概率。     

光电目标快速捕获系统设计及其实验研究

在空间光通信系统中,终端平台目标光的捕获技术是通信链路建立的一项关键技术。考虑到传统的扫描捕获方式,系统捕获概率低、且耗时长,不利于通讯系统链路建立,因此提出采用GPS 进行目标快速定位,搭配水平和俯仰基准传感器,利用GSM 网进行无线传输,进而辅助APT 系统完成目标捕获的终端技术,并建立了目标快速捕获系统。基于该系统开展了多项实验研究,结果表明:对于固定点捕获,概率可达100%;对于模拟目标运动捕获,当模拟转速增大时,捕获平均时间增大,捕获概率降低,但仍然能维持在60%之上;对于低速动态捕获,也能较好地完成系统链路建立需求。     

基于单片机的光电目标快速捕获系统设计

在空间光通信系统中,终端平台目标光的捕获技术是通信链路建立的一项关键技术。对于传统的扫描捕获方式,由于探测器等各种误差存在以及不确定区域的影响,导致系统捕获概率较低,且时间较长,最终导致空间光通信系统链路建立困难。基于此,提出采用GPS辅助APT系统完成目标捕获,并建立目标快速捕获系统,系统以Cortex-M3单片机为控制核心,采用GPS进行目标快速定位,搭配水平和俯仰基准传感器,利用GSM网进行无线传输。采用该系统进行了固定点捕获实验,结果验证了上述方法的有效性。     

星地激光通信链路瞄准角度偏差修正及在轨验证

在我国首次星地激光通信链路地面捕获实验初期,由于激光通信终端地面光机装调和整星安装过程中存在的系统误差,在瞄准过程中存在8mrad的瞄准角度偏差,且平均捕获时间大于40s,严重影响星地光通信链路捕获性能。基于此,利用立方棱镜坐标系为桥梁,建立了基于坐标变换的卫星本体坐标系与终端基准坐标系的修正变换矩阵,通过地面坐标系测量,最终对光束瞄准角度偏差进行了有效补偿。海洋二号卫星在轨实测结果表明,星地激光通信链路的瞄准偏差由最初的8mrad减小为0.8mrad,捕获扫描范围显著缩小,链路平均捕获时间由最初的40s减小到小于5s,明显优于国外同类型终端在轨实验性能,对卫星激光通信链路捕获性能的提高具有重大意义。     

星间光通信无信标捕跟瞄技术

无信标捕跟瞄技术以通信光为信标光,无需额外的信标光激光器,在重量和功耗受限的卫星光通信应用中更具优势。针对低轨小卫星平台星间光通信,对直接探测方式下的捕跟瞄链路进行功率预算分析,研究光通信终端的无信标捕跟瞄技术,设计捕跟瞄流程,并深入分析视轴抖动对捕获时间和捕获概率的影响,提出剩余不确定区域计算方法。结果表明:所设计的无信标捕跟瞄方法所需最大激光发射功率为0.135 W,捕获时间为30 s,捕获概率为95%,能够满足低轨星间光通信链路要求。     

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.     

市内建筑间无线光通信GPS辅助单向捕获研究

为减小无线光通信链路建立时间及增加系统捕获可靠性,提出将GPS技术应用于光通信实验系统中。以TMS320F2812为控制核心,搭建了无线光通信定点单向捕获实验系统。系统采用用户界面统一控制,双方GPS坐标手工输入至用户界面,解算出需调整的方位及俯仰角后送于F2812,驱动二维转台完成初始捕获,据此选择多点进行了多次单向初始捕获实验。结果表明,采用GPS导航定位技术,可快速实现信标光的初始捕获,且具有较高的捕获成功概率。     

激光星间链路中天线扫描捕获技术实验室模拟研究

对激光星间链路中的天线扫描捕获技术进行了理论分析和模拟实验研究。首先建立了天线扫描捕获理论模型 ,在此基础上对影响系统捕获性能的各主要参量之间关系进行了数值仿真分析。设计实现了一套天线扫描捕获实验室模拟系统 ,通过模拟实验对部分数值分析结果进行了验证 ,实验结果与数值分析结果基本符合。     

空间光通信的时间平滑实验研究

为了给空间光通信的瞄准捕获跟踪链路的设计提供参考,实验研究了强湍流区的大气闪烁时间平滑效应,并考虑大气闪烁和瞄准抖动误差,分析了空间光通信的跟瞄链路的强度起伏统计规律;在此基础上,分析了时间平滑对链路衰落起伏的改善作用.实验研究结果表明,随着曝光时间的增加,强湍流区的大气闪烁起伏幅度减小,当曝光时间达到几十毫秒时,强湍流区的大气闪烁起伏服从对数正态分布;在确保空间光通信系统的链路跟踪中断概率小于10-3以下,采用时间平滑可以使所需的衰落冗余减少15dB～20dB.     

无线光通信GPS辅助定点捕获实验研究

针对无线光通信对快速、精准的光束对准技术需求,为减小系统链路建立时间,增加捕获可靠性,提出将GPS技术应用于光通信实验系统中。以TMS320F2312为控制核心,可根据实时GPS坐标解算出需调整的方位及俯仰角,进而驱动二维转台完成初始捕获,据此进行了多次初始捕获实验。结果表明,采用GPS导航定位技术,可快速实现信标光的初始捕获,且具有较高的捕获成功概率。     

无线同步数据采集系统设计

设计了以微控制器为核心的数据采集子系统,利用GPS接收模块实现子系统的定位,应用GPS模块的PPS输出信号实现数据采集系统的同步采集,选择XBee-Pro（2．4GHz）无线传输模块实现数据的远距离传输,数据采集子系统的参数可以实现在线配置。通过野外试验验证,采集系统实现了子系统的定位,数据的同步采集,可靠通信距离达到1600米。该系统可方便代替远距离有线数据采集,具有较好的应用前景。     

一种简单快速的GPS信号捕获方法

结合一般的GPS信号捕获算法,提出了一种更为简单快速的GPS信号捕获方法。此方法在1 023个码片时间约1 ms,可以完成一颗卫星在一个多普勒频移下的全码捕获检测。FPGA仿真表明,与传统的捕获方法相比,所提方法减少了资源消耗与时间消耗,同时保证了能在一个C/A码周期内获取一个多普勒频移下的C/A码相位,捕获更简单快速。     

DMA方式声信号数据采集系统

本文介绍了用于声信号的DMA方式的数据采集系统,它可顺序地对八路模似信号进行采集,采集频率最高可达45kHz,并能同微机并行工作。它可广泛地应用于电视、录音机的电声指标测试及各种声信号的采集分析处理等。     

煤矿温度和瓦斯浓度无线监测系统的设计

设计了一种煤矿温度和瓦斯浓度无线监测系统。系统有效采集到温度和瓦斯浓度数据;采用无线传输方式避免了布线的麻烦．并且可以监测多个测点;系统采用间断工作方式,使功耗大大降低。     

基于单片机的大棚温湿度控制系统设计

针对研究蔬菜大棚智能温湿度控制,设计了一种基于计算机自动控制的智能蔬菜大棚温湿度控制系统。详细阐述了该系统的温湿度采集、温湿度显示、控制系统等系统软硬件的设计思想,以DS18820和HM1500LF作为温湿度传感器,以AT89S52单片机为系统核心,最后利用DELPHI软件进行系统仿真。该研究设计的蔬菜大棚智能温湿度控制系统人机界面良好,操作简单方便,自动化程度高,造价低廉,具有良好的应用前景和推广价值。     

多音干扰对直扩接收机捕获性能影响分析

结合每个信息码元内有整数个扩频码周期序列的BPSK调制直扩信号接收系统,以二维相关捕获原理为基础,分析了多音干扰对直扩接收机相关比值式捕获的性能影响,并结合PN码功率谱分析,给出较为理想的多音干扰载频位置选择方法,指出对于比值式捕获,在有用信号频率无法准确侦察的情况下,多音干扰能够有效提高干扰范围,干扰效果较好;在信号频率准确侦察的情况下,多音干扰效果较单音干扰效果差。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

基于小波变换的扩频系统PN码捕获研究

由于小波分析具有多分辨率的特点,使得利用小波分析的工具在对突变信号的检测上提取信息方面有着很强的优势。利用小波的这一性质提出了一种小波捕获的方法。通过实际仿真证明B样条小波对有噪声污染的调制信号和白噪声信号的检测更优越;并基于Harr小波提出了一种步进快速捕获方法,通过理论分析,证明该方法可有效减少捕获时间。     

新颖远传水表及用户数据收集与处理

以实际工程应用为背景,介绍了一种由新颖的远传水表构成的集抄系统及用户数据收集与处理方法等关键技术。该水表采用独特的传感装置,具有精确、无积累误差、能耗小等特点,同时,用户数据处理方法采用了模糊处理方式,使电脑产生的数据与用户水表的读数相一致。