瞄准误差和Gamma-Gamma大气湍流下信号束散角的优化分析

在自由空间激光通信(FSO)系统中,瞄准误差和大气湍流严重影响系统通信链路,是链路性能恶化的两大主要因素.通过对联合信道的理论分析,建立了信道模型,并利用Meijer G函数推导出了直接探测系统和相干探测系统平均信道容量的表达式.通过在Matlab中的仿真结果可知,在给定瞄准误差和大气湍流的条件下,信号光的光束束散角并非越小越好,而是存在最优束散角,该束散角不仅可以保证系统性能良好,而且使得发射系统功率取得最小值,并且采用相干探测系统可以抑制大气湍流对系统的影响,有效提高系统的性能.     

回波信号积分法统计光束偏移误差

激光瞄准系统主要存在的瞄准误差是偏移误差和抖动误差,解决好这两种误差可以使光束能够准确瞄准目标物体,并且在传输过程中减少信号的损失.介绍了一种新的光束瞄准技术,该方法建立在光束远场光强的高斯分布和光束抖动的高斯分布基础上,利用回波信号的统计得到视轴的偏差,精度可以达到5μrad,而且不需要目标自身返回瞄准信息,也无须对目标进行扫描,试验成功验证了这种方法的可行性.     

采用一维物理光学法的天线罩瞄准误差补偿

针对雷达天线罩瞄准误差的补偿问题，提出了一种适用于各向同性的天线罩瞄准误差修正方法。构建了基于一维物理光学法的天线罩瞄准误差的数学模型，推导了雷达导引头测量目标角度和角速度的误差修正公式。试验结果表明，该方法有效降低了天线罩瞄准误差对目标角速度性能的影响。     

无人机激光充电跟踪瞄准精度分析

无人机激光充电相比于太阳光充电,能够提高充电能量功率及改善持续充电性能。自动跟踪瞄准精度是无人机激光充电的关键指标。结合激光充电系统的工作原理及组成部件,分析了无人机激光充电跟踪瞄准精度。通过建立无人机激光充电跟踪瞄准模型,分析了对跟踪瞄准精度产生影响的各项误差因素,以及各单项误差变化分别对方位角和天顶角瞄准综合误差的影响。在此基础上进行合理的误差分配,通过误差综合计算得出激光充电跟踪瞄准的方位角和天顶角综合误差。通过对系统瞄准精度的分析,为后续标定提供了理论参考依据。     

运动目标激光跟踪瞄准中的闭环研究

在利用激光实现对运动目标的跟踪瞄准过程中,必然会受到目标运动特性的限制以及各种大气条件(湍流、热晕等因素)的影响,导致激光能量损耗、光束漂移、激光波前发生畸变等,使得激光能量不能会聚于目标上,而是发散为一片,无法起到打击军事目标或有效跟踪锁定的作用.要解决这些问题,使激光能量可以有效地集中于运动目标上而不脱靶,就首先要在运动目标与激光发射(接受)系统之间建立闭环联系.本文利用非线性光学相位共轭技术,补偿大气给激光波前带来的畸变,对运动目标进行跟踪瞄准,在激光系统与目标之间建立起闭环联系.在原理上,以静止目标闭环理论为基础,充分考虑到了信标光和大气效应对跟瞄的影响,建立了运动目标的闭环模型,并计算了对远距离(1 km)目标进行跟踪时共轭系统的增益.在实验上,利用受激布里渊散射相位共轭技术,在室内18 m远处模拟了对运动目标进行跟踪瞄准的原理性实验,用CCD相机记录了信号光斑与共轭跟瞄光斑,分析了这些光斑的光场分布.实验结果表明共轭跟瞄光的能量能较好地集中于很小的区域内,而不象信号光那样发散为一片,从而证明了本文所用方法对运动目标进行跟踪瞄准的有效性.(PB3)     

空间目标激光瞄准偏差的测量评估方法研究

针对光电系统对空间目标激光瞄准偏差测量评估难题,从激光瞄准偏差基本概念入手,提出了一种测量评估光电系统对空间目标激光瞄准偏差的可行方法,给出了激光瞄准偏差的计算公式,并对影响评估准确性的主要误差进行了分析。该测量评估方法可用于光电系统对空间目标激光跟瞄能力评价等方面。     

基于Simulink技术的噪声调幅干扰仿真

雷达干扰系统中的干扰信号设计与性能分析是一个难点。噪声调幅信号是雷达干扰系统中常用的一种信号,以噪声调幅干扰为例,通过分析噪声调幅干扰的原理,建立了一个简单的噪声调幅信号模型,利用Simulink语言对噪声调幅干扰进行建模仿真,针对频率对准、频率瞄准误差为半个中放带宽和频率瞄准误差大于半个中放带宽三种情况得到在不同条件下噪声调幅信号对雷达系统的干扰效果,结果显示在瞄准式干扰的条件下噪声调幅信号对雷达信号的干扰效果最为显著,说明噪声调幅信号适用于瞄准式干扰。     

利用光束后向散射提高激光跟踪发射精度方法

为提高激光跟踪发射系统激光发射指向精度,提出了一种通过测量发射激光后向散射光尖来修正激光发射指向误差的方法。在介绍系统光机结构及后向散射相关理论的基础上详细论述了光尖探测距离与视差的关系,根据天气情况和长期测量经验获得良好天气、中等天气和较差天气三种天气状况下光尖探测距离,进一步得出三种天气状况下视差修正量。在良好天气状况下,利用预定空间轨迹误差修正方式进行实验验证,对比光束后向散射法与靶板测量法所测得的激光发射指向精度,在预定的空间轨迹上两者测量误差为2.5,实验证明,利用光束后向散射法可以大大提高激光发射的指向精度。     

利用极大似然法统计回波信号实现光束闭环瞄准实验研究

瞄准偏差和光束抖动是光束瞄准系统中的两个最重要的误差。对以高斯光束和高斯抖动为基础的光束瞄准目标时产生的光回波信号进行数学建模;结合极大似然估计算法理论,建立并完善了基于回波信号的光束瞄准误差估计模型;并编写程序实现了Monte Carlo模型仿真,搭建了实验室平台。仿真和实验结果表明,极大似然估计算法表现出了优良的性能,能够同时准确地估计出瞄准偏差和光束抖动,信号样本越大其估计精度越高,且实验结果和仿真结果吻合得很好。在此基础上,根据实时偏差估计实现了实验室光束闭环瞄准实验。     

目标粗糙特性对主动照明信标波前探测的影响

建立了基于目标粗糙特性的主动照明信标数值计算模型,分析了目标粗糙特性对散射回波光强均匀性和波前均方根的影响,对比了不同目标粗糙程度下主动照明信标探测波前和点光源信标探测结果的差异,以及自适应光学系统校正效果。研究结果表明:随着目标表面粗糙程度减弱,散射回波的波前均方根变大,主动照明信标和点光源信标探测波前结果差异增大,自适应光学系统校正效果下降。此外,增多照明光路数可以抑制弱粗糙表面时上行链路湍流对主动照明信标波前探测的影响。     

步进频信号波束形成指向偏差与通道误差影响分析

步进频信号波束形成时存在着波束指向偏差和通道间幅相误差,并且对各个步进频脉冲是不同的,即对各步进频脉冲进行了不同的幅相调制。文中首先从理论上分析了这种调制对距离高分辨处理的影响,指出波束指向偏差会使目标距离像发生偏移,但是偏移量很小,通常可以忽略,而通道误差的影响主要是抬高了距离高分辨处理的副瓣电平。然后,对波束指向偏差和通道误差的影响进行了仿真,验证了上述结论。     

相控阵天线指向测量误差分析及消除方法研究

电扫波束指向精度是相控阵天线的核心指标之一,对波束指向进行准确测量是对系统工作能力进行评估的必要手段。文中以某相控阵天线为例,详细分析了几种外场波束指向测试中常见的外部误差。通过理论分析建立仿真模型,计算分析以上因素对天线指向测试的影响,并提出一种在波束指向测试过程中消除误差的优化方法。经试验比对,所提出的优化方法可以明显降低测试误差,提高测试结果的准确度和可信度,对同类型天线的外场测试和系统性能评估具有重要的工程参考价值。     

多板天线“动中通”跟踪波束指向偏差研究

"动中通"系统可以通过接收并比较卫星下传的信标信号强度来调整天线波束指向,从而实现对卫星的跟踪,文中针对多板天线"动中通"系统由于通信内容和信标信号间的频率差异造成的跟踪波束和通信波束指向偏差问题,分析了跟踪波束指向偏差产生的基本原理,提出了一种基于延时线加两级移相器相位补偿技术的误差修正方案,并通过理论推导和Matlab仿真,证实了方案的可行性和有效性.     

相位误差对相控阵天线影响分析与改进

为减少相位误差对相控阵天线的影响,介绍了相控阵天线数字移相器相位量化误差产生的原理,分析了相位量化误差对相控阵天线波束指向精度和天线波束性能的影响。为改善这一情况,提出采用递推比较补偿馈相法代替传统的确定性馈相法,通过对2种方法进行比较分析,证明在不改变硬件的条件下,递推比较补偿馈相法能够减少相位量化误差的影响,降低波束指向误差的极大值和均方差,提高相控阵天线的指向精度和波束性能。     

Gamma Gamma强海洋湍流和瞄准误差下水下无线光通信系统的性能研究

采用外差式差分相移键控(Differential phase-shift keying,DPSK)调制的水下无线光通信(Underwater wireless optical communication,UWOC)系统经过Gamma Gamma强海洋湍流信道传输,当接收端与发送端之间存在瞄准误差并采用孔径接收方式时,分析了湍流效应和瞄准误差对接收光强的抖动影响,推导了UWOC系统的平均误码率(Bit error rate,BER)和中断概率(Outage probability,OP)的解析表达式。数值模拟研究了不同的瞄准误差、束宽、接收孔径和海洋湍流参数对平均BER和OP性能的影响。结果表明,在相同的束宽和信道环境下,瞄准误差越大,系统性能越差;光束束宽与孔径半径之比越大,接收孔径直径越大,系统性能越好;另外,选择较小的温度和盐度波动对海洋湍流贡献的比值ω和均方温度耗散率χT,以及较大的湍流动能耗散率ε和动力粘度u的海洋湍流环境也有利于获得较好的系统性能。     

基于波束空间的方向回溯阵列指向修正方法

针对方向回溯阵列中收发异频带来的波束指向误差, 提出了一种基于波束空间预识别的指向修正方法.从方向回溯阵列的一般模型出发, 推导频偏造成的波束指向误差, 并确定相位补偿量与接收信号角度的函数关系.通过阵元空间到波束空间的转换判断接收信号角度区间, 确定近似相位补偿量, 实现异频收发下方向回溯阵列指向误差的修正.仿真结果表明:修正后指向误差降低了一个量级并且抗噪声能力提升.相比现有方法, 本方法立足方向回溯阵列的基本架构, 实现简单, 补偿效果明显, 抗噪声能力强, 为方向回溯阵列在异频收发领域的应用提供了新思路.     

白天卫星激光测距望远镜指向误差修正方法研究

白天卫星激光测距时,由于望远镜机架受太阳辐照和温度变化等因素影响,指向误差时变性较大,影响了对白天卫星的精确跟踪指向。针对卫星过境天区,提出了一种通过白天恒星监视,实现望远镜局部指向误差快速修正的方法,消除环境温度变化效应,实现高精度望远镜指向。以中国科学院上海天文台60 cm口径卫星激光测距系统为平台,应用短波截止滤光技术,实现了对亮于3等恒星的白天监视;并在卫星过境天区选择到6到7颗恒星进行观测,建立望远镜局部指向误差修正模型,以满足白天激光观测需求。该方法对白天卫星测距特别是高轨卫星等具有一定应用价值,也可推广到其他需白天目标观测的望远镜系统。     

基于四象限探测器的监视对准实验

激光束的空间稳定性是激光系统非常重要的指标,要保持激光束的空间稳定性就必须先对激光束的指向进行监测.本文采用四象限设备作为532 nm半导体激光指向的监测设备,它可以快速响应光斑的中心位置.实验测量了激光束自身的漂移抖动量,然后利用转台和透镜组合标定了3个角度的指向误差.实验结 果表明,激光束的漂移抖动最大值为3...