机载激光通信系统关键技术分析与试验验证

介绍了机载激光通信系统的组成与工作原理,分析了机载激光通信系统涉及的关键技术。结合机载平台特点,完成了机载激光通信系统设计与样机研制,系统经地面测试和拉距试验。结果表明,该系统样机能够实现20~100 km的远距离通信,且误码率低于10~(-6)、通信带宽优于1.25 Gb·s~(-1)/155 Mb·s~(-1),性能指标完全满足机载激光通信系统的设计要求。     

蓝绿激光对潜通信研究

利用蓝绿激光进行对潜通信拥有比传统通信手段优越得多的潜在特性.激光对潜通信按激光器载体可分为星载激光通信系统和机载激光通信系统.星载系统可覆盖全球范围,比较适合对战略导弹核潜艇的通信,机载系统则对战术潜艇更为有效.     

航空激光通信系统的特性分析及机载激光通信实验

航空平台是天、空、地一体化立体空间网络的重要节点,建立空星、空空、空地激光通信链路是实现机载激光通信的关键。介绍了机载激光通信实验系统的组成与工作原理;进行了机载激光通信系统特殊性分析,包括大气附面层、平台随机大幅度扰动、平台高频振动、大气信道等外界约束环境对激光通信系统性能的影响以及相关抑制技术;具体介绍了飞艇-船舶间空地激光通信实验、双直升机间空空快速捕获实验以及双固定翼飞机间空空远距离激光通信的实验成果。     

采用滑模观测器的机载激光通信视轴精度控制

为了提高机载激光通信系统在机体振动和机械摩擦等扰动下的视轴对准精度,提出了一种基于滑模观测器的反步滑模控制方法。首先建立了机载激光通信系统的数学模型,然后通过设计的滑模观测器对扰动值进行估计,同时针对指令转换模块、激光通信模块和电机模块逐步设计了反步滑模控制律,实现对机载激光通信系统视轴的高精度控制。实验结果表明:提出的方法与分数阶PID控制方法相比突出了更优的快速性和准确性,响应时间仅为0.4 s,最大空间对准误差仅为0.3 m,设计的滑模观测器能够快速、准确地估计出扰动值,响应时间仅为0.3 s,最大估计误差分别仅为0.1 m/s、0.06 (°)/s2 和0.07 A/s,大幅提高了机载激光通信系统中视轴的对准精度。     

机载空间激光通信终端的参数辨识跟踪方法研究

针对机载空间激光通信终端的机动形式多样性,建立了机载激光通信终端运动模态,应用改进的递归最小二乘法实现观测数据加权,将参数辨识方法和卡尔曼模型结合,动态调整卡尔曼模型中的状态转移矩阵,实现对机载激光通信终端的机动跟踪。构建机载空间激光通信的跟踪实验平台,模拟机载激光通信终端多种运动模式的实验表明,本文的参数辨识卡尔曼算法具有跟踪精度高和响应时间短,且具备多种动动模式的跟踪适应能力。     

粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法

机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,机载空间激光通信终端的高精度实时动态跟踪一直是其研究的难点问题。为了解决机载空间激光通信终端的机动形式多样性的问题,提出了自适应参数辨识粒子滤波方法。在连续的时间域中,基于三阶线性微分方程的参数辨识模型描述机载空间激光通信终端运动,该模型能适应机载激光通信终端的多种运动模式,粒子滤波能处理非线性/线性高斯问题,因此可以引入到参数辨识模型中。实验结果表明:该算法能改善收敛精度,对工程应用也有重要意义。     

机载激光猝发通信技术研究

激光猝发通信技术是机载通信中的关键技术,其能够较好适应空战环境,满足实际通信需求,因此,在战斗机飞行中采用激光猝发通信技术能起到较好作用.在通过激光猝发通信技术记性通信时,须对ATP技术进行应用,建立机载激光数据链路,以实现战斗机间的正常通信.虽然我国的相关技术有了较大发展,但是在实际应用过程中,受人为因素及外部客观因素的影响,通信设计依旧存在较大问题.因此加强对激光猝发通信技术的分析哟有着重要作用.本文主要以机载激光猝发通信技术作为研究对象,提出了一些建议.     

机载激光猝发通信技术研究

采用ATP技术建立机载激光数据链路,同时通过激光猝发通信方法实现战斗机之间信息传输。主要进行了激光猝发通信技术系统分析、ATP技术具体研究以及采用Optisystem软件进行通信仿真验证。为了能在高速率数据猝发传输保证数据的正确与完整,系统采用了专门设计的数据帧结构和编码方式。仿真结果表明:猝发通信方式能够满足通信要求,系统最小误码率为10-10。     

机载激光通信终端的模糊变结构跟踪方法研究

机载激光通信系统中视轴的稳定性决定了通信质量的高低,该过程是一个典型的非线性问题.为保证通信链路的建立与稳定,提出一种模糊变结构控制方法.借助变结构思想将模型线性化处理,并用模糊算法来确定切换增益的取值,以削弱抖振.该方法响应迅速且易于实现.仿真结果表明,该方法对机载环境下的激光通信终端所受到的扰动与系统参数摄动具有很好的抑制作用,能够实现视轴的快速稳定跟踪.     

双机之间激光通信ATP技术研究

机载激光通信系统中,激光光束的对准是通信能否进行的关键,采用ATP(捕获、跟踪和瞄准)技术来解决两机光端机的对准问题。主要进行了两机之间信标光捕获方法研究以及对跟踪和瞄准光学系统进行设计。给出了具体计算的原理方法和数学模型,同时对ATP系统的跟踪和瞄准精度指标进行确定。