卫星光通信中光束跟瞄技术研究

卫星光通信中,两个光通信终端同时对来自对面终端的光束进行跟踪,跟踪误差为时间和统计上的联合随机变量.讨论了跟踪误差对光功率接收的影响,对双向跟踪的稳态条件进行了估计.最后,以开关键控脉冲调制和直接检测方式的卫星光通信为例,通过仿真分析了跟瞄误差对光通信的影响.     

一种跟瞄系统角误差的测量方法

介绍了跟瞄系统角误差一种测量方法的原理、数据处理方法以及测试结果。待测的跟瞄系统由光电跟踪引导系统和随动天线组成,先通过动力飞艇对跟瞄系统的跟瞄精度进行了测试,再利用无人飞机对跟瞄系统的跟瞄精度进行对比验证。测试得到的数据表明,该测试方法简单有效、费用低,可用于类似系统的角精度测量。     

卫星平台振动对星间激光链路的影响和解决方案

分析了振动对卫星光通信的影响以及卫星平台振动产生原因和特点,找出了卫星平台振动规律。针对振动对卫星光通信系统影响问题,定义了补偿因子以描述补偿效果;对于影响较大的低频振动情况,设计并建立了模拟振动补偿系统。实验结果表明,采用前馈补偿技术的模拟振动补偿系统对于10Hz低频振动的补偿效果显著,补偿大约80%的振动。     

卫星激光通信端机跟瞄精度测试技术研究

卫星激光通信的核心技术是PAT技术,即瞄准、捕获、跟踪技术,而实现微弧度量级的跟瞄技术是其中的关键点和难点。通信端机研制完成后,需要对其各种胜能指标进行测试,跟瞄精度是其中的一项重要指标。按照一般测试原则,跟瞄精度测试装置的精度应达到亚微弧度,并达到几百赫兹的带宽。基于点光源、长焦距透镜、PZT器件、平面反射镜及4QD光电器件等,设计并研制了一套能完成通信端机跟瞄精度测试的装置。给出了测试的基本原理、测试方法、测试装置的结构以及元件参数设计,并推导了椭圆光斑时光斑质心定位算法。实验数据表明,所研制的测试装置可以达到3σ=0．37urad（100mm孔径）的测试精度以及优于250Hz的带宽。     

卫星激光通信端机跟瞄精度测试技术研究

卫星激光通信的核心技术是PAT技术,即瞄准、捕获、跟踪技术,而实现微弧度量级的跟瞄技术是其中的关键点和难点.通信端机研制完成后,需要对其各种性能指标进行测试,跟瞄精度是其中的一项重要指标.按照一般测试原则,跟瞄精度测试装置的精度应达到亚微弧度,并达到几百赫兹的带宽.基于点光源、长焦距透镜、PZT器件、平面反射镜及4 QD光电器件等,设计并研制了一套能完成通信端机跟瞄精度测试的装置.给出了测试的基本原理、测试方法、测试装置的结构以及元件参数设计,并推导了椭圆光斑时光斑质心定位算法.实验数据表明,所研制的测试装置可以达到3 σ＝0.37 urad(100 mm孔径)的测试精度以及优于250 Hz的带宽.     

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。     

二维地址码对OCDMA系统误码率性能的研究

介绍了二维二次素数码、二维光正交码及二维Rs地址码的构造,讨论了它们对OCDMA系统误码性能和用户容量的影响.通过仿真分析了二维地址码的用户容量与码长、码重的关系,以及误码率随同步用户数、判决门限的变化曲线.结果表明,对于二维OCDMA系统,在判决门限一定的条件下,同步用户数越大,系统的误码率越低;系统同步用户容量随着...     

OCDMA系统二维QPC地址码的设计和性能研究

通过对光纤信道波长片和时间片的重新组合,提出了一种新的适用于二维OCDMA系统的素数码(2D-QPC)的结构方案;给出了具体的码字设计步骤和过程;运用有限域理论,分析了码字的相关特性.在此基础上,根据"撞击法'研究2D-QPC应用于同步OCDMA系统时的用户容量和误码性能.结果表明:较之一维QPC,2D-QPC的相关特性有了很大的改进,最大自相关旁瓣由1降为0,最大互相关由2降为1;2D-QPC在系统容量上也有很大提高,在相同带宽,传输速率相同的情况下,比一维QPC的系统容量增加p 1倍.     

光电跟瞄系统瞄准精度测试技术

为了提高多传感器光电跟瞄系统瞄准精度,提出了多传感器光电跟瞄系统瞄准精度测试的3种方法:像纸法、CCD法和靶标法。系统采用宽光谱大口径平行光管,结合光电跟瞄系统的激光、红外和电视分系统,实现激光与红外/电视瞄准线高精度测试。详细介绍了每种测试方法的工作原理和主要误差来源,建立了实验测试环境,分别用像纸法、CCD法和靶标法对同一光电跟瞄系统红外、电视、激光传感器的瞄准线之间的偏差进行了测试和误差分析。结果表明,靶标法测试误差源少,精度能够达到4″,适用于高精度光电跟瞄系统瞄准精度测试。     

空间光CDMA系统研究

阐述了光CDMA技术的通信原理及其特点,介绍了光CDMA技术应用在空间光通信中的重要性。提出了空间光CDMA系统方案,详细分析了系统中地址码的构造、编解码器的准直、多用户检测、光束准直等关键技术。     

跟踪误差补偿下星地光通信地面模拟实验分析

为了分析跟瞄误差对星地光通信链路的影响,采用LabVIEW对接收光信号进行了采集,通过理论分析和实验验证,取得了不同动态误差补偿下接收光终端的信号时域特征。结果表明,出射功率为23dBm、跟瞄误差为10μrad情况下,通信系统可以稳定工作;当跟瞄误差为80μrad或伺服系统出现震荡时,通信系统性能急剧下降。     

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。     

卫星光通信复合轴跟瞄控制方法研究

提出了用复合轴瞄准控制方法实现卫星光通信跟瞄控制,以提高卫星光通信中跟瞄系统的性能。提出了粗瞄和精瞄系统的模型,并分别设计了控制器。在此基础上,建立了一套跟瞄控制模拟系统。结果表明,所设计制作的跟瞄模拟系统在跟踪的匀角速率运动时的最大跟踪角度偏差仅为14μrad。     

星间光通信中跟踪控制技术及发展

星间光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,其中光学ATP系统的设计是关键技术之一。对ATP系统的特点进行了讨论,介绍了ATP系统中的跟瞄过程,综述了国内外在星间光通信ATP跟踪系统中所采用的控制算法,指出研究新的控制算法或新的PID参数整定方法,是提高ATP跟踪系统精度的发展方向。     

二维光纤码分多址通信系统

介绍了三种二维光纤码分多址（OCDMA）系统。分析表明,它们的性能都优于一维OCDMA。同时也比较了WDM＋OCDMA和多波长OCDMA系统的性能。     

猎人机器人光通信跟瞄理论和系统研究

首次提出眼孔波通信框架,建立通信跟瞄模型,开辟了短距离光通信的新阶段.进行了信标光捕获方法研究,计算了捕获时间;计算机模拟了二维瞄准误差正态、瑞利分布,模拟了目标瞄准抖动Rician分布,推算模拟了接收透镜光阑探测衰减损失公式;提出三维瞄准误差正态、瑞利分布,提出三维瑞利叠式抖动分布,并计算出仿真结果.仿真结果表明,眼孔波通信的概念已首次建立,跟瞄抖动二维、三维理论模型及衰减模型已建立或提出.     

空间无线光通信系统及关键技术分析

利用大气信道进行的空间光通信技术,有其显著的优势。对于整个光通信系统包含了一系列的子系统,且涉及到了光、机、电等方面的系列关键技术。     

光码分多址系统中二维QCC码的误码性能分析

对基于一维二次同余码构成的QCC/QCC跳频扩时码和QCC/OOC跳频扩时码进行了详细的码字性能分析.通过计算不同情况下码字的碰撞次数,得出了互相关均值,并对这两种二维QCC码进行了误码率的仿真比较和理论分析,数值模拟表明,当码字长度确定时,QCC/OOC码的码字性能较QCC/QCC码更加优良,码字容量更大,但对跳频码片的要求较高.当码字容量确定时,较大p值的QCC/QCC码的码字性能更加优良,但码字长度相对较长.