空间激光通信终端ATP技术与系统研究

为了提高某机载空间激光通信终端中捕获、跟踪、对准(ATP)系统的跟踪精度,提出了对该系统的改进方案并研制了样机。对光学接收单元、粗跟踪单元、精跟踪单元以及超前瞄准控制等单元进行了设计。建立了复合轴跟踪系统控制模型,对系统的跟踪控制性能进行了仿真研究。为了验证ATP系统校正粗跟踪残余误差的能力,在激光通信平台振动模拟实验...     

机载无线激光通信对准-捕获-跟踪系统及动态飞行试验研究

机载无线激光通信具有通信速率高、抗干扰能力强、保密性好、布置灵活等优点,在天地一体化高速信息网络、军用保密通信、电磁干扰环境下可靠通信等应用中有着广阔前景。为解决机载环境下激光通信光轴对准难题,通过对无线激光通信系统特点和Y-12型飞机平台特性的分析,采用粗、精两级复合跟踪方案,设计了由被动减震结合主动抑制的粗跟踪单元和电磁振镜精跟踪单元组成的机载无线激光通信对准、捕获、跟踪(PAT)系统。Y-12飞机搭载该系统开展了双固定翼飞机间远距离、高速机载激光通信试验,验证了所设计的机载无线激光通信PAT系统的跟踪性能和机载环境适应性。     

大功率半导体激光器光斑整形和均匀化处理

针对光学透镜整形中光斑均匀性差的问题，设计了双路和多路激光照明装置，并进行了试验验证．从实验效果来看，采用多路激光输出整形方式，其光斑形状均匀性好、成本低、寿命长，效果更好．     

航空平台间激光通信捕获链路功率分析与仿真

为研究航空平台间激光通信系统中主要环节和信道对信标光功率的影响,根据捕获探测器的信噪比和探测概率关系,分析激光器发射到探测器接收全环节的信标光功率变化情况,建立了空空激光通信捕获链路仿真系统。通过该仿真系统,分析不同大气能见度所对应的探测概率,在此基础上讨论要实现探测概率为99%,需要的最小发射功率和最长通信距离。仿真结果表明：发射功率越大,大气能见度对航空平台间激光通信探测概率的影响越明显;发射功率不变,大气能见度越高时,最长链路距离越远;当发射功率为5 W,地面能见度大于等于10 km时,即可实现150 km的激光链路。通过仿真系统得出了信标光发射功率与探测概率之间的关系,对激光器的选择起到一定的借鉴作用。在仿真的基础上,开展的飞机间野外试验,可以有效地模拟飞机间激光通信系统的捕获探测概率。     

弹射救生用快速激光起爆器光路设计

针对弹射救生用激光起爆器快速起爆的需求,以激光点火机理为基础,通过对激光起爆器光学窗口结构的分析,优选自聚焦透镜(GRIN)作为激光起爆器的耦合窗口。同时结合自聚焦透镜光线传输理论分析,提出了通过缩小照射到含能材料表面的光斑尺寸、增大功率密度的方式,以有效缩短激光起爆器的作用时间。利用ZEMAX软件对激光耦合窗口进行仿真,得出采用φ1.8mm1/4P和φ1.0mm 1/4P自聚焦透镜组,其输出光斑缩小倍数为0.5左右。验证试验表明,该光路设计方法能够有效降低激光起爆器作用时间,并且可以在较低的功率下达到激光起爆器的极限作用时间。     

基于Simulink的机载蓝绿激光对潜通信仿真

蓝绿激光通信因其自身的特点,是对潜通信的理想手段．基于此,提出了利用机载蓝绿激光进行对潜通信以实现飞机与潜艇之间的双向、隐蔽通信．分析并建立了潜艇的捕获通信模型,并进行了仿真分析,仿真结果表明,利用机载蓝绿激光进行对潜通信具有广泛的应用前景．     

大气信道激光通信系统光束偏振特性

不同偏振特性光束受大气影响特性不尽相同,合理选取最优偏振态光束作为激光通信系统光源,可大大降低通信系统受大气湍流的影响.研究不同初始偏振态激光光束在大气中传输的光强闪烁效应,给出偏振态激光光束经大气传输后闪烁因子的表达式.设计并制作多参数高精度可控激光光源,并采用大气湍流模拟装置来模拟大气湍流,对不同初始偏振态激光光束...     

自聚焦激光换能元模拟仿真分析

在对自聚焦透镜理论分析的基础上,针对不同波长的激光以及光纤与透镜轴偏离的情况,采用ZEMAX软件对光纤与自聚焦透镜中的光线轨迹进行了模拟仿真,得到了出射光斑尺寸及光斑峰值功率密度,讨论了自聚焦透镜作为激光火工品换能元件的优势。结果表明,自聚焦透镜可以成为一种性能优异且具有潜在经济效益的激光换能元。     

基于空心光锥技术的非视线红外激光大气散射通信技术

为减少激光探测接收背景噪声的影响,针对非视距(non-line-of-sight,NLOS)激光远程通信问题,提出一种扇形和空心光锥压缩接收激光的前向散射信号的新方法。根据非视线散射通信原理,介绍其计算方法,并通过非视线激光大气散射通信数据测试和外场试验,实现便携式、低功率的1.1 km激光大气散射通信距离。验证结果表明：在非视线激光大气散射通信接收机中使用空心光锥能有效地提高通信能力,为战场上部队在受敌方电磁干扰或电磁静默时提供通信保障。     

机载激光通信稳瞄吊舱设计与跟踪精度测试

针对飞机姿态扰动和强烈震动条件下激光通信中的光轴稳定问题,研制了粗精复合跟踪机构,并对减振器安装结构形式进行了分析,完成了减振系统设计和伺服系统仿真。在此基础上开展了飞机姿态和振动特性测试,根据测试结果,绘制了振动试验曲线。进行室内仿真检测和外场飞行测试的试验结果表明,在大气信道条件下,粗跟踪吊舱跟踪精度优于23.97 μrad,精跟踪精度优于7.03 μrad. 对比实验室和外场测试环境的差异,可知大气干扰引起的光斑闪烁是导致跟踪精度下降的主要原因,为系统指标分配和吊舱跟瞄精度的提高提供了参考。     

飞机间激光通信捕获过程中动态补偿算法研究

为有效地消除飞机间相对速度对捕获性能的影响,从阐明相对速度对捕获过程的影响机理入手,根据测量得到飞机平台的运动和振动数据,推导出动态补偿公式,提出了基于动态补偿的空间激光通信捕获算法,并对捕获算法的性能进行了对比分析。结果表明：相对速度严重影响捕获统计覆盖率;为了满足捕获统计覆盖率的要求,采用普通的捕获算法所需要的最大捕获时间和平均捕获时间明显增加;基于动态补偿的捕获算法能大大改善捕获系统的性能,提高捕获概率,减少捕获时间。     

小型无人机发动机控制系统 CAN 总线通信技术

为了提高小型无人机发动机控制系统通信的实时性和可靠性,设计一种基于CAN总线通信的小型无人机机载设备通信系统.该系统采用响应式和分时式2种发送机制,设计一种基于PIC单片机的多ID CAN总线通信程序和同步时序,详细设计了发动机控制系统CAN总线通信的实现方法,并在发动机热试车和飞行试验中进行验证.试验结果表明:该系统设计合理,提高了发动机控制系统的通信速率,增强了抗干扰能力,满足发动机控制系统与机载各设备之间实时可靠通信的要求,可广泛应用在小型无人机通信系统中.     

基于尺寸效应在线补偿的旋转捷联惯性导航系统初始对准

在旋转捷联惯性导航初始对准过程中,尺寸效应带来的加速度测量误差影响对准精度,为此提出一种基于尺寸效应在线估计与补偿的旋转调制初始对准方法。建立旋转调制初始对准的最优估计模型,并阐述旋转调制对初始对准的误差抑制机理;分析尺寸效应对加速度计输出的影响规律,推导出尺寸效应误差数学模型,将内杆臂长度参数扩展至初始对准状态空间,在初始对准最优估计过程中估计出内杆臂长度,同时在滤波模型中补偿尺寸效应误差。对旋转捷联惯性导航系统进行了实验,结果表明,内杆臂长度得到在线估计,通过尺寸效应补偿提高了旋转调制初始对准精度。     

激光星际链路分析研究

作为星际光链路的空间激光通信可建立全天候、高机动性、高灵活性、高可靠信息平台.德国空间固体激光通信由两个光通信终端及各自的实验平台组成,可模拟卫星的相对运动和抖动.其一个终端采用1064nm YAG激光器,以650mbps码率传输数据.另一终端采用810nm半导体激光器,通信速率是10mbps.