卫星激光通信精跟踪时滞预补偿技术（特邀）

对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析,总结精跟踪控制过程中时滞来源,对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度。在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精跟踪系统中的时滞环节,消除变长时滞、减少定长时滞,实现精跟踪系统时滞缩短,在此基础上提出一种鲁棒预估控制算法,减少定长时滞对精跟踪系统带来的不利影响。结果表明,精简时滞环节后精跟踪系统的跟踪误差与原来相比从4.1μrad减少到2.3μrad,采用鲁棒预估控制算法后,在匹配延时存在误差的情况下,跟踪误差从4.1μrad减少到2.6μrad,系统跟踪精度分别提升43.9%和36.6%。在精跟踪系统中采用鲁棒预估控制算法进行试验,精跟踪的跟踪精度可达1.9μrad。     

大气光通信中Turbo码的最大后验概率译码

为了精确实现对空间物体的测量,提出了利用线激光、单CCD相机、小孔成像与激光面约束模型的激光线测量法。引进三维信息已知的标准阶梯块作为激光面约束的标定块;由计算机控制摄像头对实物连续拍摄和实时处理,提取激光线上的像素坐标;利用建立的模型将二维坐标转换成三维坐标,再以点云的形式重构出物体,实现三维自动测量。实践中检测系统测量精度可达到0.05mm。     

卫星光通信中正弦振动对误码率影响研究

首先从理论上分析了正弦振动对卫星光通信中接收误码率的影响。在此基础上,提出并采用了“用计算机控制驱动压电晶体模拟星上振动”,设计模拟实验对理论分析结果进行了验证。最后,对实验中出现的问题给出了解释,并对今后卫星光通信系统的设计提出了建议。     

美国月球激光通信演示验证——终端设计

2013年9月6日,美国宇航局(NASA)发射了月球大气与尘埃环境探测器(LADEE)飞船。针对LADEE上进行的月球激光通信演示验证(LLCD),从终端设计方面进行综述。LLCD系统主要包括一个安装在LADEE上的太空终端、三个地面终端以及一个协调该演示验证的地面运行中心,其中太空终端主要与一个多孔径望远镜阵列地面终端完成最高数据率为622 Mb/s的下行链路以及最高数据率为20 Mb/s的上行链路。考虑到该地面终端所在地的天气因素,又选择了两个备用地面终端,用来提供地理多样性,支持该演示验证。     

RIS辅助的混合RF/THz系统性能分析

针对太赫兹(THz)链路传输距离短的问题,研究了智能反射表面(RIS)辅助的混合双跳射频(RF)/THz系统的性能.RIS用于增强信号强度,从而提升系统性能.采用固定增益放大转发协议,推导了混合RF/THz链路端到端信噪比的累积分布函数和概率密度函数表达式.利用这些统计特性,进一步推导了该混合中继系统的中断概率、平均误...     

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。     

自由空间量子密钥分配协议研究

针对自由空间量子信道特点,对已有量子密钥分配协议加以改进,提出自由空间量子密钥分配协议。将瞄准捕获跟踪和单光子捕获加入到协议之中,使得自由空间量子密钥分配协议更加完善、安全。     

新型衬底开槽结构的LiNbO3波导强度调制器设计分析

提出了一种在LiNbO3衬底背面沿垂直光传播方向的开槽结构的波导调制器,不仅可以通过开槽的方式替代通常LiNbO3基片和电极之间的SiO2缓冲层,起到减小驱动电压和抑制直流(DC)漂移的作用,而且由于其开槽部分和未开槽部分的截面图都比较规则,开槽部分又符合部分电容法的应用条件,在设计中可以避开有限元法(FEM)而采用施瓦兹-克里斯托弗耳(SC)变换进行计算。数值计算结果表明,在电极长度为40 mm的LiNbO3衬底上,开槽时选取开槽处的厚度为15μm,开槽宽度为38.5 mm,调制器调制带宽可以达到40.00 GHz,阻抗为63.10Ω。说明这种结构在没有SiO2缓冲层的情况下同样能够实现光波和微波的速度匹配,对于调制器的制作设计更加便利和精确。     

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。     

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.