舰船间激光通信系统视轴捕获技术

空间激光通信逐渐成为舰船间通信新型手段,但捕跟问题是舰船间激光通信最大的难点,阐述了舰船间激光通信捕获特点,分析了舰船间激光通信捕获系统的组成、工作原理和捕获策略,并着重研究捕获概率和捕获时间的影响因素,通过理论建模分析,优化捕获系统中的参数,包括捕获概率、捕获不确定区域,以及捕获时间等.结合具体使用器件对捕获系统参数进行了设计,并通过野外舰船间试验对其进行测试,实验结果测试捕获概率优于98%,不确定区域大小为26mrad,捕获时间优于30s.     

机载激光通信系统精跟踪单元变结构控制技术

APT(Acquisition Pointing Tracking)复合轴子系统是机载激光通信系统的核心技术,也是实现机载激光通信的前提和保证,其中,精跟踪单元对粗跟踪残差进一步抑制,决定着整个复合轴的跟踪精度,是APT系统的核心部分.通过对精跟踪伺服单元结构的分析及复合轴APT系统对精跟踪单元的要求,设计了精跟踪的控制函数模型.根据不同飞行平台振动环境的特点,实现了变结构的精跟踪智能控制,使精跟踪的控制精度达到最优,并进行了MATLAB仿真验证.最后,经过APT复合轴的室内实验系统测试得出:在几种典型的机载平台环境下,最终的跟踪精度都保持在3 μrad左右.     

空间激光通信精跟踪单元的高精度快速PZT驱动技术研究

为保证空间激光通信的顺利进行,精跟踪系统执行机构驱动器设计至关重要.在分析压电陶瓷自身特性的基础上,研制一种基于PA93的高压、大电流、高速率的新型压电陶瓷驱动电源,并对所设计的驱动电源的输出电压稳定性、范围、线性度、静态纹波,带宽等各项性能指标进行测试,得以验证该驱动电源的性能满足了整个精跟踪系统的跟踪精度保持在3μrad左右的前提条件.     

步进电机闭环细分驱动控制系统设计

介绍了螺纹非接触光电测试系统中步进电机闭环细分控制系统的设计,并结合系统要求对抗干扰性和稳定性进行深入研究.文中对步进电机的特性与系统的性能相互关系进行了论述.在此基础上提出了可行的系统设计方案,给出了基于TA8435专用芯片的细分驱动设计电路,对系统抗干扰性和稳定性设计提出了具体解决办法.硬件设计中采用了传感器反馈的全伺服控制方法,软件上采用升频离散化处理,很好的解决了步进电机在高速启停过程中的堵转和丢步现象,提高了系统的稳定性和精度.     

高精度快速倾斜镜位置检测与标定北大核心CSCD

在单探测器型复合轴系统中,子轴跟踪启动后,主轴因没有适当的控制输入而处于开环状态,易导致目标脱离视场。为了避免这种情况,需要系统将精确的压电陶瓷(PZT)位置反馈给主轴。单独使用PZT振镜的开环系统时,无法对PZT振镜的倾斜角度进行较高精度的控制,若辅以检测补偿系统,则可以提高系统的控制精度。目标位置检测对于振镜控制具有重要的作用,它为开环状态下的伺服系统提供精确的控制信息,以保证目标始终在视轴的中心位置。根据PZT振镜的物理结构特点,研究单探测器型复合轴系统中振镜位置的检测方法,给出电路的设计原理,同时提出一种新的利用光学自准直仪的标定方法;给出控制公式,并重复进行多组实验,以对控制公式进行验证。实验结果表明,控制误差可以保证在20μrad以内。该研究结果为单探测器型复合轴的控制系统设计提供了基础。     

光通信终端中编码器信号正弦性的EMD修正

为了抑制编码器莫尔条纹正弦性偏差引入的细分误差,保证光通信终端的捕获、对准、跟踪（APT）精度,设计了基于经验模态分解（EMD）的正弦性修正方法。首先,分析了莫尔条纹正弦偏差给系统带来的细分误差并给出满足工程需求的正弦性阈值。然后,在阐述了EMD分解原理的基础上,给出了基于EMD的正弦性修正方法,该方法利用编码器自身粗码信息计算转速,从而确定精码莫尔条纹信号的基波频率值,并采用EMD分解在原始信号中提取与该值相匹配的模态分量。最后,对该方法进行了原理和转速自适应性仿真,并应用在去掉光学滤波光阑后的粗瞄回路编码器中。仿真及实验结果表明：各种转速下,修正后的莫尔条纹正弦性均〈0.85%,满足细分要求;修正后精码译码结果光滑,编码器测角精度维持在1＂以内,满足终端对准精度要求。     

基于液晶空间光调制器的光束偏转控制技术北大核心CSCD

为实现基于液晶空间光调制器的非机械式光束智能控制,利用像素个数为1920×1080的硅基液晶空间光调制器搭建了一个实验系统。该系统能在空间内实现大角度、高衍射效率、连续指向的单光束,同时还可将入射光分成2、3、4、5束并单独控制每个分光束的偏转角度。介绍了空间光调制器的相位调制原理、理论模型,验证了光束偏转控制及分光束功能,分析测试系统的光路及原理,最后对实验结果进行总结并提出建议与展望。     

声光偏转器在定向激光通信精跟踪单元的应用技术研究

为更好地改进激光通信的精跟踪单元,抑制卫星平台的高频扰动,本文从带宽和迟滞性两方面比较了PZT及AOD。分析得出,AOD对千赫兹量级下的扰动信号响应只有1%的相位延迟,PZT的则失真很严重。在迟滞性方面,PZT去程和回程间的差值最大达到了18.6%,而AOD的只有万分之2,其数值占PZT的1/930。这为AOD在激光通信中的应用起到了一定的促进作用。     

可开窗口的大面阵CMOS相机设计

为了满足国内相机市场对大视场和设置开窗的要求,设计了基于GMAX0505图像传感器的大面阵科学级CMOS相机.此相机系统包括光电转换单元、基于FPGA的控制及数据采集单元、Cameralink输出单元与电源转换单元.FPGA功能模块主要包括SPI配置模块、时钟模块、数据采集模块、Cameralink数据转换模块、串口通信模块.详细介绍了CMOS相机系统的整体结构和电路设计,实现了大面阵相机开窗口的功能.经实验测试,该相机设计方案合理,整体运行稳定,与计算机进行通信正常,可输出最大5120×5120的高分辨率图像,且可以开窗口输出,满足科研项目要求.