空间激光通信与测距一体化研究

【目的】随着卫星技术和通信技术的不断提高，空间激光通信与测距一体化技术也逐渐成熟。而伴随着深空探测、卫星导航等领域的进一步发展，大量的业务及应用需求对星间的通信容量和测距精度又提出了更高的要求。在综合考虑卫星荷载与功耗的前提下，如何在实现激光卫星高速通信的同时，完成测距并进一步提升测距精度，成为亟待解决的课题。【方法】基于双向单程测距原理，设计并实现了一种同时支持正交相移键控（QPSK）和二进制相移键控（BPSK）的相干通信与测距一体化系统，为进一步提升测距性能，又从提升时钟精度入手，通过使用差拍采样方法，使用鉴频与鉴相来获取发送时钟与接收时钟之间的频率差与相位差，以此来获取到更高的时钟精度，从而对测距值进行校正。【结果】该系统能稳定工作在接收光功率大于-48dBm的环境，针对不同应用需求可设置不同的速率，QPSK模式下最高速率为5Gbit/s,BPSK模式下速率分别为2.5Gbit/s、1.25Gbit/s和625Mbit/s，系统测距精度理论上可达最小值53 ps，在正常通信时，使用Matlab与Vivado对测距数据进行计算处理，验证了系统测距精度小于0.1ns。进一步采用差拍采...