采用滑模观测器的机载激光通信视轴精度控制

为了提高机载激光通信系统在机体振动和机械摩擦等扰动下的视轴对准精度,提出了一种基于滑模观测器的反步滑模控制方法。首先建立了机载激光通信系统的数学模型,然后通过设计的滑模观测器对扰动值进行估计,同时针对指令转换模块、激光通信模块和电机模块逐步设计了反步滑模控制律,实现对机载激光通信系统视轴的高精度控制。实验结果表明:提出的方法与分数阶PID控制方法相比突出了更优的快速性和准确性,响应时间仅为0.4 s,最大空间对准误差仅为0.3 m,设计的滑模观测器能够快速、准确地估计出扰动值,响应时间仅为0.3 s,最大估计误差分别仅为0.1 m/s、0.06 (°)/s2 和0.07 A/s,大幅提高了机载激光通信系统中视轴的对准精度。     

机载激光通信的模糊神经网络PID视轴稳定控制

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分（PID）控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自主学习能力,实现了对PID参量的实时在线调整。结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊神经网络PID控制方法提高了系统的动态响应速度,减小了系统超调量,当载体受到扰动与参量改变时,具有较强的自适应性和鲁棒性。     

外军机载激光/射频一体化通信技术研究进展

总结了外军机载激光通信、高速射频通信和激光/射频一体化通信的发展情况,针对典型项目分析了应用场景、技术体制以及达到的功能和性能指标等,阐述了关键技术及实施途径等,最后展望了未来发展。     

机载激光通信光学窗口气动光学效应分析

机载激光通信中通信光束散角小、系统跟踪精度高,光学窗口的气动光学效应会引起远场光斑形状和位置发生变化,降低通信性能。为此,通过Fluent对共形和平面两种光学窗口整流罩在不同飞行高度、速度、方位角下的外流场进行稳态仿真分析,利用相位屏分析远场自由衍射光斑变化。结果表明,共形窗口在俯仰、高度和速度变化中的流场更加稳定,呈现更为一致的变化趋势,且在远场衍射中表现更好。平面窗口在方位转角变化大与低速的飞行工况下,RMS值低于共形窗口。远场光斑发生偏移和弥散的程度与波面畸变成正相关,但在波面畸变较大的情况下,RMS值不能完全定义其对光学系统的影响。同时,当俯仰角靠近机体表面、降低飞行高度、增加飞行速度均会增强波面畸变。     

机载激光通信的重复自抗扰视轴稳定控制

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,重复控制补偿自抗扰算法可以有效抑制平台的非线性扰动,提高了系统的稳态精度,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性。     

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.     

无线激光通信技术的实际应用

无线激光通信技术根据应用场合分为近地无线激光通信和星际激光通信.近地无线激光通信在地面架设,具有适合在特殊地形、地貌工作,带宽大,无电磁辐射,抗电磁干扰,机动灵活等特点,成为无法敷设光缆场合的有效补充手段.星际激光通信用于卫星之间,卫星与地面之间的信号传输,通信容量大,弥补了微波传输容量的不足,是未来星际通信的发展趋势.     

机载激光猝发通信技术研究

激光猝发通信技术是机载通信中的关键技术,其能够较好适应空战环境,满足实际通信需求,因此,在战斗机飞行中采用激光猝发通信技术能起到较好作用.在通过激光猝发通信技术记性通信时,须对ATP技术进行应用,建立机载激光数据链路,以实现战斗机间的正常通信.虽然我国的相关技术有了较大发展,但是在实际应用过程中,受人为因素及外部客观因素的影响,通信设计依旧存在较大问题.因此加强对激光猝发通信技术的分析哟有着重要作用.本文主要以机载激光猝发通信技术作为研究对象,提出了一些建议.     

空基激光通信研究进展和趋势以及关键技术

激光通信以其带宽大、保密性好、无频谱限制等特点成为构建空天地海全域网络高速通信有效技术途径。相较天基而言,搭载在气球、飞艇、无人机、飞机等平台的空基激光通信系统以其灵活性好、成本低、可维修等特点,成为高保密军用战术网络、救灾应急网络、商用低成本网络的首选。详细介绍了美国、德国、法国、中国等空基激光通信技术最新研究进展和主要项目的参数指标,总结了一对多、轻量化、高带宽等发展趋势和面临的大气信道复杂、背景噪声严重等技术挑战,提出了高动态捕跟、高密度集成、高灵敏度接收等关键技术措施,为空基激光通信技术研究和工程项目研制提供参考。     

机载高能光纤激光的自卫应用分析

结合高能光纤激光的发展,提出了机载高能光纤激光的自卫应用.分析了高能激光眼损伤机理和探测器致盲机理,并通过仿真对自卫效能进行了分析,结果表明高能光纤激光在视觉器官损伤方面具有自卫应用前景,而在探测器致盲方面仍受到输出功率的制约.     

机载激光通信链路的传输信道及性能分析

对于机载激光通信的传输信道,分析了大气信道中的衰减、光强闪烁、光束漂移及气动光学效应等复合效应,并推导了接收光束尺寸、链路中断概率和误码率等传输性能。仿真分析表明：一方面,接收光束尺寸受光束漂移及气动光学效应的影响而增大,且在低空条件下的光束尺寸主要受到大气湍流的影响而导致其大于高空条件的;另一方面,长距离的机载激光通信链路需考虑光束漂移的影响,并可通过优化发射光束大小进行抑制。     

采用自调整模糊变结构控制的机载激光通信视轴稳定研究

机载激光通信的动态视轴稳定是建立激光通信链路的首要前提,传统的粗跟踪控制方法不能克服载体扰动及参数变化对系统的不利影响,影响了视轴稳定精度。根据控制系统的任务,将论域自调整模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面。理论分析和模拟实验结果表明,该方法消除了系统的抖振现象,改善了系统的瞬态性能,对机载通信平台受到的扰动及参数变化具有完全的自适应性。因此自调整模糊变结构控制具有一定鲁棒性,且控制算法简单,可望获得工程应用。     

基于二自由度内模控制的PID参数整定方法研究

研究了一种二自由度内模控制,并把它用于PID控制器的设计和参数整定,称之为二自由度内模PID。实际仿真证明,通过设置两个可调参数分别调整系统的动态性能和抗干扰特性,这种方法能够兼顾两种性能,弥补了常规内模PID的缺陷。     

水下激光通信系统研究进展

由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题,水下激光通信发挥着越来越重要的作用.在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题.梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程,总结了系统的技术优势,给出了通信原理,分析了影响系统性能的关键技术.最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率...     

基于双态混沌PSO的机载激光通信视轴稳定控制

机载空间激光通信视轴稳定是激光通信链路建立的前提。在视轴稳定平台中应用自抗扰控制方法取得了良好的控制效果,但自抗扰控制需调整参数众多且缺乏规范的调整手段。针对自抗扰控制调参难的问题,本文提出了一种利用双态混沌粒子群算法优化自抗扰控制参数的方法。仿真结果表明,与PSO-PID控制方法相比,该方法具有更快的响应速度,更强的抗干扰能力和更好的鲁棒性。     

近距离无线激光通信系统的设计

研究了一种用于传输数字图像信号的近距离无线激光通信系统,对系统的发射机和接收机部分进行了电路设计,搭建了实验系统并进行了系统调试,得到了合适的电路结构和器件参数,为实用的无线激光通信系统的研究和设计提供了参考依据。     

星间激光通信中光放大技术应用研究

随着星间光通信技术的发展，光放大技术的应用成为了必然。本文研究了星间激光通信中不同波长光放大器的应用方案，提出并分析了对应的应用技术难点。     

空间激光通信系统应用现状及发展趋势

空间光通信的基本原理为:信息电信号通过调制加载在光上,通信的双端通过初定位和调整,再经过光束的捕获、瞄准、跟踪建立起光通信的链路,然后再通过光在真空或大气信道中传输信息。     

机载空间激光通信终端的参数辨识跟踪方法研究

针对机载空间激光通信终端的机动形式多样性,建立了机载激光通信终端运动模态,应用改进的递归最小二乘法实现观测数据加权,将参数辨识方法和卡尔曼模型结合,动态调整卡尔曼模型中的状态转移矩阵,实现对机载激光通信终端的机动跟踪。构建机载空间激光通信的跟踪实验平台,模拟机载激光通信终端多种运动模式的实验表明,本文的参数辨识卡尔曼算法具有跟踪精度高和响应时间短,且具备多种动动模式的跟踪适应能力。