发展空间激光通信,提高对地观测效能

基于对地观测技术用于全球实时探测,在获得地球表面及深部的时空信息中具有重要的作用,分析了我国对地观测面临的主要问题及解决途径,论述了空间激光通信在对地观测中的作用及要解决的关键技术,对空间激光通信在我国对地观测中的应用提出了几点展望与建议.     

深空激光通信的研究现状及关键技术

空间光通信因其体积小、质量轻、数据率高,已经得到世界各国的普遍重视,尤其是近地卫星光通信系统的在轨实验的成功,使人们建立起用激光进行深空通信的信心,本文以国外两个典型的深空激光通信系统为依据,深入分析了深空激光通信系统的特点,提出了制约深空激光通信系统的关键技术,给出了未来深空激光通信技术的研究方向,为我国开展深空激光通信的研究提供参考。     

激光对潜通信的PPM信号功率谱

对激光发射机平均功率受限的激光对潜通信链路，数字脉冲位置调制（ＰＰＭ）是传输信息的有效调制格式。本文推导了随机ＰＰＭ符号序列的功率谱，在该模型中考虑了激光强度变化、脉冲抖动和“静止时间”。结果表明该ＰＰＭ信号的功率谱（ＰＳＤ）由连续谱和离散谱组成。     

Matlab对激光干涉纳米阵列的仿真与研究

纳米科技独特的魅力在于其纳米效应,而实现纳米效应的关键就是具有纳米结构,周期性纳米结构在高密度数据存储、光子晶体、MEMS和生物传感器中具有大量的应用。不同纳米阵列的研究吸引着各领域的研究人员。本文借助Matlab探究不同参数对多光束激光干涉光刻的影响,从两光束到六束光的干涉模拟中分析入射角、空间角、偏振角和相位差对干涉图案的影响,实现条纹阵列、点阵、孔阵以及发掘新型的蜂窝结构和微型齿轮等独特结构。模拟结构表明激光干涉光刻在实现传统纳米阵列和新型结构方面具有巨大的潜力。     

短波地空通信链路电磁计算与仿真

基于短波地空通信链路复杂特性是研究短波地空通信的关键和难点等问题．介绍了短波地空通信链路特性，探讨了进行短波地空通信链路电磁计算的主要参数，并利用ITS软件系列进行短波地空链路的电磁仿真并得出计算结果．计算结果可显示到地理图上，协助拟定频率规划方案，并可得出相应的电磁性能．     

考虑暂态过程的对地电容电流检测方法研究

对谐振接地系统,画出电流源形式等值电路,提出基于暂态过程的一种对地电容电流检测方法,服务于消弧线圈跟踪调谐。该方法通过断开中性点调谐回路,测量过渡过程时间常数,以及电路稳定前后的电压、电流幅值,推导出对地电容的计算方法。在Matlab中搭建模型对方法进行验证,仿真数据验证该方法的有效性,测量方法简单,计算容易,测量时间短,计算精度满足要求,为消弧线圈跟踪调谐提供一种基于暂态过程测量电容的理论依据。     

短波地空通信链路电磁计算与仿真

基于短波地空通信链路复杂特性是研究短波地空通信的关键和难点等问题.介绍了短波地空通信链路特性,探讨了进行短波地空通信链路电磁计算的主要参数,并利用ITS软件系列进行短波地空链路的电磁仿真并得出计算结果.计算结果可显示到地理图上,协助拟定频率规划方案,并可得出相应的电磁性能.     

一对多激光通信技术在编队飞行星座中的应用

基于旋转抛物面基底的多反射镜拼接光学天线,提出一种一对二激光通信组网方案,并对系统工作过程进行了分析,对星间激光通信链路进行了功率裕量计算.分析结果表明:一对二激光通信距离达200km,通信速率为2.5Gbps.该方案可为编队飞行星座内通信组网提供了一种新的技术途径.     

四象限探测器在空间激光通信中应用研究

研究了不同模式光斑对四象限探测器(QD)工作的影响,重点分析了高斯光斑对探测灵敏度的影响。搭建实验系统用扫描偏转镜及辅助CCD相机完成了对其性能测试实验。实验表明,形心算法的检测精度为质心检测精度的5倍;在极限探测灵敏度下,QD只能实现二细分,采用平滑滤波可以改善其细分能力;在高信噪比条件下可实现位置分辨力为1.6μm,角度分辨率为0.8μrad。同时研究了不同光斑大小、不同强度背景光对器件的影响。     

遮光罩对GEO对地激光通信系统可通率影响

地球同步卫星(GEO)对地激光通信系统具有通信速率高、保密性好等优势。但系统的光学天线暴露在星体外部,太阳照射对可通率影响严重。针对某GEO对地激光通信系统,不同长度遮光罩对太阳规避造成的可通率及比刚度影响的分析,证明增加遮光罩长度系统可通率提升效果明显。对现有遮光罩形式进行了分析与总结,简述工程中遮光罩长度的确定与限定条件,为优化设计GEO激光通信系统遮光罩及提高系统可通率提供技术基础。     

基于ADAMS和Matlab的一对多激光跟踪天线联合仿真

为了研究激光通信跟踪天线的跟踪性能、减小伺服传动误差、提高设计效率,采用ADAMS和Matlab对一对多激光通信跟踪天线的性能进行机－电联合仿真。利用ADAMS搭建动力学模型,Matlab搭建控制系统模型,然后利用控制系统模型和动力学模型组成联合仿真模型,对一对多激光通信跟踪天线进行联合仿真。由一对多激光通信跟踪天线的联合仿真结果可以得出：一对多激光通信跟踪天线具有良好的跟踪性能,系统稳定状态下,跟踪误差小于目标值的0.4%以下。结果表明：建立的联合仿真模型能够精确地反应跟踪天线的跟踪性能,极大地提高了设计效率,减小了伺服传动误差,为原理样机的研制提供了理论依据。     

空间激光通信光端机发展水平与发展趋势

激光通信技术和传统通信技术相比具有极大的优越性和广阔的应用前景,其中光端机是实现空间激光通信的核心系统.论述了近年来发达国家在光端机研发方面所取得的成果,讨论了光端机研发的发展趋势.在未来多型平台之间进行组网激光通信的背景下,对光端机上一对多通信光学天线的各种设计方案进行了梳理,从几个方面评价了各种设计方案的优缺点,并对网络化通信的光学天线关键技术提出了一些新的思考和分析.     

后向散射对陆战激光通信影响分析

激光通信抗干扰能力强、保密性好,非常适用于陆战条件下抗电磁干扰通信,对提升陆军作战能力具有重大推动作用。陆战环境复杂烟尘较重,发射的激光受到大气后向散射的影响会反射到己方的接收系统中,对接收产生一定影响,因此必须对激光通信系统后向散射的强度进行分析。根据陆战激光通信系统的特点,对收发独立口径和收发共口径的两类激光通信光系统大气后向散射进行了分析,并对系统发散角、接收视场、光轴间距等参数与后向散射强度的关系进行了仿真,为优化系统参数、减小大气后向散射对系统影响提供了参考。     

激光通信大口径地面站机电联合仿真

针对激光通信大口径地面站对目标快速扫描、迅速捕获和稳定跟踪,减少伺服控制误差,采用Solidworks、ADAMS和MATLAB对大口径地面站机电控制系统联合仿真。联合仿真基于Solidworks建立的大口径地面站物理模型,在ADAMS建立起系统动力学模型,在MATLAB上建立起伺服控制模型。通过对系统模型仿真结果分析,说明系统响应速度快、超调量小,视轴指向精度优于5″,稳态跟踪精度优于10″,满足系统指标要求。仿真分析确立了系统的可实施性。另外伺服控制仿真参数为实际系统的控制调试提供了可靠参考,提高了设备研发效率。     

激光电源中央控制器系统的通信设计

基于系统核心处理器TMS320F28335以及作为协处理器的FPGA,EP2C20Q240C8N,设计了一套用于激光电源中央控制器的通信方法．包括DSP与EEPROM的SPI通信、DSP与FPGA的总线通信、中央控制器与总控之间的RS485通信、中央控制器与下级模块CPU的CAN通信和I／O通信．     

楼宇间无线激光图像通信系统的设计

本文所研究设计的楼宇间无线激光图像通信系统是由发射端和接收端两部分构成,是一种架设简单,供1km以内使用的无线通信装置。它所用激光作为信息的载体,以大气为传输信道。利用激光光束直接在空气中传输高清晰高保真的音视频信号,是新兴的一种点对点方式的无线通信系统。     

空间激光通信系统中大气湍流的自适应补偿方法

阐述了如何将自适应光学技术应用于空间激光通信系统工程中,以补偿大气湍流效应对激光束传输的影响.自适应光学的核心内容是实时校正光束波前畸变,以提高光学系统的成像质量,在光波质量方面,进一步的目标是要提高到接近衍射极限的水平,主要由波前探测、波前控制和波前校正三部分组成.本文还具体分析了自适应光学系统中时间带宽与空间带宽的匹配问题.空间激光通信系统和自适应光学系统都是非常复杂的系统工程.若将自适应光学技术有效地应用于空间激光通信系统.必然会使空间激光通信技术的发展迈上新的台阶.     

光纤通信中的自动激光器切断系统

介绍了用于光纤传输系统的自动激光器切断（ＡＬＳ）功能模块的原理和开发过程。它可以在光缆线路发生故障时自动切断激光发送器,并在线路修复后自动恢复系统工作。该技术已应用于ＳＤＨ－１５５Ｍｂｉｔ／ｓ光接口实验系统,其性能完全满足ＩＴＵ－Ｔ Ｇ．９５８建议关于激光安全性的要求。     

微小卫星激光通信粗跟机构设计与分析

针对微小卫星星间激光通信任务中快速、精确、稳定地捕获跟踪要求、卫星发射阶段严酷的力学环境以及严苛的重量尺寸限制,设计了一种适合微小卫星搭载的共口径收发二维粗跟机构。首先,由轴系支撑理论总结了精密轴系的设计原则,完成了结构设计,然后通过赫兹接触理论计算出过盈配合和预载荷作用下的轴承刚度,最后利用有限元分析方法分析了粗跟机构的力学特性。分析结果表明粗跟机构谐振频率满足卫星发射要求。结构设计具有结构紧凑、质量轻的特点,满足外包络尺寸、重量限制,轴系刚度设计合理。