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空间光通信发射系统控制技术的研究
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3秒自动关闭窗口弱鳃黯固值中国科技核心期刊国内外空间光通信技术发展及 趋势研究孙兆伟吴国强孔宪仁赵丹 I哈尔滨工业大学卫星技术研究所哈尔滨150001)摘要全面介绍了国内外卫星光通信技术的发展,研究 状况及卫星光通信技术系统的组成和主要关键技术, 分析了卫星光通信相对于卫星微波通信的优点,最后 对卫星激光通信的前景进行了综述
. 关键词卫星光通信空间光通信捕获跟踪瞄准中图分类号TN929.13 文献标识码A(2)激光星间链路终端在体积,重量和功耗方面都 具有优势.例如NASA准备在自由号空间站搭载的 1.2Gb/s激光通信设备不到91kg(不含太阳能电池). 同等通信容量的微波设备重量为1000kg左右(含太阳 能电池,天线)【2】.(3)激光链路有远高于微波星间链路的极高的潜 通信数据传输率(可达100Gb/s),实际上已经做到同 时传输几百到几千,多者达几万路通话信路.(4)空间激光通信的抗干扰能力远比空间微波通 信强很多. (5)激光通信的高指向性使它的发射光束极窄,方1引言1945年,Anhur C1arke在《无线电世界》上发表了 一篇文章[1】,提出了在自由空间进行光通信的设想.由 于受器件的限制,直到上世纪70年代初期才由美国 开始进行自由空间光通信系统的研究,在上世纪70 年代末设计出了世界上第一个光学空间通信实验终 端.此后,日本,欧洲等各国纷纷开展了这方面的研 究.空间光通信技术是指利用激光光束作为信息的载向性好.通常激光光束的发散角都在毫弧级,甚至微 弧度数量级,因此具有传递数据极高的保密性. (6)激光星地链路受大气及降雨影响比微波大,但日本的星地激光链路实验表明大气影响远比预期小, 而且通过选择适宜的波长和采用多点布站方式设置 地面站可以减少这些影响【3].体,实现两个应用目标之间的通信,应用目标包括同步轨道,中轨道,低轨道,深空等卫星.其中,星间光通 信是研究的重点之一,因为它具有广阔的军用和民用市场.另外,随着传输速率的要求,使得卫星通信所采用频段的不断提高,现代卫星通信频段已经扩展到了 毫米波波段.卫星通信频段扩展过程与地面通信频段3国内外空间光通信系统研究现状和进展3.1美国空间光通信系统研究现状和进展 美国宇航局(NASA)和美国空军是美国研究光通 信的两个最主要部门.NASA主要研究GEO―GEO链的扩展过程极为相似,可以预测,随着卫星通信数据 率的不断提高,卫星通信的频段也会不断提高,最后 将与地面通信网发展一样,采用光频波段作为高速卫星通信的频段.路高码率通信和低空链路的低码率通信,其代表系统是LCDS 嗍(municationDemonstrationSys―tem),该系统的技术要求至少有一个通信端机在太空 中,通信码率大于750Mb/s.2卫星光通信相对于卫星微波通信的优点(1)目前在卫星中已利用的微波带宽大约为2GHz (Ku波段和C波段),而激光的频带宽度超过105GHz 大约是微波波段带宽总和的1000 0多倍,设备间无射 频信号干扰,目前无需申请使用许可证.收稿日期: 作者简介:孙兆伟男,1963年生,教授,博士生导师.从事卫星总体仿 真,卫星通信方面的研究,试验卫星一号的主要参与者之一.在国内外 发表论文30余篇林肯实验室于上世纪80年代负责美国空间激光 通信的研究,开始建立空间激光通信系统,从事必要 部件及系统的开发研究,演示,实验论证.早期的林肯 实验室从事相干光通信的研究,其主要光源是用商用 的30mW AlGaAs半导体激光器.采用外差法成功地实现了终端一终端高码率卫星通信的演示实验,并且 演示了空间捕获和跟踪定位功能.林肯实验室还和NASA共同致力于NASA―ACCS通信卫星演示系统的 研制.以后又成功地进行了SIR―C,Radar―c,s―SAR等2005年第9期.允翘镭投书⑩万
方数据弱国船固值国内外空间光通信技术发展及趋势研究系统的演示实验,还进行了TDRSS(rIhckinglay Satellite System),DODData Re?局确立了两个研究项目一基础技术研究(TRP)和高级 系统技术研究(AsTR),进行了大量的基础性概念研究 和预研性系统研究工作.在年期间实施了有效载荷模拟和实验的PsDE计划,又在 年进行了数据中续准备计划(DRPP).1989年起,ESA(DepartmentofDefense),TOPSAT(The T0pographical m印ping Satellite)等系统 的研究. 1999年,美国JPL实验室进行了双向46.8km水 平地面光链路实验,该实验为未来卫星与地面站间激 光通信的系统设计,特别是有关减轻大气影响的设计又开始实施SILEX|f7】计划.SILEX系统包括两个飞行终端,其中高轨道(GEO)终端载于欧空局的ARTEMIS 卫星上,低轨道终端载于法国的地球观测卫星SPOT一 4上.SILEX系统从SPOT-4上的低轨道终端向 ARTEMIS上的同步轨道终端传输50Mb/s的数据.同提供一个较早的评估.另外由美国JPL实验室资助,FYl998在为先进外层空间系统发展计划(ADSSD)设计和发展一个光通信(Opcomm)子系统.这项研究 的目标在于最终能够提供一种原型设备,它能在外层 空间的巨大距离下建立上行和下行的双向链路,并同时具备广泛的搜索功能. 从1995年起,美国的弹道导弹防御组织(BMDO) 实施了STRV一2实验计划(Space Technology ResearchVehicle 2)该项计划的主要目的是演示LEO卫星时在ARTEMIS上还装备有一个定位装置,可使其系 统上的望远镜(亦即光学天线)对准SPOT_4后其他任何低轨道高度大于1000km的LEO空间飞行器,并向GEO终端传送2Mb/8的数据.带有SILEX通信端机的 SPOT4卫星于日成功发射,载有 PAs,肛L通信端机的ARTEMIS于日发射升空.日两颗轨道卫星的激光喁X一5与地面站间的上行和下行激光链路,验证卫星光通信技术的发展情况.STRV一2实验系统中采用了 极化复用通信技术,发射和接收孔径分离,星上终端 天线口径为16Mm(发射)和137mm(接收),地面终端通信实验宣告成功,SPOT一4卫星拍摄的卫星图像可 以通过ARTEMIS卫星实时传输到库鲁航天中心的 SPOTo卫星图像处理中心,这是世界上进行的首次 星问激光链路实验嗍.SILEX计划的第二阶段将进行GEO与GEO之间的光通信实验.此外,ARrI'EMIS还为305(发射)和406mm(接收).STRV一2设计通信数据率为500Mb/s木2(星一地)和155Mb,s木2(地一星). rI'SX一5于日发射,近地点轨道高度将与日本的LEO卫星OICE,I'S进行激光通信.3.3日本空间光通信系统研究现状和进展403km,远地点轨道高度1686km,轨道倾角69..由于TsX一5卫星的定轨和姿态控制精度没有达到预定要日本于上世纪80年代中期开始了光学空间通信 的研究工作,主要有邮政省通信研究室(CRL)唧,宇宙 开发事业团(NASDA),高级长途通信研究所(ATR)的 光学及无线电通信研究室进行了此方面的研究【埘.其 中ATR在长达10余年的空间激光通信研究工作中, 积累了丰富的经验,包括提出了激光链路中光束控制 方法等关键技术方案,发展模拟空间激光通信的装 置,率先开展了地面模拟实验测试设备研制和验证技 术等先导性研究工作.日本已于1995年利用EIS―VI 卫星上的光通信终端成功地与地面进行了光通信实验.尽管此次实验的数据率仅为1.04Mb/s,但这是世界 上首次成功进行的星地光通信实验.日本的NASDA 还将与ESA共同进行卫星光通信试验,实验将在日本求,星上光通信终端无法捕获到地面光通信终端发射 的信标光,STRV一2星地激光链路试验宣告失败圈.美国军事侦察局于日成功地发 射了GEOUTE(GeosynchronousLightweight TechnologyExperiment一同步轨道轻量技术实验)高技术演示卫 星.此高技术演示试验卫星GEOUTE装有一个激光 通信试验终端机及一个UHF通信终端,将进行激光 通信试验和宽带通信试验.随着第一代卫星系统(TDRSS)投入运行,美国光 学空间通信研究进入了一个新的阶段.针对第一代跟踪数据中续卫星通信带宽不足及结构限制,提出在第二代中续卫星计划采用星间激光通信的设想,这将大大增加通信容量,提高跟踪天线测角的精度,明显缩 小发射天线的体积,从而提升中续卫星的总体性能. 美国第二代中续卫星考虑在2010年前投入使用【q.3.2欧洲空间光通信系统研究现状和进展的光学通信卫星OICErllS与ESA的ARTEMIS之间进行.另外,日本还在OICErI'S计划中,积极研制专用于进行空间光通信系统实验的小型光学星间通信工程 试验卫星(0ICErI's).OICETs只携带光学终端,质量为 500kg,它将在500km的低轨道上运行.OICETS的目 的是在空间对空间光通信的探测,跟踪等光学技术及欧洲空间局(ESA)一直重视光学空间通信的研究 工作.自1977年起,ESA即开始ISL的研究.早期欧空 ◎兜盈镭筏书2005年第9期万
方数据弱国骀固值国内外空间光通信技术发展及趋势研究光学装置进行实验,以评价及改进空间光通信技术及 装置.目前OICErI's计划正在积极的实施中,计划和地面带自动目标捕获功能的FSO系统创造了条件. 另外在光无线通信系统设计,以太网光无线通信,USB 接口光无线通信,大气激光传输,大气光通信收发模 块和信号复接/分接技术等方面都取得了多项成果. 4卫星光通信的系统组成空间激光通信系统主要由激光光源子系统,发射/ 接收子系统和捕获,跟踪和瞄准(ATP)子系统构成,如 图l所示f11】:2005年发射升空.其总系统组成包括NASDA的 OICE,I's卫星,数据中继卫星(DR喝),跟踪控制中心(TACC),国内跟踪通信站,EAS的ARTEMIS卫星和 地面站. 此外,以色列和德国合作进行了一项为期5年 (年)的应用技术研究项目BUSL(Bmad―band C鹊erInte卜Satellite&nk)计划,研制应用于LEO/MEO星座中小卫星的小型,低功率和低成宽带星间光 通信终端样机,通信数据率为1Gb,s空间演示实验于 2004年进行. 3.4国内空间光通信系统研究现状和进展 我国卫星间光通信研究与欧,美,日相比起步较 晚.国内开展卫星光通信的单位主要有哈尔滨工业大(1)光源子系统此系统在卫星光通信中,通信光 源至关重要.它直接影响天线的增益,探测器件的选择,天线直径,通信距离等参量.常用激光器为波长在 800～850nm范围的AlGaAs激光器,该波长范围内的 APD探测器件工作在峰值,量子效率高,增益高.采用 倍频Nd:YAG激光器或氩离子激光器得到的波长在 514～532nm的激光器是星上激光光源的良好选择.学(系统模拟和关键技术研究),清华大学(精密结构终端和小卫星研究),北京大学(重点研究超窄带滤波技(2)发射,接收子系统此系统是卫星光通信系统的关键子系统之一.光发射机大致可认为是光源,调 制器和光学天线的级联,而光接收机则可看成是光学 接收天线和探测器,解调器的级联,如图2所示.术)和电子科技大学(侧重于A胛技术研究)'11】.目前已完成了对国外研究情况的调研分析,进行了星间光通信系统的计算机模拟分析及初步的实验室模拟实验研究,大量的关键技术研究正在进行,与国外相比虽调制的作用是将需要发射的信号调制到光载波上;探测,解调是通过光电转换器件将光信号转换为有一定的差距,但近些年来在光通信领域也取得了一些显著的成就. 2002年哈尔滨工业大学成功地研制了国内首套电信号.探测部分还包括滤波,放大部分,该部分也是 卫星光通信系统中必不可少的.天线的孔径一般取为 10～30cm.滤波器,探测器是接收系统中的重要部分. (3)瞄准,捕获,跟踪子系统此系统是卫星光通信 系统中非常重要的子系统之一.信标子系统也包括在综合功能完善的激光星间链路模拟实验系统,该系统 可模拟卫星间激光链路瞄准,捕获,跟踪,通信及其性能指标的测试.所研制的激光星间链路模拟实验系统的综合功能,卫星平台振动对光通信系统性能的影响 及对光通信关键单元技术的攻关研究有创新性,其技 术水平为国内领先,达到国际先进水平,目前该项研 究已进人工程化研究阶段.上海光机所研制出了点对 点155M大气激光通信机样机,该所承担的&无线激光通信系统&项目也在2003年1月份通过了验收,该系剥删器H黼路卜光刮鬻卜 制僦H煳l荔I裂卜统具有双向高速传输和自动跟踪功能,其传输速率可达622Mb/s,通信距离可以达到2km,自动跟踪系统的 跟踪精度为0.1mmd,响应时间为0.2s.中科院成都光 电所于2002年在国内率先推出了10M码率,通信距盈区Ⅱ咽方位/俯仰控制子系统 方位/俯仰伺服子系统 图1空间激光通信系统构成 源信号 (a)光发射机框图 (b)光接收机框图 图2发射,接收子系统系统温度 湿度控制离300m的点对点国产激光无线通信机商品.桂林激 光通信研究所也在2003年正式推出FSO商品,最远 通信距离可达8km,速率为10～155M.武汉大学于2002年在国内首先完成42M多业务大气激光通信试 验,2004年3月又在国内率先完成全空域FSO自动跟踪伺服系统试验,这为开发机载,星载激光通信系统2005年第9期.允氢信牧书◎万
方数据弱国黯固值国内外空间光通信技术发展及趋势研究此部分中.此外,卫星光通信系统中,还有一些辅助器件,伺服系统,控制系统等.6空间光通信展望 随着半导体技术,探测技术,光学元件技术,控制 技术和材料技术等的发展,自由空间光通信在最近10 年左右的时间内取得了飞速的进展.卫星光通信技 术从原来的关键技术研究发展到地面模拟和空间实 验.现在空间光通信系统发展的趋势主要是:(1)空间 光通信系统的应用正在向低轨道小卫星星座星间激 光链路发展;(2)激光星间链路用户终端向小型化,一体化方向发展;(3)低轨道小卫星星座激光链路正进入 商业化,实用化发展阶段.随着小卫星星座的迅猛发 展,国外对第二代中继星的兴趣已经下降,对小卫星5卫星光通信的关键技术 (1)高功率光源及高传输码率调制和解调技术高 功率光源及高传输码率调制和解调技术需要研制高 效,低耗,稳定,长寿命的高功率激光光源.目前采用的激光光源多数为半导体激光器,也有部分系统开始使用固体激光光源. (2)近量子限高灵敏度抗干扰的光信号接收技术近量子限高灵敏度抗干扰的光信号接收技术是空间激光通信接收机的核心技术.近量子限接收机可以降低对发射功率的要求,获得近量子限高灵敏度接收的星座的兴趣大大增加.空间光通信研究工作,已经开始逐渐从以中继星为主要背景转到以小卫星星座为 应用背景上.可以预见,研究重点将会逐渐转移到小 卫星星座星间激光链路的研究上.基于此,对小卫星 星座星间激光链路的研究工作将在空间光通信的研 究中占有重要地位.方法是在接收机中运用EDFA.通常,通信信号激光的 探测选用雪崩光电二极管.信标激光的探测器一般选 用四象限红外探测器(QD)和CCD.微弱信号检测和背景噪声抑制技术常常与高灵敏度的光信号接收技术 结合使用.国内,外的研究进展表明,空间激光通信的发展 将导致新的通信革命.虽然,我国的星间光通信研究开展较晚,但由于元器件和技术已趋成熟,国内有一定 的FSO技术积累,还可借鉴国外经验.因此,我国应增(3)高灵敏抗干扰的光信号接收技术在空间光通信系统中,接受的光信号通常都非常微弱,再加上高 背景噪声的干扰(太阳光,星光等)下,光的接收难度 很大.一般采用以下两种方法消除这种影响.提高接加人力,物力投入,加快空间光通信研究力度,以取得 跨越式的发展,并在未来的全球军事和商业通信中处于有利的地位.收端机的灵敏度,最好达到nW～pW量级;对所有的信 号进行统计处理,在电信道上采用微弱信号检测和处理技术.(4)高精度的捕获,跟踪和瞄准(APT)技术捕获,跟踪和瞄准(API')系统包括粗跟踪(捕获)系统和精跟踪 (跟踪,瞄准)系统两部分.由于姿态监测控制系统误 差,参照系计算误差,卫星的振动以及其它系统误差 的存在,在收发双方互相对准之后总有一个不确定参考文献1Fleccl埘GD,HicksT凡Iau砌吐B.TheSILEXopticalin蛐itlinkex-peml髓t&commllnication.Enginecring Jo啪al,~2792吕海寰,等.卫星通信系统.北京:人民邮电出版社,1998 3马晶,韩琦琦,王骐.卫星光通信技术发展及其影响因素分析.2004,10:45―47 4 Begley D L Proposednear角.空间捕获目标的范围在±1一±20.或更大,通常采用CCD来实现.为了缓解对空间捕获,跟踪和瞄准系统1Gbps space l硒erco眦眦ication systcm.SPⅢ,～375苛刻的要求,加快通信链路建立速度,需要增大接收机的视场角,为毫弧度量级.瞄准和实时跟踪过程通常采 用四象限红外探测器(QD)来实现,并配以相应的电子0ppeIlllau G.The European S几EX project:concept,perfonn锄ces,statIlsand planning.SPⅢ.～376潘文,胡渝.美国激光通信研究发展概况及现状.电子科技大学学报.l一545 7伺服控制系统.精跟踪要求视场角为几百微弧度,跟踪灵敏度为一90dBW,跟踪精度为微弧度量级.Mecherle G.S,et aJHomod),ne PSK receivers,】l,i也1aser diodesource.Proc.SPIE.～108 8(5)精密收发天线技术光学天线实际上就是光学 望远镜,天线的型式根据具体情况可采用卡塞格伦型反射式天线或透射式天线.对于孔径较大的天线,可Fujise M.Free―spacesi砌lator矗)r laser tra_nsmission.Ibid,):1～27 9Flmlll锄a.SPⅢ.～26M觞ayuki F.SPIE,～14910采用反射式天线,这有助于降低制造难度,提高其可靠性,减轻重量;而当天线孔径较小时,则选用透射式天1l马东堂,魏急波,等.空间激光通信及应用.半导体光电,2003,24:139.144线.一般空间激光通信系统的天线孔径在30cm左右. ◎.允盈镭投书2005年第9期万
方数据国内外空间光通信技术发展及趋势研究作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 孙兆伟, 吴国强, 孔宪仁, 赵丹 哈尔滨工业大学卫星技术研究所,哈尔滨,150001 光通信技术 OPTICAL COMMUNICATION TECHNOLOGY ) 2次参考文献(10条) 1.Fletcher G D.Hicks T R.Laurent B The SILEX optical interorbit link experiment & communication 1991 2.吕海寰 卫星通信系统 1998 3.马晶.韩琦琦.王骐 卫星光通信技术发展及其影响因素分析[期刊论文]- 2004 4.Begley D L Proposed near 1 Gbps space laser communication system 1996 5.Oppenhau G The European SILEX project.concept,performances,status and planning 1990 6.潘文.胡渝 美国激光通信研究发展概况及现状 1988 7.Mecherle G.S Homodyne PSK receivers with laser diode source 1991 8.Furuhama 查看详情 9.Masayuki F 查看详情 10.马东堂.魏急波 空间激光通信及应用[期刊论文]-半导体光电 2003相似文献(10条) 1.学位论文 艾扬利 数据中继卫星光通信链路仿真及关键技术分解 2003论文首先讨论了空间光通信的优势,主要应用场合及研究空间光通信的意义,然后介绍了各国在空间光通信研究中的成果,并就空间光通信的应用前 景及发展趋势进行了概括性的论述.随后讨论了空间光通信系统的主要结构和组成部件,阐述了空间光通信的具体工作过程,并对各部分的主要器件的结构 和功能做了较详细的分析,同时对系统设计所应注意的关键技术和要点进行了讨论.理论分析和建模部分则分析了包括光发射,光信道,光接收在内的整 个通信链路,研究了包括基带信号,编码,激光调制到光电变换,解调,解码,恢复基带信号等空间光链路发,收传输的整个过程,提出了系统的模型.论 文配合总体系统设计要求,对长波长和短波长两个波段的三种可能的方案分别进行了仿真研究,并进行了相应的分析和比较,得出结论,为系统总体设计时 选择最佳的方案提供参考.该文给出数据中继卫星光通信链路计算机仿真研究结果,作为数据中继卫星光通信系统研究的一部分.论文完成了对数据中继卫 星光通信链路的理论分析,建模和仿真工作.通过该论文的完成,表明空间(卫星)光通信链路是能够实现通信的,进一步证实了空间光通信系统的可行性.2.期刊论文 李勇军.赵尚弘.胥杰.方绍强.LI Yong-jun.ZHAO Shang-hong.XU Jie.FANG Shao-qiang 瑞利振动下空 间光通信误码率研究 -空军工程大学学报(自然科学版))在假设空间光通信链路建立起来的前提之上,以瑞利分布描述卫星光通信平台振动,对高斯光束在强度调制/直接检测(IM/DD)光通信系统系统的误码 率进行计算,得出了卫星平台震动而产生的指瞄误差对系统性能的影响,为卫星光通信系统的设计提供有益的参考.3.学位论文 吕辉 空间光通信及其关键技术研究 2003该文详细,全面地介绍了无线光通信技术的相关内容,并对在该技术中有重要应用的掺镜光纤放大器(YDFA)的性能参数进行了优化.第一章首先对其 与微波通信技术进行了比较,指出了该技术在卫星间通信的巨大应用前景.随后对该技术在地面应用中的特点和优势也做了介绍,从而阐述了研究该技术的 意义.然后详细介绍了目前世界主要先进国家对该技术的研究情况,主要包括是美国,欧洲和日本三个国家和地区研究该技术的机构,研究计划,使用的 主要技术和器件,研究进程和应用情况等内容.第二章分析了无线光通信的系统结构.首先在总体上对无线光通信技术的系统做概括性的介绍,然后分别讨 论了无线光通信系统的发射,接受和PAT子系统.发射子系统的主要内容包括光源的选用,光调制方式和光学天线的设计等;接受子系统的主要内容包括噪 声分析,探测器件的性能分析,检测方式等;最后讨论了无线光通信技术特有的瞄准,捕获,跟踪(PAT)子系统,主要内容包括该子系统的组成,工作过程 ,控制方法,误差信号处理等;第三章讨论了地面无线光通信中遇到的大气信道问题,分析了大气对光信号的吸收和散射,并根据这些分析指出了在大气通 信中适用的工作波长.目前,已经出现了一些采用无线光通信技术建立的光局域网.在此章的后半部分详细介绍了采用无线光通信技术组建的光局域网的各 种拓扑结构,并分别对其特点进行了分析,最后简要介绍了这种局域网的通信协议的制订情况.4.期刊论文 韩琦琦.马晶.于思源.谭立英.王骐.HAN Qi-qi.MA Jing.YU Si-yuan.TAN Li-ying.WANG Qi 卫星光通 信中耦合运动对光信号跟踪影响分析 -宇航学报)光通信终端与卫星平台的耦合运动是影响卫星光通信系统光信号跟踪性能的重要因素.以铱星系统星间链路为例,建立了卫星光通信终端与卫星平台 相互耦合运动的数学模型,并进行了数值仿真.理论分析及仿真结果表明:卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动使系统粗跟踪误差增大,方位轴,俯仰 轴最大误差分别为94μrad和98μrad,超过精瞄系统补偿范围.为确保星间激光链路通信性能,提出了光束粗跟踪控制补偿算法,并进行了相应的仿真实验 ,仿真结果表明:补偿后的控制算法将方位轴,俯仰轴最大跟踪误差降低为37μrad和41μrad,符合精瞄系统补偿要求,保证了系统跟踪性能.该结果对今后 小卫星星座激光组网具有一定的指导意义.5.学位论文 苏立 卫星光通信中瞄准捕获跟踪系统的控制技术研究 2002通过星间激光链路卫星通信可以达到更高的带宽和更快的数据率,因此成为一种极具潜力的前沿通信方式.同时激光光场光束窄,星间距离大,使卫星 的瞄准,捕获,跟踪难度大.卫星星体的各种振动使得跟瞄过程变得更加复杂,有必要对卫星星体的振动抑制方案进行详细的研究.总的来说,跟瞄技术已 成为卫星光通信最为关键的技术难题.该文主要针对空间光通信的瞄准,捕获和跟踪控制技术,并结合振动抑制进行了研究.6.期刊论文 谭莹.艾勇.TAN Ying.Ai Yong 卫星光通信与微波通信之转换技术研究 -光通信技术)卫星激光通信是解决星间通信&瓶颈&的最佳方法.介绍了卫星光通信网络与微波通信网络并网的背景及重要意义,分析了卫星光通信与微波通信相互 转换的方法.7.学位论文 潘湖迪 基于电光效应的相干检测星间跟踪技术 2005激光由于其自身功率密度高,方向性好,加之因频率高而带来的天线尺寸小,系统结构紧凑轻便,信息容量大等突出优点,因而在卫星系统中有很大的 应用潜力.随着元器件的发展,卫星光通信技术日益成熟,并正向商业化方向发展,可以预计,卫星光通信必将成为下个世纪超大容量卫星通信的主要途径 .空间光通信中捕获,跟踪,对准(ATP)技术的采用是为了保证空间光通信系统建立可靠通信链路,是实现空间光通信需要首先突破和解决的关键技术.空 间光通信ATP子系统中的瞄准误差等关键参数直接影响系统总体性能以及对总体设计指标的确定,在一定程度上还决定了空间光通信系统的重量,体积以 及系统制作的复杂程度.因此,开展对ATP技术的研究对实现空间光通信有着重要的现实意义.本文一种新颖的不使用CCD或四象限传感器的光束定向机理 .它采用光束章动和相干检测技术,可实现高精度和极高灵敏度的光束定向.具有线性电光效应的LiNbO&,3&晶体完成光束章动功能.当信号光束进行圆形扫 描时,周期性变化的相干光功率中将包含光束的方向信息,据此控制细瞄准镜调整光束方向,实现星间跟踪.我们建立了整个定向系统的数学和计算机模型 ,计算结果表明只要维持足够低的激光器相位噪声就能实现高精度的光束定向.同时,我们构建了相应的实验系统来验证应用该技术进行光束定向的可行性 .8.期刊论文 肖军颖.荣健.司敏山.吴虹.张莉.Xiao Junying.Rong Jian.Si Minshan.Wu Hong.Zhang Li 空-地卫星 光通信系统中超前对准问题的研究 -南开大学学报(自然科学版))推导大气光路方程,引入物理名词蒙气差,分别计算上行链路及下行链路的偏转角,说明偏转角存在的原因并提出消除偏转角的可行性方法:通过提高 发射角使其光线偏转后能精确对准.9.学位论文 倪飞 小卫星光通信系统仿真研究 2001该文结合国家&863-2&项目课题&小卫星光通信技术&,对小卫星光通信系统中的光通信链路和捕获,跟踪,瞄准(ATP-Acquisition, PointingandTracking)等关键技术进行了研究与分析,设计和开发了小卫星光通信系统的仿真软件.该文主要的工作如下:该文第一章主要介绍了空间光通 信相对于微波通信的优点及其存在的关键技术.第二章主要介绍了美国,日本,欧洲以及中国在空间光通信领域的研究状况,对其实验结构,参数及原理 进行了较为详细的研讨,给相关人员提供一种参考.在第三章中,对小卫星光通信系统的总体结构及组成部分作了分析研究.分别讨论了ATP子系统和通信子 系统的结构与功能.第四章重点讨论了小卫星光通信系统仿真模型的建立.最后,在第五章,对设计的小卫星光光通信仿真软件进行了系统测试,给出了仿真 结果,并对仿真结果进行了分析,证明了该仿真软件设计的正确性.10.期刊论文 王晓海 空间激光通信系统应用现状及发展趋势 -卫星电视与宽带多媒体2006,&&(10)空间光通信系统的发展现状 卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术.它是一种崭新的空间通信手段,利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号,从而实 现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信.由于卫星光通信具有诸多优点,所以吸引着各国专家锲而不舍的探索.近几年,美国,欧空局各成员 国,日本等国都对卫星光通信技术极其重视,对卫星光通信系统所涉及的各项关键技术展开了全面深入的研究,目前在卫星光通信领域已取得突破性进展 ,成功的实现了卫星-地面,卫星-卫星之间的光通信试验,预计最近几年就将进入实用化阶段.引证文献(2条) 1.邓小芳.周胜源.林基明 水下光通信系统的建模与仿真[期刊论文]-光通信技术 .张诚.顾闻博.柳迪.舒首衡.陈乐.胡薇薇.郑铮.徐安 星地光通信多点地面接收方案的初步研究[期刊论文]-光子 学报 2008(2)本文链接:http://d..cn/Periodical_gtxjs.aspx 授权使用:湖南大学(hunandx),授权号:7-4bf2-baba-9da,下载时间:日
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