空间力学环境对光通信终端高速偏转镜动态特性影响研究

论文摘要

卫星光通信与微波通信相比具有通信容量大、终端体积小和保密性好等特点,是未来卫星通信技术的一个很有潜力的发展方向。近年来,该领域的研究已受到各国重视,美国、日本、欧洲已经分别进入了卫星光通信的空间实验阶段。目前,我国也十分重视卫星光通信技术。卫星间要建立可靠的通信链路,首先要实现对光信号的瞄准、捕获和跟踪(Pointing,Acquisition and Tracking,简称PAT)。随着卫星光通信技术研究的不断深入和空间实验的进行,卫星平台的微振动对跟踪的影响得到广泛的重视。为减小卫星平台微振动对跟踪的影响,振动补偿技术的研究显得尤为重要。文中首先介绍了卫星平台上振动的来源与种类,并简要探讨了对卫星平台振动频谱的分析方法。针对目前的实际情况,给出了研究卫星平台振动的一种仿真方法。文中给出了主动补偿算法与被动补偿算法的定义,对比了两者的区别,介绍了主动补偿算法依赖的数学基础——时间序列分析,重点介绍了其中对一般ARIMA过程预报的部分,阐述了建模的步骤和模型识别的方法,介绍了各模型预报的方法,并针对卫星平台振动的仿真结果建立了用于主动补偿预报模型。文中给出了补偿效率的定义,并给出了该定义的物理意义上,针对振动频率、振动幅度对主、被动补偿效率的影响,以及样本容量对主动补偿的影响进行了仿真研究。文中详细介绍了微振动补偿实验的具体实施方案,对实验中涉及到的硬件、软件、平台搭建以及数据处理等问题都做出了详细说明。对实验结果进行了详细地分析。本文的工作丰富了卫星光通信跟瞄过程中的微振动补偿技术的内容,对未来主动补偿技术的实际应用有一定的理论和实验参考价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 卫星光通信技术研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 卫星平台微振动及其补偿技术研究现状
• 1.3.1 卫星平台微振动研究
• 1.3.2 微振动补偿技术研究
• 1.4 本文主要内容
• 第2章 卫星平台的微振动仿真
• 2.1 卫星光通信中卫星平台的振动分析
• 2.1.1 卫星平台振动的来源与种类
• 2.1.2 卫星平台振动的频谱分析
• 2.2 微振动仿真方案
• 2.2.1 对SILEX平台微振动的仿真模型
• 2.2.2 对Landsat平台微振动的仿真模型
• 2.3 仿真结果及仿真效果评估
• 2.3.1 SILEX平台微振动仿真效果评估
• 2.3.2 Landsat平台微振动仿真效果评估
• 2.4 本章小结
• 第3章 微振动主动补偿算法研究
• 3.1 引言
• 3.2 对一般ARIMA过程的预报
• 3.2.1 用于预报的平稳和非平稳随机模型
• 3.2.2 模型选择的一般步骤
• 3.2.3 模型识别
• 3.2.4 一般线性平稳模型的建立
• 3.2.5 预报
• 3.3 对振动仿真结果的模型识别
• 3.3.1 对SILEX平台仿真结果的模型识别
• 3.3.2 对Landsat平台仿真结果的模型识别
• 3.3.3 对（1,0,1）阶模型预报算法的分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 主、被动补偿算法仿真研究
• 4.1 引言
• 4.2 对SILEX平台模型的补偿效果仿真
• 4.2.1 各振动频率下的主、被动补偿效果仿真
• 4.2.2 各振动幅度下的主、被动补偿效果仿真
• 4.2.3 各样本容量下主动补偿效果仿真
• 4.3 对Landsat平台模型的补偿效果仿真
• 4.3.1 各振动频率下的主、被动补偿效果仿真
• 4.3.2 各振动幅度下的主、被动补偿效果仿真
• 4.3.3 各样本容量下主动补偿效果仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 主、被动补偿算法实验研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验方案
• 5.2.1 实验器件选择
• 5.2.2 实验软件流程
• 5.2.3 实验平台搭建
• 5.2.4 实验数据记录与处理
• 5.3 基于两种补偿算法的实验与结论
• 5.3.1 主、被补偿算法在各CCD采样频率下的实验对比
• 5.3.2 主、被补偿算法在各振动频率下的实验对比
• 5.3.3 主、被补偿算法在各振动幅度下的实验对比
• 5.3.4 主动补偿算法在各样本容量下的实验对比
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢