自由空间激光通信APT系统精跟踪控制技术研究

论文摘要

由于激光通信具有通信速率高、通信容量大、防截获能力和抗干扰能力强、体积小、重量轻和低功耗等突出特点,使其在自由空间通信和军事通信领域具有广泛的应用前景。而窄的激光发射光束导致了光束对准中的许多技术上的挑战,因此最为重要的就是远距离、高精度光束的快速、精确的捕获、瞄准和跟踪(APT—Acquisition,Pointing,Tracking)技术,而APT技术的关键点之一就是精跟踪伺服系统的控制技术。本文利用模拟设计离散化的方法,设计APT精跟踪环的数字控制补偿器,建立精跟踪仿真模型,对精跟踪关键技术进行实验研究,在实验室模拟试验平台上验证精跟踪控制能力,最终实现3μrad的精度要求,为最终空间站光通信系统的工程实现奠定技术基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• §1.1 自由空间激光通信特点
• §1.2 自由空间光通信国内外发展现状
• §1.3 自由空间激光通信系统组成与工作原理
• §1.4 本文的研究意义及主要内容
• 第二章 自由空间激光通信系统高精度APT复合轴伺服控制系统
• §2.1 复合轴APT伺服控制系统描述
• §2.2 精跟踪系统控制精度分析
• 第三章 APT精跟踪分系统组成与性能分析
• §3.1 精跟踪信标发射单元
• §3.2 精信标跟踪单元
• §3.3 精跟踪伺服单元
• §3.4 精跟踪数字伺服控制单元
• 第四章 精跟踪伺服系统设计
• §4.1 光电成像跟踪系统设计方法概述
• §4.2 精跟踪伺服系统设计指标
• §4.3 精跟踪伺服系统稳态设计
• §4.4 精跟踪伺服系统补偿设计
• 第五章 精跟踪伺服系统数学建模与MATLAB仿真
• §5.1 精跟踪单元数学建模
• §5.2 精跟踪伺服系统执行结构数学建模
• §5.3 精跟踪伺服系统建模与仿真
• §5.4 APT复合轴系统精跟踪加入补偿后的仿真
• 第六章 精跟踪伺服系统模拟实验
• §6.1 精跟踪伺服系统模拟实验的目的
• §6.2 精跟踪伺服系统模拟实验系统组成
• §6.3 精跟踪伺服系统模拟实验方法
• §6.4 精跟踪伺服系统模拟实验结果
• 总结
• 致谢
• 参考文献