星间激光通信系统粗精复合扫瞄技术研究

星间激光通信系统主要分为捕获,瞄准,跟踪(APT)技术,其中捕获技术是星间激光通信系统实现通信的前提和保障,本文通过对传统凝视-扫描模式下信标光的粗瞄捕获原理,关键技术和工程应用等内容进行了详细的研究,提出了一种粗瞄与精瞄相互结合的螺旋-正弦复合扫描的方法,对该方法扫描过程中的数值分析表明,相比传统的单一粗瞄扫描方式,粗精复合扫描方法的扫描漏扫区域比单一粗扫描漏扫区域小,捕获概率更高,捕获时间短,为星间激光通信扫描捕获过程提供了一种新的扫描方式,具有重要的意义。     

空间光通信粗瞄系统的扰动估计与补偿

粗瞄系统以直流力矩电机驱动二维转台为执行机构,通过粗瞄控制器对其进行控制。对系统受到的扰动进行分析,应用了最速跟踪微分器提取速度信号;以二维转台的方位轴为控制对象,在其位置环、速度环采用级联线性自抗扰控制器,通过线性扩张状态观测器主动补偿扰动,达到内外环双重隔离扰动的目的,提高跟踪精度;之后进行了实验分析。分析结果表明:在加入同样的模拟扰动信号,输入2 Hz,5 Hz和8 Hz的正弦信号时,与比例、微分、积分控制器相比,跟踪误差的标准差约降低50%;验证了线性扩张状态观测器具有扰动补偿效果;在输入不同频率正弦信号时,自抗扰控制器对输入信号频率的变化不敏感,仍能保证较高的跟踪精度。     

星间激光通信系统粗精复合扫瞄技术

星间激光通信系统主要分为捕获、瞄准、跟踪技术,其中捕获技术是星间激光通信系统实现通信的前提和保障。通过对星间通信捕获阶段信标光的粗瞄捕获原理、关键技术和工程应用等内容进行详细的研究,提出一种粗瞄与精瞄相互结合的螺旋-正弦复合扫瞄的方法。对该方法扫瞄过程中的数值分析表明,相比单一粗瞄扫瞄方式,粗精复合扫瞄方法的扫瞄漏扫区域比单一粗扫瞄漏扫区域小、捕获概率更高、捕获时间短。该方法为星间激光通信扫瞄捕获过程提供了一种新的扫瞄方式,具有重要的意义。