星间光通信链路复合跟踪稳定性研究

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1、工程硕士学位论文星间光通信链路复合跟踪稳定性研究STUDYONTHESTABILITYOFCOMPOSITETRACKINGININTER-SATELLITEOPTICALCOMMUNICATIONLINK闫珅哈尔滨工业大学2015年06月国内图书分类号：TN929.13学校代码：10213国际图书分类号：621.391.6密级：公开工程硕士学位论文星间光通信链路复合跟踪稳定性研究硕士研究生:闫珅导师：于思源教授申请学位：工程硕士学科：物理电子学所在单位：光电子信息科学与技术系答辩日期：2015年6月24日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TN929.13U.D.C.:621.391.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHESTABILITYOFCOMPOSITETRACKINGININTER-SATELLITEOPTICALCOMMUNICATIONLINKCandidate：YanShenSupervisor：Prof.YuSiyuanAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PhysicalElectronicsDept.ofOptoelectronic

3、InformationAffiliation：Science&TechnologyDateofDefence：June24,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要卫星激光通信与传统卫星微波通信相比，优势巨大，现已经成为各国争相发展的技术。随着卫星光通信技术的发展，对跟踪精度的要求越来越高，尤其是在光通信中采用光纤耦合等技术，使得传统光束跟踪理论对跟踪链路收敛条件的探讨不能满足当下的发展要求。这就要求通信链路不仅仅满足于跟踪误差角收敛的条件，还应满

4、足一定的误差精度要求。本文对现阶段卫星光通信中普遍采用的复合轴跟踪方法的跟踪稳定性进行了研究。首先介绍了目前国外几个较为成功的星间光通信的实验。值得一提的是德国进行的NFIRE与TerraSAR-X链路实验中的光学终端不采用信标光，这使得终端的精度进一步提高，跟踪算法进一步优化。其次，本文对于现有光通信跟踪理论进行了简要介绍及分析，对现有文献中提出的跟踪误差角序列收敛约束条件进行了简要介绍及分析。发现了现有文献对于相关研究的不足之处，并加以改进，提出了新的收敛约束条件公式。本文提出了新的跟踪稳定性的定义，并分析了影响跟踪稳定性的各种因素，包括卫星平台角振动，粗、

5、精跟踪噪声、卫星相对运动以及CCD测角误差等。提出了光通信稳定跟踪时间估算公式。本文通过Simulink建立仿真模型，对双向光通信过程进行了建模，得到的仿真结果与公式十分匹配。本文对于实验室现有“海洋2号”卫星光通信终端鉴定件进行了研究分析，利用该终端建立了地面的模拟跟踪链路。分析了该终端设备的光学结构，对实验结果进行了仿真建模，对于光斑中心点位置的变化，实验结果与仿真结果的趋势基本匹配；对于跟踪误差序列的方差变化，实验结果与仿真结果出现一定偏差，对这一现象进行了分析。关键词：星间光通信；跟踪稳定性；跟踪稳定保持时间；跟踪误差角I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文A

6、bstractComparingwithtraditionalsatellitemicrowavecommunications,satelliteopticalcommunicationshashugeadvantages,andithasbecomeanationalcompetingtechnology.Withthedevelopmentofsatelliteopticalcommunication,improvingtrackingaccuracyismuchmoreimportant,especiallyintheuseofopticalfiberco

7、uplingtechnology.Thetraditionaltheoreticaldiscussionaboutbeamtrackingconvergencecriteriacannotmeettherequirements.Itisrequiredthatcommunicationlinktrackingerrornotonlymeetstheconditionoftrackingangleerrorconvergence,butislessthanacertainaccuracyrequirement.Inthispaper,thetackingstabi

8、lityofthecom