同轨星间激光通信终端热控设计与验证

1

作者 韩延龙 李世俊 谢腾 《航天器环境工程》 2025年第2期159-166,共8页

星间激光通信终端因质量轻、体积小且对光学组件温度要求严苛,其热控设计具有一定挑战性。文章以固定式同轨终端为研究对象,全面综合考量平台因素与空间环境对终端的影响,开展热量传递分析和热控方案设计。基于同轨终端独特的结构特点,... 星间激光通信终端因质量轻、体积小且对光学组件温度要求严苛,其热控设计具有一定挑战性。文章以固定式同轨终端为研究对象,全面综合考量平台因素与空间环境对终端的影响,开展热量传递分析和热控方案设计。基于同轨终端独特的结构特点,精心设计出灵活性较高的散热面,配合主动加热回路,显著提升了同轨终端在不同组网轨道的热控适配能力。地面及在轨验证表明,所设计的热控方案能够有效控制同轨星间激光通信终端光学系统在轨温度波动不超过±0.4℃。本研究为激光通信终端热控系统提供了一种简化的设计思路,可为后续相关终端热控设计提供参考。 展开更多

关键词 星间激光通信终端 热控设计 散热面分析 热平衡试验 在轨验证

下载PDF 职称材料

GEO星载激光通信终端二维转台伺服机构热设计 被引量：7

2

作者 刘百麟 刘绍然 +1 位作者 周佐新 于思源 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第9期268-273,共6页

星载激光通信终端二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，工作时对温度场稳定性及均匀性有较高要求，空间热环境剧烈变化是诱导其温度波动的外因。为达到在轨温度场精稳控制，提出了一种GEO星载经纬仪式激光通信终端二维转台伺服... 星载激光通信终端二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，工作时对温度场稳定性及均匀性有较高要求，空间热环境剧烈变化是诱导其温度波动的外因。为达到在轨温度场精稳控制，提出了一种GEO星载经纬仪式激光通信终端二维转台伺服机构温控方案，通过机电热一体化结构设计选材、主动跟踪控温、散热及隔热设计等技术途径，实现了空间大尺寸的高精密二维转台伺服机构温度场稳定性与均匀性的精稳控制，并经过热试验与热分析综合验证，结果表明：工作轨道全寿命期间，伺服机构核心部件温度稳定控制在22.3～34.6℃范围内，温度场均匀性可控制在4℃以内。 展开更多

关键词 激光通信终端 经纬仪式 二维转台伺服机构 热设计

原文传递

二次成像型库德式激光通信终端粗跟踪技术 被引量：6

3

作者 张家齐 张立中 +2 位作者 董科研 王超 李小明 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期644-653,共10页

库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光... 库德式激光通信终端粗跟踪探测器大视场接收信标光时,需通过望远单元、多块库德反射镜、分光片和粗跟踪透镜组,信标光传输路径长,使得后续子光路粗跟踪支路口径明显增加;捕获时望远单元和库德反射镜与粗跟踪探测器存在相对运动,信标光传递环节多,跟踪模型复杂。针对这两个问题,首先,对比了3种传统库德光路,选择二次成像型库德光路并对其进行设计,通过设计使后续子光路光学口径减小,利于后续子光路轻小型化设计;随后,对二次成像型库德式激光通信终端的跟踪模型进行推导,通过反射镜矩阵和坐标变换建立跟踪模型,并用Matlab-Simulink对跟踪模型进行仿真;最后,通过地面试验,对终端的跟踪性能进行测试,实测方位跟踪最大脱靶量为84.65μrad(3σ)、俯仰最大脱靶量为56.33μrad(3σ),满足通信要求的150μrad(3σ),二次成像型库德结构和跟踪模型可满足星间激光通信粗跟踪捕获和跟踪要求。 展开更多

关键词 二次成像型库德光路 激光通信终端 跟踪模型

下载PDF 职称材料

库德式激光通信终端粗跟踪技术 被引量：3

4

作者 白杨杨 陈力兵 +2 位作者 孟立新 张乐仪 张立中 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1931-1939,共9页

在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器(CCD)探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的... 在库德式通信终端中,望远单元和库德反射镜与电荷耦合器(CCD)探测器之间的相对运动导致光路结构随通信终端姿态变化而改变,使得控制难度增大。为解决这一问题,利用矩阵光学方法建立库德式激光通信终端的CCD测角模型,设计基于模型-PID的控制算法,搭建实验测试系统验证了该算法在瞄准、捕获和跟踪过程中的性能。结果表明:利用实测数据对测角模型进行静态验证时,计算精度的均方根误差优于9μrad;加入角速度0.1°/s、幅值0.1°的正弦扰动信号进行跟踪测试时,实测动态跟踪误差的标准差优于21μrad(1σ),满足激光通信对于粗跟踪单元50μrad(1σ)跟踪精度的需求。 展开更多

关键词 激光通信终端 库德光路 电荷耦合器 测角模型 瞄准、捕获和跟踪

下载PDF 职称材料

基于迭代学习控制的潜望式激光通信终端系统的动态跟踪设计 被引量：6

5

作者 张敏 李勃 滕云杰 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期195-202,共8页

为提高潜望式激光通信终端伺服系统的动态跟踪性能,针对基于永磁同步电机的二维伺服转台的控制系统进行了设计。通过采取空间矢量控制方法实现电机的解耦控制,建立控制模型并完成了各控制回路的设计。针对动目标跟踪设计了迭代学习控制... 为提高潜望式激光通信终端伺服系统的动态跟踪性能,针对基于永磁同步电机的二维伺服转台的控制系统进行了设计。通过采取空间矢量控制方法实现电机的解耦控制,建立控制模型并完成了各控制回路的设计。针对动目标跟踪设计了迭代学习控制方法以提高通信终端的动态跟踪性能,并对控制系统的速度阶跃响应进行测试,分析通信终端系统的低速平稳性。最后,搭建了4.62 km激光通信的动态跟踪实验,利用六自由度转台模拟平台抖动,为动态跟踪验证实验创造外部平台扰动条件。实验结果表明:通信终端系统速度阶跃响应的稳态误差为±0.02 (°)/s,表明伺服系统速度回路具有较快的动态响应特性和较高的稳态精度,在最大加速度为0.219 (°)/s^2的正弦波扰动条件,二维伺服转台的动态粗跟踪精度可以达到62μrad,粗精复合跟踪精度优于2μrad,验证了通信终端伺服系统的有效性及其动态跟踪性能,为进一步提高终端系统的跟踪精度奠定基础。 展开更多

关键词 空间激光通信 激光通信终端 伺服控制 迭代学习控制 动态跟踪

原文传递

摆镜式激光通信终端光束指向与粗跟踪特性 被引量：5

6

作者 陈祥 呼新荣 +4 位作者 张建华 李帅 薛婧婧 任斌 靳一 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期472-481,共10页

基于两正交旋转轴的单平面镜(摆镜式)激光通信终端的粗跟踪问题,提出了一种求解光束指向的法矢量求解算法,给出了该类型通信终端的粗跟踪算法。采用矢量反射定律和矩阵旋转变换规律,理论推导了摆镜的光束指向模型和跟踪模型,对比分析了... 基于两正交旋转轴的单平面镜(摆镜式)激光通信终端的粗跟踪问题,提出了一种求解光束指向的法矢量求解算法,给出了该类型通信终端的粗跟踪算法。采用矢量反射定律和矩阵旋转变换规律,理论推导了摆镜的光束指向模型和跟踪模型,对比分析了不同安装方式对光束指向和畸变的影响,并对模型分别进行了建模仿真和实验研究。结果表明:光束传输模型和粗跟踪模型的精度优于3μrad,所研制的摆镜式激光终端粗跟踪精度,最大误差优于15.5μrad (3σ),均方根误差优于10.5μrad,满足激光通信终端对高精度粗跟踪的技术要求。该研究工作对摆镜式扫描系统的光束指向分析和激光终端粗跟踪具有借鉴意义。 展开更多

关键词 自由空间光通信 激光通信终端 跟踪模型 摆镜 瞄准、捕获、跟踪系统

原文传递

激光通信终端光学收发通道运动学支撑设计 被引量：2

7

作者 张缓缓 任兰旭 +2 位作者 宋延松 张锦龙 李帅 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2021年第5期19-26,共8页

光学收发通道是激光通信终端的核心模块,其发射和接收光轴同轴度是制约激光通信终端建链通信的关键指标,且易受外界影响。应用"运动学约束"原理提出了双脚架支撑系统作为光学收发通道"2-2-2"约束的具体实现形式。... 光学收发通道是激光通信终端的核心模块,其发射和接收光轴同轴度是制约激光通信终端建链通信的关键指标,且易受外界影响。应用"运动学约束"原理提出了双脚架支撑系统作为光学收发通道"2-2-2"约束的具体实现形式。推导出了双脚架结构释放的四个自由度方向的柔度公式,进而确定了双脚架的关键结构参数。应用有限元方法对某激光通信终端光学收发通道在有安装误差和温度变化工况下发射和接收光轴同轴度变化进行了仿真分析。结果表明:温度变化4℃和安装误差为0.05 mm的工况下,发射和接收光轴同轴度的变化量均能够满足优于15″的指标要求。作为对比,法兰式收发通道温度变化4℃时的收发光轴同轴度变化为26.81″。为激光通信终端光学收发通道的设计提供了参考。 展开更多

关键词 激光通信终端 光学收发通道 同轴度 运动学 双脚架

下载PDF 职称材料

激光通信卫星抗微振动设计策略分析与探讨

8

作者 鲍莉娜 叶桑 +2 位作者 尹家聪 张金辉 谢伟华 《航天器环境工程》 2025年第1期1-6,共6页

激光通信以其高传输速率和强抗干扰性能成为未来空间通信的发展方向;但激光束的窄散角特性对卫星平台的微振动环境条件要求严苛。文章系统梳理了Artemis、OICETS和EDRS-C三种国外典型激光通信卫星的抗微振动设计策略;基于对振动谱测试... 激光通信以其高传输速率和强抗干扰性能成为未来空间通信的发展方向;但激光束的窄散角特性对卫星平台的微振动环境条件要求严苛。文章系统梳理了Artemis、OICETS和EDRS-C三种国外典型激光通信卫星的抗微振动设计策略;基于对振动谱测试数据的分析得出NASDA谱、ESA谱、JBM-EF ICD谱和LCDE谱4条平台微振动谱线;结合激光通信卫星特点,从组件级扰动力测试、有限元模型修正、系统级微振动试验,以及卫星姿态、振动与激光终端一体化仿真等方面总结抗微振动设计的技术路线;最后提出了提高我国激光通信载荷对卫星平台微振动环境的适应能力的重点工作建议。 展开更多

关键词 激光通信卫星 激光通信终端 微振动环境 微振动分析 平台微振动谱

下载PDF 职称材料

潜望式激光通信终端信号光偏振态实时补偿方法

9

作者 江伦 王超 +3 位作者 安岩 刘壮 李英超 张立中 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2016年第12期67-74,共8页

针对潜望式激光通信终端中的运动反射镜会改变接收信号光偏振态从而导致系统混频效率下降的问题,提出一种基于旋转组合波片的偏振态实时补偿方法,使接收信号光偏振态恒定为45°线偏振,以实现与本振光的高效混频。在建立潜望式扫描... 针对潜望式激光通信终端中的运动反射镜会改变接收信号光偏振态从而导致系统混频效率下降的问题,提出一种基于旋转组合波片的偏振态实时补偿方法,使接收信号光偏振态恒定为45°线偏振,以实现与本振光的高效混频。在建立潜望式扫描机构几何模型的基础上,利用三维偏振态追迹算法对其偏振态传输特性进行分析,得到系统偏振态传输矩阵,给出不同方位角、俯仰角下出射信号光的偏振态,建立了偏振态补偿元件1/4波片、1/2波片各自旋转角度与潜望式扫描机构方位角、俯仰角的联系,分析了波片旋转角度误差对出射信号光偏振态的影响。 展开更多

关键词 光通信 偏振态 激光通信终端 实时补偿

原文传递

深空激光通信发展现状与趋势分析(封面文章·特邀)

10

作者 高铎瑞 孙名扬 +4 位作者 何明泽 郏帅威 谢壮 姚斌 汪伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1-20,共20页

深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻... 深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻等特点,已成为深空通信未来发展的主要方向,也成为国际上近年来的研究热点。文中归纳了深空激光通信技术的特点,详细介绍了国内外深空激光通信技术领域的发展脉络、最新研究进展和未来发展规划,并分析了深空激光通信的发展趋势,归纳出涉及到的关键技术,最后进行了总结与展望。为我国深空激光通信和星际激光通信网的发展提供一定的借鉴和参考。 展开更多

关键词 深空激光通信 激光通信终端 空间光通信 卫星通信 深空探测

原文传递

空间激光通信最新进展与发展趋势 被引量：55

11

作者 高铎瑞 李天伦 +5 位作者 孙悦 汪伟 胡辉 孟佳成 郑运强 谢小平 《中国光学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第6期901-913,共13页

空间激光通信凭借其带宽优势,成为未来高速空间通信不可或缺的有效手段,是近年来国际上的研究热点。本文详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和未来发展规划,总结了国内外空间激光通信演示计划的主要参数... 空间激光通信凭借其带宽优势,成为未来高速空间通信不可或缺的有效手段,是近年来国际上的研究热点。本文详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和未来发展规划,总结了国内外空间激光通信演示计划的主要参数指标。通过对空间激光通信最新研究计划的分析,归纳出空间激光通信高速化、深空化、集成化、网络化、一体化5个发展趋势,以及需要突破的高阶调制、高灵敏度探测、多制式兼容、"一对多"通信等关键技术。为我国激光通信设备及相关研究提供借鉴和参考。 展开更多

关键词 空间激光通信 激光通信终端 深空光通信 相干光通信 卫星通信

下载PDF 职称材料

空间激光通信技术最新进展与趋势 被引量：28

12

作者 张靓 郭丽红 +2 位作者 刘向南 林一 卢满宏 《飞行器测控学报》 CSCD 2013年第4期286-293,共8页

空间激光通信技术已成为现代超宽带卫星通信技术发展的新焦点。详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和发展规划,重点介绍他们正在开发的第2代空间激光通信系统的主要性能指标和采用的新技术,深入分析了国... 空间激光通信技术已成为现代超宽带卫星通信技术发展的新焦点。详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和发展规划,重点介绍他们正在开发的第2代空间激光通信系统的主要性能指标和采用的新技术,深入分析了国际空间激光通信技术的发展趋势,为我国开展相关研究提供借鉴和思路。 展开更多

关键词 空间激光通信 深空光通信 卫星通信 相干光通信 激光通信终端

下载PDF 职称材料

激光测控通信技术研究进展与趋势 被引量：12

13

作者 张靓 杜中伟 +1 位作者 谌明 郭丽红 《飞行器测控学报》 CSCD 2016年第1期10-20,共11页

激光测控通信技术作为航天测控通信领域的一项新技术,具有作用距离远、测量精度高、通信速率快、抗电磁干扰能力强等优势。介绍了美国、欧盟、日本和俄罗斯在激光测控通信技术领域的最新研究进展和计划,总结了典型激光测控通信系统的主... 激光测控通信技术作为航天测控通信领域的一项新技术,具有作用距离远、测量精度高、通信速率快、抗电磁干扰能力强等优势。介绍了美国、欧盟、日本和俄罗斯在激光测控通信技术领域的最新研究进展和计划,总结了典型激光测控通信系统的主要性能指标,分析了激光测控通信技术的发展趋势,并结合我国激光测控通信技术研究现状提出几点发展建议。 展开更多

关键词 测控 激光通信 激光测距 激光通信终端

下载PDF 职称材料

激光星间链路发展综述:现状、趋势、展望 被引量：13

14

作者 李锐 林宝军 +6 位作者 刘迎春 沈苑 董明佶 赵帅 孔陈杰 刘恩权 林夏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2023年第3期125-139,共15页

由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强,已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点,可以提供高质量卫星空间通信,同时其还可以提高星间测距的精度,因此,构建激光星间链路成为下一代卫... 由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强,已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点,可以提供高质量卫星空间通信,同时其还可以提高星间测距的精度,因此,构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成,主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象,根据不同轨道高度和不同的任务需求,按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研,进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势,并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后,除了作为通讯手段,展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析,旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考,并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。 展开更多

关键词 通信与信息系统 激光星间链路 卫星激光通信 激光通信终端 卫星测距

原文传递

基于Hoyt分布的无人机激光通信联合信道模型研究 被引量：3

15

作者 葛宏图 董科研 +2 位作者 安岩 高亮 李响 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期272-279,共8页

针对无人机(UAV)平台间激光通信的信道建模问题,提出了一种摆镜式激光通信终端指向误差的求解方法,在指向误差服从Hoyt分布的基础上,综合考虑大气效应得到了联合信道概率密度函数表达式,讨论了不同湍流强度和不同抖动方差下通信链路的性... 针对无人机(UAV)平台间激光通信的信道建模问题,提出了一种摆镜式激光通信终端指向误差的求解方法,在指向误差服从Hoyt分布的基础上,综合考虑大气效应得到了联合信道概率密度函数表达式,讨论了不同湍流强度和不同抖动方差下通信链路的性能,并对指向误差模型进行了数值仿真和实验研究。结果表明:当激光通信终端的方位和俯仰指向误差角分别符合均值为0、标准差为0.4°和0.05°的正态分布时,指向误差角符合Hoyt分布。本文所提出的模型更贴近真实系统的指向误差,可以为构建无人机的天地一体化通信网络和组网通信提供前期理论基础,具有一定的实际参考价值。 展开更多

关键词 光通信 无人机 摆镜式激光通信终端 指向误差 Hoyt分布 信道建模

原文传递

高轨卫星激光中继链路研究现状及发展趋势 被引量：13

16

作者 张若凡 张文睿 +6 位作者 张学娇 张锦龙 姜承志 朱晓程 裘磊 汪波 陈伟军 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2021年第5期1-13,共13页

自由空间激光通信技术长期以来都是卫星通信和载荷技术领域的研究热点,具有大带宽、高速率等特点。高轨中继卫星是星间数据传输的骨干节点,随着激光通信技术的成熟,激光通信链路已成为国内外高轨中继卫星数据传输的可靠途径。对国内外... 自由空间激光通信技术长期以来都是卫星通信和载荷技术领域的研究热点,具有大带宽、高速率等特点。高轨中继卫星是星间数据传输的骨干节点,随着激光通信技术的成熟,激光通信链路已成为国内外高轨中继卫星数据传输的可靠途径。对国内外高轨卫星激光中继链路的最新发展动态及其未来发展规划进行综述,该综述为我国建设空间激光信息网络提供参考。 展开更多

关键词 光通信 自由空间激光通信 高轨卫星 激光中继链路 激光通信终端

原文传递