卫星光通信中光束指向闭环控制技术研究

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重要发展方向。近年来，卫星光通信技术的研究受到了许多国家的重视，在美国、欧洲、日本和俄罗斯等国家和地区获得了发展。我国也已开始重视卫星光通信技术的研究，并取得了一定成果。在卫星间光通信系统中，瞄准、捕获和跟踪（PAT）技术是关系到通信链路建立和保持的关键技术。精瞄镜是PAT系统中的精确瞄准器件，其性能直接影响跟瞄精度，对精瞄镜的控制就显得尤其重要。
　　对国内外卫星光通信技术的研究状况和进展进行了综述。分析了国内外光通信终端所采用的精瞄执行器件，分析了其工作原理，并详细的介绍了精瞄镜驱动器的设计原理及控制模型。对精瞄镜驱动器的线性度和动态响应进行测试。本设计采用模拟PID闭环控制方式对精瞄镜驱动器进行控制，避免了数字闭环电路引起的电路较为复杂，频率响应慢的特点，在设计中采用精密运算放大器完成比例及积分计算。
　　根据精瞄系统的精度要求，提出了静态测试参数，并设计实验对其静态性能进行测试。在总结实验数据的基础上对精瞄镜的静态性能进行分析，同时设计了检测精瞄镜动态性能的实验，分析了影响其性能的主要因素，并对动态性能进行了实验分析。以上工作达到了对精瞄镜驱动器性能测试的目的，为精瞄系统的应用提供了依据，同时也找到了影响精瞄镜驱动器性能的主要因素及提高其性能的主要方法。
　　本论文的工作为了解精瞄镜驱动器的静态、动态性能，分析影响其性能的因素提供了重要依据，实现精瞄镜驱动器对精瞄镜的精确控制，为精瞄镜驱动器的工程应用提供了有益的参考，为卫星光通信精瞄系统的研制打下了一定的基础。

目录

卫星光通信中光束指向闭环控制技术研究

RESEARCH ON CLOSED-LOOP BEAM POINTING CONTROL TECHNOLOGY IN INTERSATELLITE OPTICAL COMMUNICATION

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外发展概况

1.3 国内外光通信终端采用的精瞄控制系统

1.4 各国采用的精瞄控制器

1.5 精瞄系统设计准则

1.6 论文主要内容

第2章 精瞄控制系统设计

2.1 精瞄镜工作平台概述

2.2 精瞄子系统控制器

2.3 驱动电路设计与分析

2.4 本章小结

第3章 精瞄镜闭环控制研究

3.1 精瞄镜闭环控制的必要性

3.2 闭环PID控制

3.3 闭环PID调节

3.4 本章小结

第4章 驱动模块的实验结果

4.1 测量器件简介——ELCOMAT 3000自准直仪

4.2 静态测量

4.3 动态测量

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

附录一 线性度测量数据表

附录二 电路原理图

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致谢