移动FSO中光学智能天线波束控制算法研究

摘要

在自由空间光通信(FSO)中，捕获、对准及跟踪(APT)是确保通信链路建立的关键技术之一。对于定点FSO，其跟瞄速度无法与通信目标的移动速度相匹配，不具备在大范围快速移动的APT功能。
　　 本文设计了一种基于光学智能天线技术的点对点通信端机，对其光学天线的排布结构算法进行了分析与研究，提出了一种基于光学智能天线的光波束控制算法，通过发射单元的切换，可以分别在空间X，Y，Z三个方向上实现快速的移动激光通信；
　　 在此基础上，本文对发射单元束散角与通信距离及天线排布之间的关系进行了仿真分析。结果证明，在给定光学天线结构时，该算法可根据最短通信距离的要求决定束散角的大小，反之，在给定通信距离范围的情况下，可以设计光学天线的结构并确定束散角的大小。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文的工作和内容安排

第二章 基于光学智能天线的通信端机

2.1 FSO系统的组成

2.2 基于定点FSO系统的通信端机

2.2.1 定点通信端机功能简介

2.2.2 基于定点通信的光学天线缺陷

2.3 通信端机的结构与功能

2.4 基于光学智能天线的通信端机优点

2.5 光学智能天线的阵列排布研究

2.6 光学智能天线的阵列排布算法

2.6.1 阵列排布结构

2.6.2 表面阵列排布算法

2.6.3 表面阵列排布的仿真结果

2.7 本章小结

第三章 光学智能天线的光波束控制算法

3.1 通信目标移动时的基本概念

3.2 通信目标沿X轴移动时的光波束控制算法

3.2.1 沿X轴移动时“静-动”状态下的通信模式

3.2.2 沿X轴移动时“静-动”状态下的光波束控制算法

3.2.3 沿X轴移动时“动-动”状态下的光波束控制算法

3.3 通信目标沿Y轴移动时的光波束控制算法

3.3.1 沿Y轴移动时“静-动”状态下的通信模式

3.3.2 沿Y轴移动时“静-动”状态下的光波束控制算法

3.3.3 沿Y轴移动时“动-动”状态下光波束控制算法

3.4 通信目标沿Z轴移动时的光波束控制算法

3.4.1 沿Z轴移动时“静-动”状态下的通信模式

3.4.2 沿Z轴移动时“静-动”状态下的光波束控制算法

3.4.3 沿Z轴移动时“动-动”状态下的光波束控制算法

3.5 通信目标移动时光波束控制的工作过程

3.5.1 沿X轴移动时光波束控制算法工作过程

3.5.2 沿Y轴移动时光波束控制算法工作过程

3.5.3 沿Z轴移动时光波束控制算法工作过程

3.6 本章小结

第四章 光波束控制算法的仿真分析

4.1 沿X轴移动时光波束控制过程的仿真分析

4.1.1 Lxmin变化时的仿真结果

4.1.2 N变化时的仿真结果

4.2 沿Y轴移动时光波束控制过程的仿真分析

4.2.1 模式1中情况1时的Y轴移动分析

4.2.2 模式1中情况2时的Y轴移动分析

4.3 沿Z轴移动时的光波束控制过程的仿真分析

4.3.1 L2变化时的仿真结果

4.3.2 N变化时的仿真结果

4.4 最远通信距离仿真分析

4.5 本章小结

第五章 总结

5.1 论文工作总结

5.2 未来工作展望

致谢

参考文献

作者在读期间的研究成果