卫星间激光链路相对角运动的模拟装置

摘要

卫星间激光链路相对角运动的模拟装置，它涉及的是空间移动激光通信模拟测试的技术领域。它是为解决现有的卫星光通信终端测试技术是通过两个多维转台模拟二维相对角度运动，但由于实验室内距离较近，光束的平移对测量的影响很大，只能在1度以内范围进行模拟，而存在无法全面考查光通信终端的光束控制能力的问题。A待测试的卫星光通信终端1－3通过A滑动平台(1－2)滑动连接在A导轨(1－1)的上端面上，B待测试的卫星光通信终端(2－3)通过B滑动平台(2－2)滑动连接在B导轨(2－1)的上端面上，A导轨(1－1)的长度中心线与B导轨(2－1)的长度中心线相互垂直。本发明能在实验室内实现大角度范围的二维相对角度运动模拟，能实现整个链路过程中的各种角度变化模拟。

说明书

技术领域

本发明涉及的是空间移动激光通信模拟测试的技术领域。

背景技术

卫星间激光链路用于两颗或多颗卫星间通过光作为载体传输信息。在进行空间试验之前，通常需要在地面进行充分的测试以确保成功。由于两颗链路卫星间的距离远，相对运动速率高，在地面直接进行模拟较为困难。现有的卫星光通信终端测试技术是通过两个多维转台模拟二维相对角度运动，但由于实验室内距离较近，光束的平移对测量的影响很大，只能在1度以内范围进行模拟，而在卫星间激光链路中，相对角度运动的范围通常为数十度量级。因此，现有的技术手段无法全面考查光通信终端的光束控制能力。

发明内容

本发明是为解决现有的卫星光通信终端测试技术是通过两个多维转台模拟二维相对角度运动，但由于实验室内距离较近，光束的平移对测量的影响很大，只能在1度以内范围进行模拟，而存在无法全面考查光通信终端的光束控制能力的问题，进而提供一种卫星间激光链路相对角运动的模拟装置。本发明包含A导轨1-1、A滑动平台1-2、B导轨2-1、B滑动平台2-2；

A滑动平台1-2的下侧端面滑动连接在A导轨1-1的上端面上，A待测试的卫星光通信终端1-3的下端面连接在A滑动平台1-2的上端面上，B滑动平台2-2的下侧端面滑动连接在B导轨2-1的上端面上，B待测试的卫星光通信终端2-3的下端面连接在B滑动平台2-2的上端面上，A导轨1-1的底端面与B导轨2-1的底端面处在同一平面上，A导轨1-1的长度中心线与B导轨2-1的长度中心线相互垂直，A待测试的卫星光通信终端1-3的光通讯输出输入端口与B待测试的卫星光通信终端2-3的光通讯输出输入端口之间光通讯连接。

本发明能在实验室内实现数十度量级的大角度范围的二维相对角度运动模拟，通过对导轨安装位置的调整，可以实现整个链路过程中的各种角度变化模拟。它能有效地检测星间激光通信终端的瞄准、捕获和跟踪能力。它还具有易于实现、成本低等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是具体实施方式二的结构示意图、图3是例中导轨1的角运动模拟情况坐标图，图4是例中导轨2的角运动模拟情况坐标图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本具体实施方式由A导轨1-1、A滑动平台1-2、A待测试的卫星光通信终端1-3、B导轨2-1、B滑动平台2-2、B待测试的卫星光通信终端2-3组成；

A滑动平台1-2的下侧端面滑动连接在A导轨1-1的上端面上，A待测试的卫星光通信终端1-3的下端面连接在A滑动平台1-2的上端面上，B滑动平台2-2的下侧端面滑动连接在B导轨2-1的上端面上，B待测试的卫星光通信终端2-3的下端面连接在B滑动平台2-2的上端面上，A导轨1-1的底端面与B导轨2-1的底端面处在同一平面上，A导轨1-1的长度中心线与B导轨2-1的长度中心线相互垂直，A待测试的卫星光通信终端1-3的光通讯输出输入端口与B待测试的卫星光通信终端2-3的光通讯输出输入端口之间光通讯连接。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式在具体实施方式一的基础上增加有一个垂直升降台2-4，垂直升降台2-4的底端面连接在B滑动平台2-2的上端面上，B待测试的卫星光通信终端2-3的下端面连接在垂直升降台2-4的上端面上。

工作原理：以A待测试的卫星光通信终端1-3为原点建立直角坐标系xyz，x轴与B待测试的卫星光通信终端2-3运动方向平行，y轴与A待测试的卫星光通信终端1-3运动方向平行，z轴与B待测试的卫星光通信终端2-3运动方向平行。设A待测试的卫星光通信终端1-3的运动位移矢量 $>ver>>r>r>>=>[>>l>a>>,>>l>b>>,>h>]>,>>>l$_a为B待测试的卫星光通信终端2-3的直线运动位置，l_b为A待测试的卫星光通信终端1-3的直线运动位置，h为B待测试的卫星光通信终端2-3到坐标基本面(xy平面)的垂直距离。两终端的相对角度变化为：

$>{}^{}$

$>{}^{}$

通过控制B滑动平台2-2和垂直升降台2-4可改变l_a和l_b，而通过控制A滑动平台1-2可改变h，这样在一定范围内就可以实现Az′和El′的任意角度变化。若取

             Az(t)＝Az′(t)                    (3)

             El(t)＝El′(t)                    (4)

则能实现卫星间相对角度运动的模拟。

例：以欧空局的同步卫星ARTEMIS和低轨道卫星SPOT-4间的激光链路为例，图3、图4给出了两个终端相对瞄准角度变化时，根据公式(3)和(4)得到的两个导轨运行情况(中断的部分是由于地球遮挡造成的)。

可以看出，模拟GEO-LEO链路的相对角度变化过程需要如下硬件实现条件：

1.两个移动导轨

2. 2m有效移动距离

3.最大移动速率10cm/s

4.移动控制精度1mm

利用现有的技术手段很容易在实验室内实现上述要求。在方位角趋近于零时，很难通过两个导轨的一维运动进行模拟，这时可以通过适当的坐标变换进行处理。此外，还可以通过改变两个导轨的相对高度来调整对导轨运动速率和范围的要求。