星间二维光CDMA系统方案及性能分析

为了充分利用星间光通信的丰富带宽，提出并设计了星间二维光CDMA系统方案。考虑背景光、多用户干扰、APD接收机噪声及热噪声，给出了星间二维光CDMA通信系统的系统模型。采用数值分析的方法，分析了该通信系统的误码率性能。结果表明：星间二维光CDMA通信系统易受多用户干扰、码速率以及背景光等因素的影响；通过合理的设计各种参数，在星间二维光CDMA通信系统中可以获得多用户、高数据速率的通信性能。     

星间光通信中振动抑制的研究

星间光通信是极具前景的空基通信方式。通信双方光束的捕获，对准和跟踪为星间光通信必须解决的关键技术之一。光通信终端作为卫星的有效载荷，受到卫星平台及空间环境的影响。本文首先概要地说明了星间光通信对准和跟踪系统的设计要求，分析了卫星平台振动，给出了典型的振动功率谱密度，可行的扰动抑制方法和APT系统的设计。最后设计了跟踪子系统，对其扰动抑制性能进行仿真。仿真结果表明本文设计的有效性。     

深空通信中延迟否定确认型CFDP的延时估算

根据深空通信的通信环境和长距离传输协议的时延,分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统中延迟否定确认信息型文件传输协议(CFDP)的文件传输机理,给出了应用此协议时延时的计算方法.仿真分析了影响延时的误码率、传输速率,以及协议数据单元(PDU)的大小和数量等的影响,获得了典型应用条件下深空通信中对误码率的要求.结果表明:CFDP可在深空探测大延时条件下正确传输文件,满足有效性要求.     

M湍流信道下副载波BPSK调制系统的误码率分析

将FSO激光通信应用于遥测系统已成为技术发展趋势。讨论FSO激光通信中BPSK调制的误码率问题,提出一个复合信道模型。该模型考虑了大气衰减、M大气湍流模型和非零瞄准指向误差的共同影响,并利用Weibull分布拟合得到一个近似模型。基于这个近似信道模型,利用广义Gauss-Lagueree展开式,推导出误码率闭合表达式,并分析FSO激光通信副载波BPSK调制系统的误码率性能。数值仿真结果表明,推导的误码率理论值与仿真值十分接近。该研究有助于未来将激光通信应用于遥测系统的设计。     

水下激光通信中偏振技术研究

由于水下激光通信系统中,信号受信道水体的吸收、反射和散射影响较大,因此对系统接收端信号的码判决能力和信号能量大小提出了很苛刻的要求。这些因素对系统的通信质量和通信距离都有较大的影响。利用偏振光的水下偏振特性和水下传输特性,从理论上分析如何使水下数字光通信系统的误码率得到降低。并且在试验中应用偏振光作通信载波,证明了利用偏振光作通信载波可以降低系统的误码率。从而找到了提高水下激光通信系统通信质量的方法。     

激光通信望远镜指向稳定性分析

为探讨卫星平台振动对星间激光通信链路的影响，考虑一种万向节式激光通信望远镜作为星间激光通信的光学终端，对这种望远镜结构进行分析，得出固有频率及各阶模态以及其对望远镜指向偏差的影响情况。根据中等稳定平台的振动谱，对望远镜进行随机振动响应分析，得出卫星平台各频段振动对其指向的影响，为下一步采取减振措施和激光通信终端APT系统设计提供借鉴。     

基于模式分集的星地激光通信技术研究

针对星地激光通信的大气湍流导致信号光损伤这一问题，实验搭建了一种能够补偿大气湍流的空间激光通信系统，采用模式分集接收结合最大比合并方法对大气湍流进行补偿，采用相干探测技术对高阶调制信号进行光电探测。在不同湍流强度下进行了传输实验，结果表明：模式分集空间激光通信系统的性能相比较于单模光纤接收系统有较大提升，随着湍流强度的增加，性能提升更加显著。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标误码率情况下，模式分集系统相比单模光纤接收系统分别降低了约4.2 dB、5.1 dB 和 5.5 dB的链路损耗。在弱、中、强三种湍流强度以及相同目标中断概率下，模式分集接收系统相比单模光纤接收系统分别降低了约3 dB、5.9 dB 和 4.3 dB的链路损耗。     

脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM（Pulse Position Modulation）信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。     

星间异步通信链路的误码率测试技术

误码率是星间链路通信系统中的一个重要指标。文章提出了适用于星间双向异步通信链路直传、转发模式的误码率测试方法,通过串口一网口转换方案实现了对多节点的星间通信链路进行数据传输误码率检测。设计了双向异步信道传输误码分析算法并利用软件实现,提供对星间链路多种码型、多种传输帧协议的误码率测试功能,能够给出双向异步信道传输误码的详细参数,分析星间双向异步通信链路的误码成因。     

300Mbit／s光接收机灵敏度估算

文中给出300Mbit／s APD光接收机的原理模型并对互阻抗结构的APD光接收机灵敏度计算给出简单的理论推导。从仿真计算结果可以看出由于关键器件APD的差异而对接收机灵敏度产生的巨大影响；对于具体的APD参数，暗电流和电离系数对灵敏度的影响是最主要的；另外，仿真给出消光比不同、误码率要求不同时对光接收机灵敏度产生的影响。希望这些仿真结果能对APD光接收机的工程实现有所帮助。     

星间光通信中BER的口径自适应控制法

从接收机的比特误码率与发射机的振动关系出发,采用OOK调制方式,以APD为光电探测器,推导得到了描述发射机天线口径与发射机振动关系的数学模型。针对比特误码率(BER)随振动幅值增加而上升的问题,提出了用发射天线口径与自适应方法控制BER的解决方案。用MATLAB6.5计算得到了自适应和标准条件下BER与跟踪系统信噪比的关系曲线。计算结果表明,采用天线口径自适应方法可将BER值控制在设计要求以下。     

空间激光通信系统中的信道纠错编码技术

由于空间激光通信系统的信道状态和链路捕获跟踪的不确定性,多种形式的信道纠错编码技术正被广泛发展研究。结合空间激光通信链路中误码性能的主要影响因素,分别选择合适的编码方案进行分析。通过仿真实验可知,对于在大气结构参数为1.5×10~(-14) m~(-2/3)、风速为20 m/s的空地激光链路的环境下,在系统数据速率为2 Gbit/s、要求误码率为10~(-6)时,LDPC码结合交织码相对未编码系统有3 dB的等效编码增益,LT码相对未编码系统有3.8 dB的等效编码增益。提供了一种能快速生成、扩展和校验的编码和交织实现方法,以抵抗大气湍流的快速变化对系统性能产生的影响。     

挠性航天器大角度机动的全系数自适应控制

本文研究全系数自适应控制方法在挠性航天器大角度机动控制中的应用，针对中心刚体带挠性板的航天器，设计了包括黄金分割控制、逻辑微分控制和逻辑积分控制的全系数自适应控制方案，并进行了挠性结构卫星单轴气浮台全物理仿真实验。实验结果表明，所设计的控制方案具有机动速度快、超调小，在机动过程中能抑制挠性板振动等优点。     

飞行器程控跟踪相控阵天线安装误差补偿技术

针对窄波束高增益相控阵天线波束指向精度要求高、安装误差对波束指向的影响无法忽略的问题,提出了一种基于光学瞄准的安装误差测量方法,给出了光学测量内容和误差修正矩阵,经某型无人机飞行测试表明,该方法可以减少由安装误差带来的波束指向偏差,对高精度波束指向具有重要意义。     

移动刚体激励下弹性梁的振动及其主动控制研究

本文研究了移动刚体激励下弹性梁的振动响应，以简支一弹怀支承梁为例进行了分析计算和实验研究。进而又提出了对弹性梁振动的最优控制方案，并进行了相应的仿真计算和实验研究。所有的实验结果同分析计算结果完全一致。     

抖动式激光陀螺零速率点误差分析

分析了抖动式激光陀螺经过零速率点引起的误差特征。根据此误差特征，系统地推导出该误差与陀螺参数的关系并进行了必要的讨论。     

DSFDP:一种增强型的深空文件传输协议

针对深空通信所具有的长延时、高误码、深衰落问题,提出一种增强型的深空文件传输协议(DSFDP).与CCSDS文件传输协议(CFDP)的对比仿真表明,两者在地球同步轨道(GEO)通信环境下性能相当;随着延时和误码率的增加,DSFDP的性能将显著优于CFDP;在1.35s单向传输延时(月球通信)、104误码率(深衰落)情况下,DSFDP比CFDP的传输时间缩短50%以上.因此,DSFDP可以适应较大的误码率和延时变化范围,尤其适合深空通信这种信号传输条件恶劣的极限通信环境.     

卫星间光通讯系统中比特率等主要参量对最大通讯距离的影响

文中讨论了在保证卫星间光通讯系统的通讯质量前提下，系统的各个主要参量之间的相互制约关系，最大通讯距离受各参量影响的情况。通过分析各个参量对通讯距离影响的大小，找出了增大通讯距离的较好途径。     

利用压电自敏感致动器的挠性结构振动主动控制实验研究

以粘贴有压电自敏感致动器的挠性梁振动主动控制为例，论述了进行挠性结构传感器／致动器及控制一体化研究的方法，文中给出了压电自敏感致动器的电路模型及自敏感感器 变测量和应变速度测量电路，推导了测量公式，以玻璃钢材料的挠性梁为实验对象，并采用自适应滤波技术来实现振动主动控制，控制系统由ＴＭＳ３２０Ｃ２５及４８６计算机组成的主从机系统来实现，实验结果表明此种控制方法是有效的。