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。     

高速空间光通信系统的研究动态

文章介绍了高速空间光通信系统在大气光通信和卫星光通信领域的研究发展动态,分析了高速空间光通信系统中有关关键技术,尤其是提高数据速率的DWDM、IOM以及EDFA等器件在长距离通信中的应用等技术,同时还涉及了自由空间光通信中大气光通信系统的可行性问题。     

深空光通信技术现状及发展趋势

深空通信是深空探测任务顺利进行的重要保障。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小、重量轻和功耗低等特点，已成为深空通信未来发展的主要方向。总结了深空光通信系统的发展现状和未来发展趋势，分析了深空光通信系统的组成以及关键技术。在此基础上，就未来技术发展、组网规划、标准化和生态演进、演示验证等方面，给出了我国深空光通信发展的思考和建议。     

高速BPSK相干光通信系统对激光器线宽要求

文章概述了激光器相位噪声对零差相干检测光通信系统性能的影响，对特定的基于平衡探测的科斯塔斯（Costas）环路接收系统相位误差进行了详细的理论分析，最后获得了不同传输码速率下的零差相干检测光通信系统对激光器线宽的具体要求。     

卫星光通信中耦合运动对光信号跟踪影响分析

光通信终端与卫星平台的耦合运动是影响卫星光通信系统光信号跟踪性能的重要因素。以铱星系统星间链路为例,建立了卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动的数学模型,并进行了数值仿真。理论分析及仿真结果表明:卫星光通信终端与卫星平台相互耦合运动使系统粗跟踪误差增大,方位轴、俯仰轴最大误差分别为94μrad和98μrad,超过精瞄系统补偿范围。为确保星间激光链路通信性能,提出了光束粗跟踪控制补偿算法,并进行了相应的仿真实验,仿真结果表明:补偿后的控制算法将方位轴、俯仰轴最大跟踪误差降低为37μrad和41μrad,符合精瞄系统补偿要求,保证了系统跟踪性能。该结果对今后小卫星星座激光组网具有一定的指导意义。     

大气闪烁对空间PPM光通信系统性能影响的研究

文章论述了空间PPM光通信系统的组成,仿真建立一个简单的PPM通信系统模型;根据Andrews关于大气闪烁的理论分析结果,仿真建立了大气闪烁模型;在上述模型建立的基础上,完成大气闪烁对PPM光通信系统调制解调性能影响的仿真,给出了相应的仿真曲线并完成了结果论证工作。     

基于空间光反馈的复合轴跟踪稳定特性研究

复合轴系统通过粗瞄结构和精瞄机构配合，解决了空间光通信大角度和高精度跟踪之间的矛盾，是实现高速率空间光通信的重要手段。但是粗瞄和精瞄配合工作也给复合轴系统带来了复杂的解耦问题，使整个系统的鲁棒性降低，在跟踪速率变化较快的目标时，容易出现振荡，甚至使系统处于不稳定状态。以复合轴系统为研究基础，通过伯德图对系统的跟踪带宽、精度和稳定性进行分析，得到解耦过程是影响复合轴系统稳定性的主要原因。提出了基于跟踪微分器的线性自抗扰复合轴控制解耦方案，在保证系统精度的情况下，抑制系统在解耦过程中可能出现的振荡发散现象。在卫星轨道模拟平台上进行复合轴跟踪实验，实验结果证明，在最大角加速度0.32°/s2的轨道运动和最大角加速度2.26°/s2的微振动情况下，改进复合轴控制有效地提高了系统跟踪的稳定性，最终跟踪精度优于1 μrad(3σ)。     

卫星间光通信技术

卫星间光通信技术杨照德卫星间光通信，是指利用激光技术进行卫星间、卫星与地球站之间的通信。自激光发明以来，进行卫星间光通信技术的研究开发已有２０多年的历史。美国航宇局、欧空局、日本宇宙开发事业团等都进行过有关试验，并制定了９０年代后期的空间试验计划。卫...     

星间光通信中压电偏转系统控制算法研究

针对星间光通信中压电偏转系统通道间强耦合和系统状态量无法得到的问题，提出了分散式李亚普诺夫自适应控制系统。该系统采用分散式控制技术，引入非线性和参数漂移误差项，使通道间耦合作用动力学模型更加精确，增加自适应反馈和自适应前馈控制项，以提高控制自适应性和跟踪精度，并结合李亚普诺夫稳定性理论确定各自适应参数以保证系统的稳定性。仿真结果表明了该控制器可有效提高跟踪精度，抑制通道间耦合和卫星平台振动，从而证明了本文所提出控制方案的有效性和可靠性。     

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。     

星间光通信精跟踪系统的模糊自整定PID控制及仿真实验

在星间光通信技术中,精跟踪系统对于整个光通信链路的建立和保持至关重要。本文针对精跟踪系统的被控对象——快速反射镜建模得出传递函数,在此基础上进行参数辨识而得出完整的数学模型。采用模糊自整定PID控制器来优化控制效果,提升对扰动的抑制能力。通过Simulink仿真实验对二者的控制性能进行了对比,并在仿真过程中加入扰动量以试验二者的鲁棒性。仿真实验结果表明：模糊自整定PID控制器在精跟踪系统的控制过程中有显著的扰动抑制能力。     

振动对空间光通信系统误码率影响的分析

在空间光通信系统中，由于卫星平台的振动，使得光发射机发生振动，从而对通信系统的误码率产生影响，本文针对光射光束为高斯光束时，振动对误码率的影响问题进行研究。结果表明，在振动时不仅振幅影响着误码率，而且波长也对误码率有影响，但通信距离对误码率的影响不大，一般可以忽略。     

光学频率梳空间应用及研究进展

光学频率梳具有时域超短脉冲和频域宽光谱、窄线宽、等间隔相干频率梳齿的优良特性，并兼具联系光学频率与微波频率的能力，在空间应用中具有广阔前景，目前已在多个领域取得突破性进展。文章梳理了光频梳产生方法的技术现状，分析了光频梳在空间时频基准、空间时频传递、精密测量以及大容量相干光通信等空间应用领域的研究进展。其中，光频梳在空间时频基准中为高精度时间和频率标准的建立提供了重要支持；在空间时频传递中，光频梳有助于实现精确的时间和频率同步，为星间、星地和洲际尺度的空间应用提供高精度时间频率对比分发；在精密测量中，光频梳可提供宽工作频率范围内的高精度快速测量，在精密测绘、光学定位、目标跟踪和遥感等领域有着广泛的应用潜力；而在大容量相干光通信方面，光频梳具有多载波强相干的突出优势，可用于实现高速、稳定的光通信系统，满足大容量数据传输的需求。随着光频梳产生技术、调控手段的进一步成熟，光频梳在空间应用的各个领域将发挥更重要的作用。但是面向工程化应用，仍需解决环境适应性、系统集成、稳定性和可靠性等方面的难题。     

基于业务特征的空间光通信网络业务调度方法

针对空间光通信网络多用户组网和多类型业务传输的需求,提出了一种基于业务特征的光流交换(OFS)和光突发交换(OBS)相结合的空间光通信网络业务调度方法。OFS具有传输时延较大、光链路利用率较低、QoS保证能力强等特点,相比之下OBS以牺牲QoS保证能力为代价,提高了光链路利用率,降低了传输时延。经过对空间光通信网络拓扑结构和业务类型进行研究,以及对OBS交换体制和OFS交换体制进行数学建模仿真,结果表明,该方法能够根据通信业务类型和业务带宽等特征选择更适合的光交换体制,可充分利用两种交换体制的优点,提高空间光通信网络光链路利用率和通信业务统计复用程度,降低传输时延,增强QoS保证能力,可为空间光通信网络的交换体制设计提供参考。     

相干光通信系统光锁相环性能分析

文章基于costas OPLL工作原理和数学模型,研究分析了costas OPLL环路数学模型和环路相位噪声,并计算得到了costas环的环路带宽、线宽和90°光混频移相器输出光功率分配比等重要环路设计参数。分析计算结果为星载相干光通信系统光锁相环的设计提供了理论依据。     

卫星激光通信技术发展现状及未来前景展望

光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术。而卫星光通信更是一种崭新的空间通信手段。利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，可以实现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信。其传输速率高、可利用频带宽、安全性(可靠性)高、     

低信噪比大频偏空间光信号的频率捕获研究

卫星相干光通信系统信号解调过程中,卫星相对运动会导致接收的信号光产生GHz量级的多普勒频移,信号光的远距离传输导致光信噪比极低,传统方法无法在低信噪比下补偿大范围多普勒频移,严重影响通信系统的能力。针对上述问题,本文提出了一种两段式频率捕获算法,该算法包含自动扫频和锁频控制两个阶段。自动扫频阶段通过本振光自动频率扫描将频差缩小至100 MHz量级;锁频控制阶段通过高精度的本振光频率控制与FFT变换,在低信噪比下继续缩小频差至MHz量级。仿真验证结果表明：该算法可在2 dB信噪比下补偿大动态范围的10 GHz范围多普勒频差,满足卫星相干光通信解调需求。     

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。     

空间光通信用光放大器及其发展现状与趋势

空间光通信为建立全天候、高机动性、高灵活性、稳定可靠工作的信息平台开辟了广阔前景,并且在军事通信、卫星通信、宽带接入和全球个人移动通信中具有举足轻重的地位。采用高频激光进行空间卫星通信已成为现代通信技术发展的新热点。文章介绍了用于空间光通信的光放大器的进展和典型应用,并介绍了光放大器的发展趋势。     

基于阳光泵浦激光技术的空间光通信研究综述

对基于太阳光泵浦激光技术的空间光通信研究进行了综述。介绍了太阳光泵浦激光技术在空间光通信领域的研究进展，总结了不同类型太阳光泵浦激光技术在系统设计中存在的优缺点。对于太阳光泵浦激光技术，较高能量转换效率潜力是其空间应用的重要优势，详述了太阳光泵浦激光技术中主要的能量转换环节及其影响因素等问题。为提高空间“太阳光-激光”转换效率，提出了一种太阳光泵浦光纤激光技术的设计方法，论述了其研究进展、应用前景及目前存在的问题。最后，结合该设计方法的仿真结果及效能预期提出未来重点研究的几个方向，如高效率太阳光会聚至光纤、多稀土离子掺杂增益光纤等。