無線激光通信APT系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、無線激光通信稱自由空間激光通信（Free-Space Optical Communication，F(xiàn)OS），這是一種利用激光束作為載體在自由空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)臒o線寬帶通信技術(shù)。在無線激光通信系統(tǒng)中，光束的捕獲、對準(zhǔn)與跟蹤（Acquisition，Pointingand Tracking，APT）技術(shù)是成功建立并持續(xù)保持通信鏈路的關(guān)鍵。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴介紹了凝視-凝視、凝視-掃描、跳步-掃描，三種捕獲模式的捕獲時(shí)間；分

2、析了光束掃描覆蓋方式，得出了正六邊形覆蓋是最佳掃描覆蓋模式的結(jié)論。綜合矩形光柵掃描與螺旋矩形掃描的優(yōu)點(diǎn)，提出了螺旋矩形光柵掃描方式。設(shè)計(jì)了基于射頻輔助鏈路的光束捕獲系統(tǒng)，提出了反向補(bǔ)償?shù)膾呙璺椒?。⑵利用大氣湍流對光束的擴(kuò)展、背投成像原理和卡塞格林望遠(yuǎn)系統(tǒng)，提出了一種適用于大氣激光通信捕獲、對準(zhǔn)和跟蹤系統(tǒng)的光束檢測方法，并對其進(jìn)行理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。該方法利用光斑形狀和光斑形心位置綜合解算光束的橫向偏移量和軸向偏轉(zhuǎn)量，解決了一般方法無法分

3、辨出光斑在接收焦平面移動(dòng)逛由于光束橫向偏移還是軸向偏轉(zhuǎn)引起的問題，以及光束橫向偏移量無法精確檢測的問題。⑶提出了光束檢測方法，提出了光束角度對準(zhǔn)與位置對準(zhǔn)的兩步對準(zhǔn)方法，并以此方法設(shè)計(jì)對準(zhǔn)控制系統(tǒng)與跟蹤控制系統(tǒng)。針對本文系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行了控制參數(shù)整定，與齒輪間隙補(bǔ)償。⑷通過搭建系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了系統(tǒng)功能性驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文設(shè)計(jì)的光束檢測系統(tǒng)可有效地對光束對準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行檢測，最終實(shí)現(xiàn)分辨率為2.2μrad的角度偏轉(zhuǎn)量的檢測和分辨率為0.