星地光通信ATP對準(zhǔn)特性仿真研究.pdf

1、量子通信將傳統(tǒng)的信息學(xué)與經(jīng)典的量子力學(xué)相結(jié)合，與經(jīng)典的通信方式相比具有很高的保密性與安全性。自由空間尤其是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的量子通信擺脫了光纖的距離束縛，也為覆蓋全球范圍的量子通信網(wǎng)絡(luò)的建立提供了有效途徑。由于星地間量子通信系統(tǒng)中量子光束發(fā)散角僅有幾十個微弧度，因此通信鏈路的建立與保持是系統(tǒng)的重點和難點。
　　星地量子通信鏈路的實現(xiàn)是以高精度的捕獲跟蹤瞄準(zhǔn)(Acquisition TrackingPointing，ATP)系統(tǒng)為基礎(chǔ)的

2、，本論文從通信鏈路中影響ATP對準(zhǔn)精度的主要因素出發(fā)，對ATP對準(zhǔn)過程中存在的方位俯仰特性、超前瞄準(zhǔn)特性、基矢校正特性與大氣折射特性進行了算法研究與軟件仿真。
　　論文的研究內(nèi)容與創(chuàng)新點主要有:
　　1)對衛(wèi)星與地面站間量子通信系統(tǒng)進行坐標(biāo)系建模，推導(dǎo)了一套星地量子通信系統(tǒng)坐標(biāo)系之間相互轉(zhuǎn)換的算法。在此基礎(chǔ)上利用相關(guān)軌道預(yù)報數(shù)據(jù)，計算了載荷轉(zhuǎn)臺的方位俯仰角度。討論了衛(wèi)星載荷與地面站載荷的情況，同時將衛(wèi)星載荷分為單、雙載荷兩種

3、情況分別處理。編寫軟件完成了文中算法的數(shù)值仿真，并利用仿真軟件STK（Satellite Tool Kit）進行了本文算法的驗證。
　　2)研究了ATP跟蹤過程中由于星地終端相對速度太高而造成的超前瞄準(zhǔn)問題，推導(dǎo)了超前瞄準(zhǔn)角的計算方法，提出了工程中解決超前瞄準(zhǔn)問題的可行性方法。討論了偏振基矢的傳輸問題，從量子通信的傳輸信道出發(fā)，通過分析引起偏振基矢方向改變的因素，計算出星地量子通信過程中的基矢偏振改變量，并進行了相關(guān)的軟件仿真。<