衛(wèi)星光通信粗瞄掃瞄策略及跟蹤控制研究.pdf

1、世界發(fā)展進入21世紀，在這個信息的高速發(fā)展的時代，科技以及社會的發(fā)展進步使得人們對于信息容量以及信息傳遞的要求越來越高，隨時隨地實現(xiàn)快速實時通信成為人們追求的目標(biāo)。衛(wèi)星激光通信作為全新的通信模式，在各方面顯示了其在通信中的優(yōu)勢，所以在激光通信的觀點提出以來就受到廣泛關(guān)注，成為各國的重點研究對象。由于激光自身特點，想要建立激光通信鏈路，就需要捕獲、瞄準(zhǔn)、跟蹤(Acquisition、Pointing and Tracking，APT)系統(tǒng)

2、的支持，其中粗瞄子系統(tǒng)就是APT系統(tǒng)非常重要的部分。本論文以哈爾濱工業(yè)大學(xué)繼“海洋二號”衛(wèi)星后承接的某型號衛(wèi)星激光通信系統(tǒng)為背景，對粗瞄的掃瞄捕獲策略進行深入研究并對這一過程的控制方法進行設(shè)計仿真分析。
　　掃瞄捕獲作為APT系統(tǒng)的關(guān)鍵步驟，本文首先對掃瞄捕獲過程進行分析，對粗瞄系統(tǒng)被控對象：永磁同步電機進行工作原理以及控制原理分析；針對永磁同步電機模型復(fù)雜，參數(shù)強耦合等問題，引入三相靜止坐標(biāo)系，兩相靜止坐標(biāo)系，兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系這三

3、種坐標(biāo)系對永磁同步電機數(shù)學(xué)模型進行簡化，得到被控對象數(shù)學(xué)模型。同時考慮到平臺振動對掃瞄捕獲過程的影響，對平臺振動的來源以及影響進行分析，并得出能夠模擬真實衛(wèi)星平臺振動的仿真結(jié)果。
　　其次針對掃瞄捕獲的三種方案以及兩種捕獲模式進行討論，針對衡量掃瞄策略優(yōu)劣的重要參數(shù)之間的解析關(guān)系進行仿真分析，為掃描策略的優(yōu)化提供理論支持。之后列舉了一些常見的掃瞄方式并分析其優(yōu)缺點，介紹了實現(xiàn)掃瞄捕獲過程的具體方式。最后針對螺旋掃瞄進行仿真分析，在

4、螺旋掃瞄的基礎(chǔ)上提出了螺旋正弦以及復(fù)合式掃瞄方案，通過仿真分析，得出相應(yīng)結(jié)論。
　　最后針對衛(wèi)星光通信粗瞄掃瞄過程中所涉及到跟蹤控制問題，采用了Backstepping控制方法，介紹了Backstepping控制基本原理及控制器設(shè)計方法、步驟，設(shè)計出了相應(yīng)的Backstepping控制器。并針對螺旋正弦掃瞄方式進行仿真驗證，通過對仿真結(jié)果的分析可知，所設(shè)計的控制器能夠?qū)崿F(xiàn)螺旋正弦掃瞄角位置跟蹤并符合工程精度要求；其次，考慮到衛(wèi)星平