空间激光通信技术前景展望:高速率、网络化和多用途发展

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空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析 空间激光通信是当前的热点话题,随着技术的不断发展和改进,它的应用前景也变得越来越广阔。下面我们将对空间激光通信的现状、发展趋势和关键技术进行分析。 一、空间激光通信的背景需求 空间激光通信是指在空间环境中使用激光进行的通信。随着卫星、空天、地面和海洋等平台的不断发展,空间激光通信的需求也变得越来越迫切。目前,空间激光通信已经在军事、科学研究、商业等领域中得到了广泛应用。 二、空间激光通信的发展趋势 通过对空间激光通信现状的分析,我们可以看到,空间激光通信的发展趋势主要有五个方面: 1. 高速率:空间激光通信的高速率是其最大的优势之一,能够满足高速数据传输的需求。 2. 网络化:空间激光通信的网络化是其发展的必然趋势,能够满足多平台之间的数据交换需求。 3. 多用途:空间激光通信的多用途是其最大的优势之一,能够满足军事、科学研究、商业等领域的需求。 4. 一体化:空间激光通信的一体化是其发展的必然趋势,能够满足多平台之间的数据交换需求。 5. 多谱段:空间激光通信的多谱段是其发展的必然趋势,能够满足不同频率带的通信需求。 三、空间激光通信的关键技术 空间激光通信的关键技术主要有八个方面: 1. 高质量光学系统设计:空间激光通信系统的光学结构是其核心技术之一,需要高质量的光学系统设计来满足高速率和高精度的需求。 2. 高精度捕获对准跟踪:空间激光通信系统需要高精度的捕获对准跟踪技术来满足高速率和高精度的需求。 3. 大气信道影响补偿:空间激光通信系统需要考虑大气信道的影响,需要高质量的补偿技术来满足高速率和高精度的需求。 4. 高速率高功率发射:空间激光通信系统需要高速率高功率的发射技术来满足高速率和高精度的需求。 5. 高灵敏度低误码探测:空间激光通信系统需要高灵敏度低误码探测技术来满足高速率和高精度的需求。 6. 一对多通信网络:空间激光通信系统需要一对多通信网络技术来满足多平台之间的数据交换需求。 7. 平台振动与姿态补偿:空间激光通信系统需要平台振动与姿态补偿技术来满足高速率和高精度的需求。 8. 器件部件空间适应性:空间激光通信系统需要器件部件空间适应性技术来满足多平台之间的数据交换需求。 空间激光通信的发展前景非常广阔,需要我们不断地研究和探索,以满足不断发展的需求。
2018-01-18 上传
为满足人类对信息容量和传输速率日益增长的需求,卫星激光通信技术作为 新一代空间通信技术应运而生,具有广阔的应用领域及潜在市场,必将是世界各 国研究的热点。星间激光通信系统空间环境复杂、通信距离远、激光波束窄、发 射功率小,在卫星之间高效快速地建立通信链路非常困难,为攻克这一难题,本 课题对星间激光通信的若干关键技术展开深入研究。 论文分析星间激光通信系统的功能,设计系统的结构组成,详细阐述工作原 理及流程。对系统的性能指标进行分析,设计确定 ATP(Acquisition,Tracking and Pointing)的功能、系统方案、结构组成及工作原理。依据设计方案,分析两个 卫星激光通信终端之间建立通信链路的原理及过程,推导链路建立时间的表达式, 依据系统性能指标合理分配链路建立时间。基于星间激光链路方程,对链路功率 进行预算仿真,分析系统参数对链路效率及链路余量的影响,为系统参数及方案 的确定提供理论指导。为了维持激光通信链路的稳定性,对链路的突发中断进行 理论建模分析,确定链路中断概率与跟踪精度的关系。 论文对捕获技术展开深入研究,重点分析系统的捕获策略及重要参数指标, 并进行数值验证。对比不同的捕获方案及捕获方式,选择最适合于本课题的捕获 方案及捕获方式。对初始偏置角的标准差及捕获不确定区进行研究,建立理论模 型且进行数值分析验证。推导捕获概率的模型,分析模型组成及影响因素,并进 行数值分析,确定本课题的捕获概率。深入讨论扫描步长,为实现不同扫描路径 的高效扫描,对扫描光束的束散角同时引入伸缩因子和附加重叠因子,避免过度 重叠扫描、几何漏扫及抖动漏扫的发生。分析对比步进扫描模式、快速扫描模式 1 及快速扫描模式 2,建立相应的扫描时间间隔模型。同时对单场扫描理论和多 场扫描理论进行分析研究,为下一步螺旋扫描技术的研究奠定理论基础。 论文深入研究螺旋扫描技术,优化扫描捕获方案,进一步降低链路建立时间。 理论分析不同的扫描路径,依据统计原理,推导并建立扫描捕获模型,包括等线 速等螺距的螺旋线扫描、矩形螺旋扫描、菱形螺旋扫描、六边形螺旋扫描。模型 建立时综合考虑系统参数、不同扫描场次理论、不同扫描模式的各种情况。分析 重要系统参数捕获不确定区、扫描步长、通信距离、执行机构带宽、扫描光束束 散角、探测器响应时间分别对各类模型扫描捕获性能的影响。通过改变系统相关 参数,该模型既适用于有信标光的系统,也适用于无信标光的系统。不同的扫描 场次、扫描模式及扫描路径相互组合,理论对比相应模型的扫描捕获性能并进行 数值分析。为验证模型建立的正确性,论文设计了验证扫描捕获模型的试验方案,