星间光通信ATP技术：捕获与跟踪策略研究

"这篇博士学位论文由罗彤撰写，专业为光学，指导教师为胡渝，来自电子科技大学，发表于2004年12月。论文主要探讨了星间光通信中的关键技术——自动瞄准与跟踪（ATP）技术，包括捕获和跟踪策略，以解决远距离、复杂环境下的星间光通信问题。" 星间光通信ATP技术是未来通信技术的重要发展方向，其在复杂的星上环境中，由于通信距离遥远，对跟瞄精度有着极高的要求。ATP技术主要包括捕获、跟踪和瞄准三个环节，其中跟踪技术是核心，捕获则是建立通信链路的前提。因此，深入研究这两项技术对于实现高效、稳定的星间光通信至关重要。 论文首先概述了星间光通信的基本概念、关键技术、当前的发展状况和趋势，同时涵盖了ATP系统的主要组成部分及相关技术。接着，作者详细分析了捕获技术，包括捕获方案、过程、方式和扫描策略。通过研究捕获概率，提出了覆盖概率下扫描点重叠因子的计算方法，以及在不同信噪比条件下的探测概率和最佳捕获电流值。此外，还对捕获链路进行了仿真研究，以验证理论计算的有效性。 在跟踪技术部分，论文基于跟踪误差的统计模型，深入探讨了跟踪误差对系统性能的影响，特别是在给定突发误差概率下，找到了光束束宽与跟踪精度的最优关系，以及在直扩频（IM/DD）模式下，光束束宽、跟踪误差与误码率之间的优化关系。论文还计算了在不同跟踪误差和光束束宽条件下，为达到特定误码率所需的最小发射功率，这些成果为星间光通信系统参数的优化设计提供了理论支持。 论文还讨论了星间光通信系统的跟踪误差来源，重点关注探测器误差、卫星平台振动及其抑制方法。在跟踪系统结构的研究中，论文详细介绍了复合轴控制系统的构造、类型和工作原理，并对其性能进行了分析。 值得注意的是，论文尝试将现代鲁棒控制理论应用到星间光通信的精跟踪控制器设计中，阐述了鲁棒控制的基本概念、相关理论，并详细讨论了系统的鲁棒稳定性和鲁棒性能。通过H∞控制理论，设计了精跟踪系统的鲁棒控制器，进一步提升了系统的稳定性和抗干扰能力。 这篇论文为星间光通信ATP技术的研究提供了丰富的理论基础和实用方法，对于推动该领域的技术进步具有重要意义。