LabVIEW平台上的星间激光通信瞄准捕获仿真系统研究

本文主要探讨了在现代卫星激光通信领域中，一种基于合作信标的瞄准捕获仿真系统的设计与实现。该系统是针对星间激光通信过程中，利用合作激光信标进行精确指向和捕获的关键环节，通过LabVIEW（虚拟仪器）平台进行构建。LabVIEW作为强大的数据采集、处理和可视化工具，为这种复杂的技术提供了理想的环境。 系统的核心在于模拟卫星的轨道姿态动力学，包括卫星的运动轨迹和姿态变化，从而建立了双星之间的指向关系。在初始对准阶段，通过仿真双自由度转台的操作，确保了两个卫星的相对位置和角度准确无误。接着，系统根据信标激光的不确定区域大小，设计了螺旋扫描策略，以便有效地寻找并锁定目标信标光束。在这个过程中，系统考虑了信标光束的散角以及探测器的视场，以确保捕获点的精度。 为了提升系统的动态性能，文中提到加入了含有高斯噪声的等效正弦扰动，这些扰动代表了实际操作中的不确定性因素，如大气湍流、姿态控制误差等。最大速度为1°/s，最大加速度为1°/s²的设定，模拟了在动态环境中捕获信标的能力。实验结果显示，系统成功地完成了同步轨道卫星和近地轨道卫星间的动态双星激光通信瞄准与捕获的仿真，形成了一种基于虚拟仪器的全程仿真模式。 这一仿真模型对于跟踪系统的设计与优化，以及研究在没有实际信标的情况下如何实现自主捕获具有重要意义。它不仅验证了理论模型的可行性，也为后续的激光通信系统集成、测试和故障分析提供了宝贵的参考依据。这项工作对于提升卫星激光通信的可靠性和效率具有重要的推动作用，为未来太空通信技术的发展奠定了坚实的基础。