学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

卫星光通信误差反馈振动补偿算法研究

作　者: 马志超
导　师: 谭立英
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理电子学
关键词: 卫星光通信振动补偿自适应滤波器瞄准、捕获、跟踪
分类号: TN929.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 155次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

卫星间光通信与微波通信相比具有通信容量大、终端体积小和保密性好等突出优点,但是由于激光束宽窄,传输距离长等原因,要求卫星光通信中负责建立和保持激光通信链路的瞄准、捕获、跟踪系统(Pointing、Acquisition and Tracking简称PAT)的跟瞄精度为微弧度量级,卫星平台角振动可达到100urad,严重影响了光通信的质量。因此对光通信平台的振动进行控制和补差具有重要意义。目前,针对卫星平台振动控制的方法主要分为两类:被动隔离和主动补偿。被动隔离是直接在星上安装振动隔离系统,它的有效补偿范围在振动的高频区,对低频振动(100Hz以下)的控制效果不好,通常针对低频振动采用主动补偿,主动补偿是在精瞄子系统中通过快速偏转镜对振动进行补偿,因此主动补偿的关键是获得精瞄镜的振动补偿量。本论文针对卫星平台的低频振动提出一种新型振动主动补偿方法,采用基于LMS算法的自适应滤波器获得精瞄镜的振动补偿量,自适应滤波器的输入参考信号由加速度计提供,通过CCD探测器获得的误差信号调节自身的权系数矢量,使得精瞄镜振动补偿量到最优值,从而达到对卫星平台振动进行主动补偿的目的。因此算法具有很强“自我调节“的能力,能够通过误差信号调节,自动改变自身的参数。适应系统参数和振动的变化,在一定程度上缓解硬件设计的不足。文章系统的分析了卫星光通信平台振动误差反馈补偿算法的原理,建立系统性能仿真模型,并利用MATLAB软件对算法性能进行了仿真研究,主要从四个方面分析了算法的性能:平台振动幅度对算法的性能影响,平台的振动频率对算法的性能影响,加速度计和CCD探测器的采样频率对算法的性能的影响,以及系统的延时对算法性能的影响,同时为了降低系统延时对算法性能的影响,采用振动预测的方法提高算法的性能。通过对仿真结果分析可知,卫星光通信自适应振动补偿算法具有很优越的性能,是一种很好的平台低频振动补偿算法。本论文的工作开阔了卫星平台振动主动补偿方法的视野,为误差反馈补偿算法在具体硬件系统中实现提供了可靠理论和仿真依据。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 研究意义  9-10
  1.2 国内外卫星光通信的研究进展  10-16
    1.2.1 美国  11-13
    1.2.2 欧盟（ESA）  13-14
    1.2.3 日本  14-15
    1.2.4 国内空间光通信研究现状  15-16
  1.3 卫星光通信平台振动抑制技术发展现状  16-19
  1.4 本课题主要研究内容及论文安排  19-21
第2章卫星光通信系统及平台振动来源和特点  21-30
  2.1 卫星光通信系统构成  21-22
  2.2 卫星光通信的PAT系统  22-26
    2.2.1 PAT系统的组成及功能  22-23
    2.2.2 PAT系统的主要性能参数  23-26
  2.3 卫星光通信平台振动的来源、特点和模式  26-29
    2.3.1 卫星平台振动的来源  27-28
    2.3.2 卫星平台振动的模式与特点  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第3章振动参考信号采集和误差信号的获得  30-42
  3.1 卫星光通信误差反馈振动补偿系统的构成  30-31
  3.2 振动参考信号x ( k ) 的采集分析  31-34
    3.2.1 加速度计信号中的随机噪声对振动补偿算法性能的影响分析  31-33
    3.2.2 加速度计信号的随机噪声的去除方法研究  33-34
  3.3 滤波器误差信号e (k ) 的获得分析  34-41
    3.3.1 图像处理算法需求分析  34
    3.3.2 目标光斑的分割、提取算法分析  34-36
    3.3.3 目标光斑的位置提取算法分析  36-37
    3.3.4 目标光斑的跟踪算法分析  37-41
  3.4 本章小结  41-42
第4章卫星光通信误差反馈振动补偿算法  42-52
  4.1 基于LMS算法的自适应滤波器  43-46
    4.1.1 自适应滤波器基本原理  43-45
    4.1.2.L MS（Least Mean Square）算法  45-46
  4.2 卫星光通信自适应振动补偿算法  46-51
    4.2.1 卫星光通信误差反馈振动补偿算法分析  46-48
    4.2.2 误差通道在线辨识分析  48-51
  4.3 本章小结  51-52
第5章卫星光通信误差反馈振动补偿算法仿真研究  52-74
  5.1 卫星光通信误差反馈振动补偿系统功能仿真模型  52-55
    5.1.1 振源  53
    5.1.2 仿真模型中的传递函数  53-54
    5.1.3 算法补偿效果评价指标  54-55
  5.2 卫星光通信误差反馈振动补偿算法性能仿真研究  55-72
    5.2.1 MATLAB系统仿真程序流程图  55-56
    5.2.2 卫星平台振动角振幅对算法性能的影响分析  56-58
    5.2.3 光通信平台振动频率对算法性能的影响分析  58-63
    5.2.4 传感器的采样频率对振动补偿的性能影响分析  63-68
    5.2.5 系统延迟对振动补偿的影响分析  68-72
  5.3 本章小结  72-74
结论  74-76
参考文献  76-80
附录1  80-82
附录2  82-85
附录3  85-91
致谢  91

卫星光通信误差反馈振动补偿算法研究

内容摘要

全文目录

相似论文