衛(wèi)星激光通信技術(shù)憑借其優(yōu)良的通信能力和高保密性,受到了各國極大的關(guān)注。隨著衛(wèi)星光通信技術(shù)的不斷發(fā)展和在軌試驗的成功,現(xiàn)階段該技術(shù)正在逐步進入商業(yè)化應用。由于衛(wèi)星激光通信終端設備具備不可修復性,因此針對空間環(huán)境條件下衛(wèi)星光通信終端壽命和可靠性研究是十分必要的。然而,迄今為止,針對衛(wèi)星光通信終端進行可靠性研究還沒有公開報道。本文首次針對此現(xiàn)狀,展開衛(wèi)星光通信星上終端設備可靠性研究,主要進行了以下工作:1、針對衛(wèi)星激光通信終端結(jié)構(gòu)和衛(wèi)星光通信終端在軌運行性能特點,結(jié)合可靠性理論知識,建立相應任務可靠性模型。根據(jù)此模型,可簡單地通過可靠度、失效率和平均故障時間(Mean Time To Fail,MTTF)等參數(shù)來描述系統(tǒng)及組件的可靠性,并且可以研究組件的可靠性和終端系統(tǒng)的可靠性的關(guān)系,為終端的可靠性計算奠定了理論基礎。2、為了研究激光通信終端中各組件的可靠性,將終端所用元器件按照其屬性劃分為光學系統(tǒng)元件、電學系統(tǒng)元件和機械平臺三種類型。針對每個系統(tǒng)中的各個元件,分別建立器件損傷模型,并以此為基礎結(jié)合器件所處的溫度環(huán)境研究其固有可靠性,為計算終端可靠性提供數(shù)據(jù)基礎。3、以所有組件的固有可靠性模型和終端的任務可靠性模型為基礎,可以進行終端系統(tǒng)的任務可靠度函數(shù)研究。根據(jù)此函數(shù)結(jié)合可靠性理論知識可以對終端設備的使用壽命做出預估。為了解決終端系統(tǒng)可靠性較低的問題,提出冗余設計解決方案并研究其提升效率。通過將本文研究方法推廣,可以研究終端的基本可靠性,這意味著本文的研究方法具有一定的普適性價值。4、以終端所處工作環(huán)境的分析為基礎,對終端所用的器件進行空間輻射環(huán)境下?lián)p傷分析。根據(jù)器件損傷的積累效應,利用數(shù)學方法研究輻射環(huán)境對終端組件可靠性的影響并進行仿真驗證。通過研究發(fā)現(xiàn)可以引入一個正態(tài)分布累積分布函數(shù)作為環(huán)境影響因子來描述器件可靠性的降低�；谄骷椛洵h(huán)境中退化和終端可靠性模型,可以研究終端系統(tǒng)在環(huán)境中的退化。本文建立了衛(wèi)星激光通信終端的可靠性模型,并以此為基礎研究了其任務可靠性和基本可靠性,以及空間環(huán)境對其終端可靠性的影響。為激光通信終端產(chǎn)品的使用提供了可靠性技術(shù)支持,也為未來星間和星間通信系統(tǒng)的可靠性評估提供了理論依據(jù)。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TN929.1
【部分圖文】：

圖 1-2 某衛(wèi)星光通信星上終端結(jié)構(gòu)原理圖階段衛(wèi)星光通信已經(jīng)初步研發(fā)試驗成功，正在逐漸產(chǎn)業(yè)化。作為一個商，該終端的維修代價極大，通常認為是不可修復產(chǎn)品。所以需要很長的此對終端的可靠性分析很有必要。本研究為評估衛(wèi)星光通信終端產(chǎn)品可了一種理論方法和技術(shù)支持，同時也為激光通信終端產(chǎn)品的使用提供了持。此外，本研究還為其他光機電設備的可靠性評估提供了一個例子。激光通信技術(shù)國內(nèi)外研究進展國際上來看，激光通信技術(shù)的發(fā)展可以分為準備時期和試驗時期。在上，國際上一些國家開始進行激光通信技術(shù)的探索。在這個階段，研究的集中在基礎理論的突破、基礎器件的發(fā)明與更新和終端的研制。之后，末進入試驗時期，各國開始針對研發(fā)的終端設備進行在軌試驗驗證。下國內(nèi)外角度介紹激光通信技術(shù)的發(fā)展。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文流星體和空間碎片屬于一種特別小概率發(fā)生的事件。航天運動狀態(tài)，如果此時遇到微流星體或者空間碎片的碰撞，構(gòu)產(chǎn)生巨大的損傷，嚴重的會導致航天器破裂或者解體。間環(huán)境對航天設備的作用是一種綜合效應。如圖 1-3 所示。響；☆表示有一般影響。從 1-3 可以看出，針對航天設備，和輻射環(huán)境。真空對設備的影響可以通過設計進行消除，小的事件，所以實際上這些因素對終端設備的影響比較小

圖 3-1 光學元件有限元模型1 所建立的模型進行網(wǎng)格化劃分，一共劃分了，計算出總體在不同熱應力條件下的熱形變結(jié)果圖 3-2 光學元件熱形變圖表 3-2 不同熱應力條件下透鏡的形變量 25 30 40 50 3.07×10-50.0001 0.00026 0.0004

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本文編號：2827513