無(wú)線激光通信（Wireless Laser Communication,WLC）是一種利用激光束作為載體,在自由空間中實(shí)現(xiàn)信息傳輸?shù)臒o(wú)線通信技術(shù)。其中,捕獲、對(duì)準(zhǔn)與跟蹤（Acquisition Pointing and Tracking,APT）系統(tǒng)是開展無(wú)線激光通信的前提,同時(shí)也是維持通信穩(wěn)定的保障。本文以相干光通信為背景,對(duì)APT系統(tǒng)展開了深入的研究,主要的工作內(nèi)容如下:1.開展了無(wú)信標(biāo)光捕獲系統(tǒng)的研究,分析了不同捕獲模式和掃描方式的適用條件;在光鏈路建立過(guò)程中輔助利用射頻通信模塊進(jìn)行兩個(gè)光通信終端之間控制指令的收發(fā),并針對(duì)該模塊帶來(lái)的通信延遲,設(shè)計(jì)了基于特征點(diǎn)計(jì)算掃描反向補(bǔ)償路徑的方法;在理論上分析了捕獲系統(tǒng)的性能指標(biāo),主要包括捕獲不確定區(qū)域、捕獲概率以及平均捕獲時(shí)間。2.針對(duì)遠(yuǎn)距離無(wú)線激光通信對(duì)跟瞄精度的要求,在無(wú)信標(biāo)光APT系統(tǒng)的基礎(chǔ)上嵌入了高精度的執(zhí)行機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)高精度跟瞄;結(jié)合系統(tǒng)控制方式,在粗對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中使用增量式PID算法對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指向誤差進(jìn)行抑制;設(shè)計(jì)了調(diào)焦系統(tǒng),在捕獲、對(duì)準(zhǔn)過(guò)程中輔助以步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)焦控制,改變光斑尺寸。3.搭建了 10.2km、100km鏈路距... 

【文章來(lái)源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：72 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

論文主要內(nèi)容框架

無(wú)線激光通信APT系統(tǒng)概述92無(wú)線激光通信APT系統(tǒng)概述本章對(duì)無(wú)線激光通信系統(tǒng)進(jìn)行了整體介紹，并對(duì)其工作原理進(jìn)行了闡述。然后對(duì)APT系統(tǒng)工作流程進(jìn)行了說(shuō)明，并結(jié)合本文設(shè)計(jì)的APT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的組成及各模塊功能加以說(shuō)明。2.1無(wú)線激光通信系統(tǒng)構(gòu)成無(wú)線光通信終端是由激光器、光放大器、光學(xué)收發(fā)天線、探測(cè)器、調(diào)制\解調(diào)器、編碼\解碼器和APT子系統(tǒng)等組成，圖2-1為典型的無(wú)線激光通信系統(tǒng)框圖。圖2-1無(wú)線激光通信系統(tǒng)框圖Fig.2-1Blockdiagramofwirelesslasercommunicationsystem如圖2-1所示，無(wú)線激光通信可以看成是由發(fā)射端、接收端、APT子系統(tǒng)以及信道四部分組成。其中，發(fā)射端包括編碼器、調(diào)制器、激光器、光放大器、和發(fā)射天線。接收端包括接收天線、探測(cè)器、解調(diào)器以及解碼器。信道可分為大氣信道、室內(nèi)信道、紫外光散射信道、水下信道等[1]。無(wú)線激光通信的大致過(guò)程為，發(fā)射端將信源中需要傳輸?shù)囊曨l、語(yǔ)音等信號(hào)通過(guò)編碼器進(jìn)行編碼，再通過(guò)調(diào)制器對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，并將已調(diào)信號(hào)加載到由激光器輸出的光載波上。隨后將已調(diào)制光束經(jīng)過(guò)光放大器進(jìn)行功率放大，經(jīng)由發(fā)射天線對(duì)光束進(jìn)行準(zhǔn)直，以極小的發(fā)散角發(fā)送到信道中。APT子系統(tǒng)則是負(fù)責(zé)光通信鏈路的建立與維持。當(dāng)光通信鏈路成功建立之后，接收端通過(guò)接收天線對(duì)空間光進(jìn)行耦合，利用探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過(guò)解調(diào)器恢復(fù)出基帶信號(hào)，最終由解碼器得到原始基帶信號(hào)。2.2收發(fā)子系統(tǒng)收發(fā)子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)無(wú)線激光通信的功能主體，主要包含發(fā)射機(jī)與接收機(jī)兩部分。2.2.1編碼/解碼器激光在信道中傳輸時(shí)會(huì)不可避免的受到噪聲的干擾，在一定程度上會(huì)降低通信系統(tǒng)的可靠性。所以就需要通過(guò)信道編碼來(lái)減小通信誤碼率。信道的編碼也稱為糾錯(cuò)碼，是利用信號(hào)的冗余度完成糾錯(cuò)功能，在傳輸?shù)臄?shù)

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12中，接收端探測(cè)器實(shí)時(shí)檢測(cè)光斑位置，一旦光斑漂移出設(shè)定閾值，則對(duì)位置偏差進(jìn)行修正。如果外界因素影響較大，探測(cè)器內(nèi)失去目標(biāo)光束，則需要從捕獲階段重新執(zhí)行。圖2-2APT系統(tǒng)工作流程圖Fig.2-2APTsystemworkflow2.3.2APT系統(tǒng)構(gòu)成本文設(shè)計(jì)的APT系統(tǒng)如圖2-3所示，系統(tǒng)主要由光束跟瞄執(zhí)行機(jī)構(gòu)、光束探測(cè)器與射頻輔助通信單元組成。圖2-3APT系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2-3StructurediagramofAPTsystem(1)粗對(duì)準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)APT系統(tǒng)中的粗執(zhí)行機(jī)構(gòu)通常采用自由度較高的二維轉(zhuǎn)臺(tái)。二維轉(zhuǎn)臺(tái)中通常采用的

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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本文編號(hào)：3529197