机载激光通信光学窗口气动光学效应分析 被引量：1

1

作者 姜逸渊 孟立新 +2 位作者 张立中 刘智 董科研 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期254-265,共12页

机载激光通信中通信光束散角小、系统跟踪精度高,光学窗口的气动光学效应会引起远场光斑形状和位置发生变化,降低通信性能。为此,通过Fluent对共形和平面两种光学窗口整流罩在不同飞行高度、速度、方位角下的外流场进行稳态仿真分析,利... 机载激光通信中通信光束散角小、系统跟踪精度高,光学窗口的气动光学效应会引起远场光斑形状和位置发生变化,降低通信性能。为此,通过Fluent对共形和平面两种光学窗口整流罩在不同飞行高度、速度、方位角下的外流场进行稳态仿真分析,利用相位屏分析远场自由衍射光斑变化。结果表明,共形窗口在俯仰、高度和速度变化中的流场更加稳定,呈现更为一致的变化趋势,且在远场衍射中表现更好。平面窗口在方位转角变化大与低速的飞行工况下,RMS值低于共形窗口。远场光斑发生偏移和弥散的程度与波面畸变成正相关,但在波面畸变较大的情况下,RMS值不能完全定义其对光学系统的影响。同时,当俯仰角靠近机体表面、降低飞行高度、增加飞行速度均会增强波面畸变。 展开更多

关键词 机载激光通信 气动光学 远场衍射 光学窗口

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机载激光通信系统发展现状与趋势 被引量：53

2

作者 曾飞 高世杰 +1 位作者 伞晓刚 张鑫 《中国光学》 EI CAS CSCD 2016年第1期65-73,共9页

本文首先介绍了激光通信的突出地位和重大成果,说明机载激光通信技术的先进性和重要性。然后阐明了机载激光通信系统的工作原理,说明进行机载激光通信研究的可行性。接着简要叙述了机载激光通信系统的发展历史和国内外研究现状,重点对... 本文首先介绍了激光通信的突出地位和重大成果,说明机载激光通信技术的先进性和重要性。然后阐明了机载激光通信系统的工作原理,说明进行机载激光通信研究的可行性。接着简要叙述了机载激光通信系统的发展历史和国内外研究现状,重点对其性能指标和技术特点进行了分析。在此基础上,提出了机载激光通信的关键技术,并指出其应用前景和发展趋势。在不久的未来,机载激光通信将会成为信息化战争必不可少的通信手段。 展开更多

关键词 激光通信 机载激光通信 激光技术 信息技术 光学设计

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机载激光通信系统精跟踪单元变结构控制技术 被引量：20

3

作者 宋延嵩 佟首峰 +1 位作者 姜会林 宋鸿飞 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期934-938,共5页

APT(Acquisition Pointing Tracking)复合轴子系统是机载激光通信系统的核心技术,也是实现机载激光通信的前提和保证,其中,精跟踪单元对粗跟踪残差进一步抑制,决定着整个复合轴的跟踪精度,是APT系统的核心部分。通过对精跟踪伺服单元结... APT(Acquisition Pointing Tracking)复合轴子系统是机载激光通信系统的核心技术,也是实现机载激光通信的前提和保证,其中,精跟踪单元对粗跟踪残差进一步抑制,决定着整个复合轴的跟踪精度,是APT系统的核心部分。通过对精跟踪伺服单元结构的分析及复合轴APT系统对精跟踪单元的要求,设计了精跟踪的控制函数模型。根据不同飞行平台振动环境的特点,实现了变结构的精跟踪智能控制,使精跟踪的控制精度达到最优,并进行了MATLAB仿真验证。最后,经过APT复合轴的室内实验系统测试得出:在几种典型的机载平台环境下,最终的跟踪精度都保持在3μrad左右。 展开更多

关键词 机载激光通信 复合轴控制 精跟踪 变结构控制

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机载激光通信中气动光学的影响及补偿 被引量：15

4

作者 孟立新 赵丁选 +1 位作者 张立中 姜会林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3231-3238,共8页

为了抑制机载激光通信中大气附面层引起的散斑现象,开展了气动光学效应及相应补偿方法的研究。从理论上分析了气动光学效应对光传输的影响;根据试验飞机型号和设备安装位置,对光学窗口形状、厚度等参数进行了优化设计,并对窗口变形和空... 为了抑制机载激光通信中大气附面层引起的散斑现象,开展了气动光学效应及相应补偿方法的研究。从理论上分析了气动光学效应对光传输的影响;根据试验飞机型号和设备安装位置,对光学窗口形状、厚度等参数进行了优化设计,并对窗口变形和空气流场分布进行了仿真分析,完成了光学窗口改造。最后,根据试验中大气附面层引起的接收光斑离焦现象,进行了光学仿真,研制了3种焦距的补偿镜。在飞行距离为10~140km,飞行高度为1 500~4 500m条件下进行了飞行试验,对不同补偿镜的补偿效果进行了分析。结果显示,在接收光路中增加焦距为5.5×105 m的凸透镜后,接收光斑离焦现象得到了抑制,接收光功率闪烁方差减小了1/3,表明经过补偿后的光学窗口可有效抑制大气附面层对激光通信的的影响。 展开更多

关键词 机载激光通信 气动光学 大气附面层 光学窗口 补偿镜

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机载激光通信终端的模糊变结构跟踪方法研究(英文) 被引量：8

5

作者 曹阳 荣健 +3 位作者 张红民 包明 王培容 郭靖 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第8期88-93,共6页

为避免经典固定模型集合中多模型算法造成的模型间竞争并减小计算量,基于有向图切换的变结构方法,建立有向图切换规则和较完备的模型集合.通过模糊逻辑推理得到模型集合中各模型的匹配度,以此代替传统多模型算法中的模式概率来计算,降... 为避免经典固定模型集合中多模型算法造成的模型间竞争并减小计算量,基于有向图切换的变结构方法,建立有向图切换规则和较完备的模型集合.通过模糊逻辑推理得到模型集合中各模型的匹配度,以此代替传统多模型算法中的模式概率来计算,降低了计算的复杂度.采用核粒子滤波克服了标准粒子滤波没有考虑到的量测信息问题,即粒子能够通过核密度估计后朝着状态的后验概率密度的模型移动,使真实和估计模型之间的均方误差最小.仿真结果表明,基于模糊理论的变结构核粒子滤波算法能较大地提高跟踪准确度和减少计算量. 展开更多

关键词 机载激光通信 跟踪 交结构多模型 有向图切换 核粒子滤波

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机载激光通信的模糊神经网络PID视轴稳定控制 被引量：5

6

作者 刘世涛 曹阳 +1 位作者 彭小峰 张勋 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期606-610,共5页

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分(PID)控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自... 机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。为了有效地克服载体扰动与参量改变对粗跟踪系统视轴稳定的不利影响,设计了一种基于模糊神经网络的比例-积分-微分(PID)控制方法。该方法结合模糊理论的非线性控制能力与神经网络的自主学习能力,实现了对PID参量的实时在线调整。结果表明,与传统PID控制方法相比,模糊神经网络PID控制方法提高了系统的动态响应速度,减小了系统超调量,当载体受到扰动与参量改变时,具有较强的自适应性和鲁棒性。 展开更多

关键词 光通信 机载激光通信 模糊神经网络 视轴稳定 比例-积分-微分控制

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机载激光通信的重复自抗扰视轴稳定控制 被引量：4

7

作者 曹阳 刘世涛 +2 位作者 彭小峰 张勋 任发韬 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2017年第6期750-754,共5页

机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明... 机载激光通信的视轴稳定是建立激光通信链路的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,结合自抗扰控制与重复控制,提出了重复控制补偿自抗扰算法,以完全消除周期性稳态跟踪误差。仿真实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,重复控制补偿自抗扰算法可以有效抑制平台的非线性扰动,提高了系统的稳态精度,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 机载激光通信 视轴稳定 自抗扰控制 重复控制

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一种无人机机载激光通信设备的研制 被引量：5

8

作者 徐林 申永 +2 位作者 安建欣 李宽 罗龙 《光通信技术》 北大核心 2018年第10期60-62,共3页

针对抗干扰、大容量无线中继通信需求,设计了一种无人机机载激光通信设备用于激光中继通信,并对其实现和试验情况进行详细介绍。该设备采用了小口径接收、发射光路发散角自适应调节、信号光收发同轴和全向自动扫描捕获跟踪等技术。通过... 针对抗干扰、大容量无线中继通信需求,设计了一种无人机机载激光通信设备用于激光中继通信,并对其实现和试验情况进行详细介绍。该设备采用了小口径接收、发射光路发散角自适应调节、信号光收发同轴和全向自动扫描捕获跟踪等技术。通过大量试验对无人机机载激光通信的可行性进行了验证,结果表明:该设备具有体积小、功耗低、扫描捕获跟踪效率高、通信链路建立时间短和传输稳定等优点。 展开更多

关键词 无人机 机载激光通信 收发同轴 发散角 全向自动扫描捕获跟踪

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粒子滤波的机载激光通信自适应参数辨识跟踪方法（英文） 被引量：1

9

作者 曹阳 郭靖 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期3098-3102,共5页

机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,机载空间激光通信终端的高精度实时动态跟踪一直是其研究的难点问题。为了解决机载空间激光通信终端的机动形式多样性的问题,提出了自适应参数辨识粒子滤波方法。在连续的时间域... 机载空间激光通信是实现未来超大容量空间通信的主要途径,机载空间激光通信终端的高精度实时动态跟踪一直是其研究的难点问题。为了解决机载空间激光通信终端的机动形式多样性的问题,提出了自适应参数辨识粒子滤波方法。在连续的时间域中,基于三阶线性微分方程的参数辨识模型描述机载空间激光通信终端运动,该模型能适应机载激光通信终端的多种运动模式,粒子滤波能处理非线性/线性高斯问题,因此可以引入到参数辨识模型中。实验结果表明:该算法能改善收敛精度,对工程应用也有重要意义。 展开更多

关键词 机载激光通信 跟踪 参数辨识 粒子滤波

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采用自调整模糊变结构控制的机载激光通信视轴稳定研究 被引量：3

10

作者 曹阳 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2014年第10期3373-3377,共5页

机载激光通信的动态视轴稳定是建立激光通信链路的首要前提,传统的粗跟踪控制方法不能克服载体扰动及参数变化对系统的不利影响,影响了视轴稳定精度。根据控制系统的任务,将论域自调整模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,在稳定的误... 机载激光通信的动态视轴稳定是建立激光通信链路的首要前提,传统的粗跟踪控制方法不能克服载体扰动及参数变化对系统的不利影响,影响了视轴稳定精度。根据控制系统的任务,将论域自调整模糊控制与滑模变结构控制的思想相融合,在稳定的误差相平面内构造稳定的滑模面。理论分析和模拟实验结果表明,该方法消除了系统的抖振现象,改善了系统的瞬态性能,对机载通信平台受到的扰动及参数变化具有完全的自适应性。因此自调整模糊变结构控制具有一定鲁棒性,且控制算法简单,可望获得工程应用。 展开更多

关键词 机载激光通信 视轴稳定 变结构控制 自调整模糊控制

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机载激光通信的GA优化模糊PID视轴稳定控制 被引量：2

11

作者 张洪波 曹阳 +2 位作者 彭小峰 黎洪展 毛昉 《激光杂志》 北大核心 2018年第11期116-119,共4页

机载激光通信的视轴稳定是建立通信链路的首要前提。传统控制方法已经无法达到现代控制精度的要求,因此对粗跟踪视轴稳定控制系统进行研究分析,设计了一种遗传算法优化的模糊PID控制方法。该方法针对隶属函数和模糊规则难以建立的问题,... 机载激光通信的视轴稳定是建立通信链路的首要前提。传统控制方法已经无法达到现代控制精度的要求,因此对粗跟踪视轴稳定控制系统进行研究分析,设计了一种遗传算法优化的模糊PID控制方法。该方法针对隶属函数和模糊规则难以建立的问题,利用遗传算法对其优化,提高控制性能和精度,从而实现PID参数的自适应整定。仿真结果表明,在同等条件下与PID控制方法进行比较,该方法具有更小的超调量和更快的收敛速度,并有效克服载体受到外界扰动或环境变化时对系统产生的不利影响,保证了粗跟踪视轴的稳定控制。 展开更多

关键词 机载激光通信 视轴稳定 遗传算法 模糊PID控制

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基于双态混沌PSO的机载激光通信视轴稳定控制 被引量：1

12

作者 黎洪展 曹阳 +3 位作者 彭小峰 张洪波 陈果 王培容 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期824-830,共7页

机载空间激光通信视轴稳定是激光通信链路建立的前提。在视轴稳定平台中应用自抗扰控制方法取得了良好的控制效果,但自抗扰控制需调整参数众多且缺乏规范的调整手段。针对自抗扰控制调参难的问题,本文提出了一种利用双态混沌粒子群算法... 机载空间激光通信视轴稳定是激光通信链路建立的前提。在视轴稳定平台中应用自抗扰控制方法取得了良好的控制效果,但自抗扰控制需调整参数众多且缺乏规范的调整手段。针对自抗扰控制调参难的问题,本文提出了一种利用双态混沌粒子群算法优化自抗扰控制参数的方法。仿真结果表明,与PSO-PID控制方法相比,该方法具有更快的响应速度,更强的抗干扰能力和更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 双态混沌粒子群算法 自抗扰控制 机载空间激光通信 视轴稳定

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机载空间激光通信终端的自抗扰视轴稳定控制研究

13

作者 彭小峰 曹阳 《激光杂志》 北大核心 2015年第10期117-120,共4页

机载空间激光通信系统的视轴稳定是保持通信链路的前提,高品质的控制方法是实现视轴稳定的关键。针对激光通信终端易受到载体运动、参数变化和各种扰动的影响,基于非线性跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制器和扩张状态观测器,设计了... 机载空间激光通信系统的视轴稳定是保持通信链路的前提,高品质的控制方法是实现视轴稳定的关键。针对激光通信终端易受到载体运动、参数变化和各种扰动的影响,基于非线性跟踪微分器、非线性状态误差反馈控制器和扩张状态观测器,设计了针对视轴稳定两轴伺服平台的自抗扰控制器,将模糊理论和自抗扰控制方法相结合,完成了自抗扰控制器的关键参数自适应整定。仿真实验结果表明,该方法既可以实现阶跃响应快速、无超调,与其它控制方法相比,对载体运动、不确定扰动和系统参数变化具有明显比较优势,改进的自抗扰方法提高了视轴稳定伺服系统的稳定性和适应性,具备良好的工程应用价值。 展开更多

关键词 机载空间激光通信 视轴稳定 自抗扰控制 模糊理论

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机载光通信复合轴光路优化设计和跟瞄技术研究 被引量：8

14

作者 吕春雷 佟首峰 宋延嵩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期649-653,共5页

根据机载激光通信的环境和链路距离,采用光电粗精复合轴结构,提出一种双探测器、双光轴机载激光通信复合轴捕获跟踪瞄准系统方案.对整个系统的光路结构进行了分析和优化设计,使粗跟踪精度达120μrad,精跟踪系统带宽大于300Hz,执行动态... 根据机载激光通信的环境和链路距离,采用光电粗精复合轴结构,提出一种双探测器、双光轴机载激光通信复合轴捕获跟踪瞄准系统方案.对整个系统的光路结构进行了分析和优化设计,使粗跟踪精度达120μrad,精跟踪系统带宽大于300Hz,执行动态范围达5mrad,跟踪精度达3μrad,并成功实现通信距离17.5km、通信速率1.5Gbps,误码率达1E-7的飞机对地面激光通信实验. 展开更多

关键词 机载激光通信 跟踪精度 粗精复合轴

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基于CMAC神经网络的机载空间激光通信终端的自抗扰控制技术 被引量：2

15

作者 黎洪展 曹阳 +2 位作者 彭小峰 毛昉 张洪波 《激光杂志》 北大核心 2018年第8期46-49,共4页

机载激光通信稳定平台易受到诸多扰动因素影响致使视轴抖动,无法建立稳定的激光通信链路。针对机载激光通信系统受到的扰动问题,设计了一种小脑模型神经网络与自抗扰技术结合的复合控制,并针对控制系统的响应速度和跟踪精度进行仿真研... 机载激光通信稳定平台易受到诸多扰动因素影响致使视轴抖动,无法建立稳定的激光通信链路。针对机载激光通信系统受到的扰动问题,设计了一种小脑模型神经网络与自抗扰技术结合的复合控制,并针对控制系统的响应速度和跟踪精度进行仿真研究。仿真结果表明,与传统自抗扰控制技术相比,该复合控制系统具有更快的响应速度、更高的跟踪精度和更好的鲁棒性。 展开更多

关键词 机载空间激光通信 视轴稳定 自抗扰控制技术 小脑模型神经网络

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空基激光通信研究进展和趋势以及关键技术 被引量：17

16

作者 郑运强 刘欢 +8 位作者 孟佳成 王宇飞 聂文超 武军霞 蔚停停 魏森涛 袁站朝 汪伟 谢小平 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期387-399,共13页

激光通信以其带宽大、保密性好、无频谱限制等特点成为构建空天地海全域网络高速通信有效技术途径。相较天基而言,搭载在气球、飞艇、无人机、飞机等平台的空基激光通信系统以其灵活性好、成本低、可维修等特点,成为高保密军用战术网络... 激光通信以其带宽大、保密性好、无频谱限制等特点成为构建空天地海全域网络高速通信有效技术途径。相较天基而言,搭载在气球、飞艇、无人机、飞机等平台的空基激光通信系统以其灵活性好、成本低、可维修等特点,成为高保密军用战术网络、救灾应急网络、商用低成本网络的首选。详细介绍了美国、德国、法国、中国等空基激光通信技术最新研究进展和主要项目的参数指标,总结了一对多、轻量化、高带宽等发展趋势和面临的大气信道复杂、背景噪声严重等技术挑战,提出了高动态捕跟、高密度集成、高灵敏度接收等关键技术措施,为空基激光通信技术研究和工程项目研制提供参考。 展开更多

关键词 空基激光通信 机载激光通信 自由空间光通信 大气激光通信

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跟踪通信一体化接收光学系统设计 被引量：4

17

作者 赵满 谢洪波 +1 位作者 陈梦 杨磊 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期973-979,共7页

针对机载平台相对位姿变化快、机载设备日趋小型化轻量化等特点,基于大视场凝视扫描的方式,提出一种高帧频CMOS捕获、FSM调节跟踪、APD通信的同轴双光路跟踪通信一体化接收光学系统。介绍了系统的工作原理和方案;设计了一套验证系统,并... 针对机载平台相对位姿变化快、机载设备日趋小型化轻量化等特点,基于大视场凝视扫描的方式,提出一种高帧频CMOS捕获、FSM调节跟踪、APD通信的同轴双光路跟踪通信一体化接收光学系统。介绍了系统的工作原理和方案;设计了一套验证系统,并对该系统的跟踪、瞄准性能进行了优化设计和分析。跟踪光路视场达到±175 mrad,90%能量光斑直径小于10μm;通信光路视场达到±13 mrad,RMS直径小于3.5μm。考虑到机载应用的特殊性,进一步分析了该系统杂散光特性和公差影响。分析结果表明:该方案同时满足高概率捕获、高精度跟踪、瞄准以及小型化的要求,对于机载激光通信具有一定借鉴意义。 展开更多

关键词 光学设计 机载激光通信 跟踪通信一体 光斑质心坐标

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