1 哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
2 北京宇航系统工程研究所，北京 100072
对卫星激光通信跟踪系统的组成以及控制方式进行分析，总结精跟踪控制过程中时滞来源，对精跟踪系统时滞环节对最终跟踪精度以及稳定性的影响进行分析并通过系统优化提高精跟踪精度。在不损失系统功能的基础上通过优化程序处理逻辑精简精跟踪系统中的时滞环节，消除变长时滞、减少定长时滞，实现精跟踪系统时滞缩短，在此基础上提出一种鲁棒预估控制算法，减少定长时滞对精跟踪系统带来的不利影响。结果表明，精简时滞环节后精跟踪系统的跟踪误差与原来相比从4.1 μrad减少到2.3 μrad，采用鲁棒预估控制算法后，在匹配延时存在误差的情况下，跟踪误差从4.1 μrad减少到2.6 μrad，系统跟踪精度分别提升43.9%和36.6%。在精跟踪系统中采用鲁棒预估控制算法进行试验，精跟踪的跟踪精度可达1.9 μrad。
卫星激光通信 精跟踪系统 时滞补偿 预估控制 激光与光电子学进展
2024, 61(7): 0706007
西安理工大学 自动化与信息工程学院，西安710048
为了弥补卫星网络中使用微波无线通信的不足，卫星激光通信网络因具有高数据传输速率、体积小、重量轻、低功耗、小天线尺寸、抗干扰能力强等优点而备受关注。总结了国内外卫星激光通信网络研究进展，介绍了卫星激光通信网络的关键技术、卫星网络结构、星间激光链路几何结构、卫星网络路由算法等重要内容，最后展望了卫星激光通信网络的未来发展方向。
卫星激光通信 卫星组网 星间激光链路 satellite laser communication, satellite networkin
中国电子科技集团公司第二十九研究所， 成都 610036
卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大，在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型，仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况，得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。
卫星激光通信 相干激光通信 光纤放大器 信噪比 误码率 satellite laser communication coherent laser communication optical fiber amplifier signal to noise ratio bit error rate
红外与激光工程
2023, 52(9): 20230179
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术国家重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海微技术工业研究院，上海 201800
4 上海大学微电子学院，上海 200444
快速反射镜（FSM）具有响应快、精度高、分辨率高等优势，被广泛应用于卫星激光通信、激光**、自适应光学成像、高精度激光瞄准等领域，是捕获、跟踪和瞄准（ATP）系统中的核心部件。本文介绍了ATP系统和FSM的工作原理，并从驱动方式、FSM的面形、工作带宽、扫描角度范围、控制精度、体积重量及功耗等性能指标及在卫星激光通信的应用等方面，详细介绍了国内外研究机构的多款FSM器件，从音圈电机、压电陶瓷和微机电系统（MEMS）三种驱动结构上对FSM进行了分类，并阐述了不同驱动结构FSM的工作方式及性能差异，分析了影响FSM在ATP系统中应用的关键参数，展望了FSM在激光通信中的关键技术，指出了高精度、数字化、小型化是FSM的发展趋势。
光通信 卫星激光通信 快速反射镜 压电陶瓷 音圈电机 微机电系统 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1500003
1 长春理工大学机电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空地激光通信国防重点实验室，吉林 长春 130022
在激光通信光端机伺服控制中，基于速度、加速度滞后补偿的等效复合控制技术能够大幅提高光端机的跟瞄精度，同时对系统稳定性影响较小。本文首先建立了卫星激光通信光端机双向跟瞄模型，分析了光端机工作扰动来源，解算出运动和扰动的等效正弦信号，在速度、位置双回路闭环控制的基础上，开展了等效复合控制技术研究；通过对控制参数进行基于方差的敏感度分析，完成了速度、加速度滞后补偿参数的优化设计；最后在室内构建了实验系统，完成了仿真分析和实验验证。实验结果表明，采用等效复合控制后，在双端运动状态下，跟踪误差为56.8，误差减小了80.06%，大幅提高了光端机粗跟踪动态的跟踪精度。
光通信 卫星激光通信 等效复合控制 参数优化 敏感度分析 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0906004
李锐 1,2,5林宝军 1,2,3,4,5刘迎春 1,2,5沈苑 1,5[ ... ]林夏 1,5
1 中国科学院微小卫星创新研究院，上海 201304
2 中国科学院大学，北京 100049
3 上海科技大学 信息科学与技术学院，上海 201210
4 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100094
5 上海微小卫星工程中心，上海 201210
由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强，已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点，可以提供高质量卫星空间通信，同时其还可以提高星间测距的精度，因此，构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成，主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象，根据不同轨道高度和不同的任务需求，按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研，进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势，并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后，除了作为通讯手段，展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析，旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考，并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。
通信与信息系统 激光星间链路 卫星激光通信 激光通信终端 卫星测距 communication and information system laser intersatellite link satellite laser communication laser communication terminal satellite ranging 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220393
1 陆军航空兵学院, 北京 101121
2 中国人民解放军69036部队, 新疆 库尔勒 841000
湍流引起的恒定相位波前随机起伏会使大气通道波前到达角连续变化。 研究了在倾斜大气湍流通道中非Kolmogorov湍流作用下的新的平面波和球面波到达角模型, 其特征在于在1/l0附近的高波数下上升很小。湍流内外尺度对不同斜链路到达角的影响不同: 下行到达角起伏小于上行到达角起伏, 到达角起伏随着内外尺度的增大而增大, 随着接收机孔径的增大而显著减小。该结果将为卫星激光通信之类的相关应用提供一定参考。
卫星激光通信 大气传输 到达角 湍流 斜程链路 satellite laser communication atmospheric propagation angle of arrival turbulence slanted path
为了补偿卫星平台随机振动引起的空间光-单模光纤耦合效率损失，对比分析了基于章动算法和随机并行梯度下降(SPGD)算法的参数选取对算法稳定性和收敛速度的影响，并在典型卫星振动谱条件下对2种算法的补偿效果进行了评估。仿真结果表明：章动算法补偿后的平均耦合效率为81.26%，均方根误差为7.2×10-4；SPGD算法补偿后的平均耦合效率为80.72%，均方根误差为1.9×10-3。相比于SPGD算法，在最优情况下章动算法的均方根误差降低了62.1%，其稳定性更好。
卫星激光通信 随机振动 光纤耦合 章动 随机并行梯度下降 satellite laser communication random vibration optical fiber coupling nutation stochastic parallel gradient descent
