[發(fā)明專利]一種激光通信鏈路微振動試驗的角位移信號生成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210450764.5
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114754959B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發(fā)明（設計）人: 靳瑾;裴玉奎;張子兵
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01B21/22;G01P15/18;H04B10/073
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發(fā)明涉及一種激光通信鏈路微振動試驗的角位移信號生成方法，其特征在于，包括：確定激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號；對激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號進行短時傅立葉變換，得到微振動角位移的多個頻譜信號，作為頻譜集合；確定頻譜集合的幅值最大值包絡譜，并制定微振動試驗的最大角位移振動譜和標準角位移振動譜；將確定的最大角位移振動譜或標準角位移振動譜進行短時傅立葉反變換，生成所需時長的微振動角位移時域信號，作為地面微振動試驗時激光光束指向系統(tǒng)的控制信號，本發(fā)明可以廣泛應用于無線激光通信系統(tǒng)試驗領域中。

技術領域

本發(fā)明涉及無線激光通信系統(tǒng)試驗領域，特別是關于一種激光通信鏈路微振動試驗的角位移信號生成方法。

背景技術

無線激光通信利用激光光束作為信息傳輸?shù)妮d體，發(fā)射端根據(jù)傳輸信息編碼相應地改變激光光束的物理特性，接收端提取激光光束的物理特性變化并解碼出內容信息，從而實現(xiàn)無線狀態(tài)下的信息傳輸。為建立發(fā)射端和接收端之間的激光通路，首先要實現(xiàn)兩者間激光光束的捕獲、對準和跟蹤，這就要求兩者的指向偏差在一定的允許范圍內，并且指向偏差的動態(tài)變化也不能過大、過快。在發(fā)射端和接收端相距較近時，對指向偏差的要求相對較低。但是，當激光通信系統(tǒng)用于空間應用時，建立兩個空間飛行器間、空間飛行器與地面間、空間飛行器與地外天體間的激光通信時，由于發(fā)射端和接收端距離通常很大，此時對激光通信系統(tǒng)的指向偏差提出較高的要求。

空間飛行器上的飛輪和太陽帆板控制器等轉動部件以及推力器和姿態(tài)發(fā)動機等動力部件在運行過程中往往會產生一定的振動，這些振動源造成了空間飛行器上的微振動環(huán)境。安裝在空間飛行器上的激光通信系統(tǒng)處在微振動環(huán)境中，不可避免的會出現(xiàn)動態(tài)的指向變化，也就是微振動環(huán)境下的動態(tài)指向偏差。為保證空間環(huán)境下激光通信系統(tǒng)的可靠性，需要在地面模擬微振動環(huán)境下的動態(tài)指向偏差并檢驗激光通信系統(tǒng)的有效性。

通常情況下，現(xiàn)有技術采用高精度的角位移傳感器獲取激光通信系統(tǒng)的發(fā)射端和接收端在空間飛行器微振動環(huán)境下的動態(tài)指向偏差變化信號，并將其加載到地面試驗時激光載荷的光束控制系統(tǒng)上，從而模擬激光光束指向的動態(tài)變化。但是，由于高精度、高速度的角位移傳感器造價昂貴和獲取受限等原因，使得這種方法難以在地面試驗中實際應用。此外，通常來說，信號在時域內均存在一定的隨機性，如果將單次采集獲得的時域微振動信號直接作為試驗要求會給試驗帶來隨機性，使得試驗結果不具備普適性，試驗可能會不充分。多次采集獲得的時域微振動信號由于各自之間的差異，如何進行選取也要進行科學的抉擇。

發(fā)明內容

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種具有普適性且成本低的激光通信鏈路微振動試驗的角位移信號生成方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案：第一方面，提供一種激光通信鏈路微振動試驗的角位移信號生成方法，包括：

確定激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號；

對激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號進行短時傅立葉變換，得到微振動角位移的多個頻譜信號，作為頻譜集合；

確定頻譜集合的幅值最大值包絡譜，并制定微振動試驗的最大角位移振動譜和標準角位移振動譜；

將制定的最大角位移振動譜或標準角位移振動譜進行短時傅立葉反變換，生成所需時長的微振動角位移時域信號，作為地面微振動試驗時激光光束指向系統(tǒng)的控制信號。

進一步地，所述確定激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號，包括：

基于激光通信系統(tǒng)上的加速度傳感器獲取的加速度時域信號，計算得到激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號；

或者，通過角位移傳感器直接獲取激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號。

進一步地，所述基于激光通信系統(tǒng)上的加速度傳感器獲取的加速度時域信號，計算得到激光通信系統(tǒng)的微振動角位移時域信號，包括：