大氣湍流影響下衛(wèi)星光通信探測光斑分布與定位算法研究.pdf

1、衛(wèi)星激光通信技術(shù)是衛(wèi)星通信技術(shù)的重要發(fā)展方向，具有通信容量大、功耗低、設(shè)備體積小、重量輕、保密性強(qiáng)和抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，衛(wèi)星激光通信研究已成為一個(gè)熱門研究領(lǐng)域。
　　衛(wèi)星激光通信包括星地激光通信和星間激光通信。星地激光通信鏈路是衛(wèi)星激光通信的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。當(dāng)激光光束在大氣中傳輸時(shí)，大氣層中不同尺度的大氣湍流使得傳輸光束發(fā)生折射和衍射，而產(chǎn)生到達(dá)角起伏、大氣閃爍、光斑畸變和光束漂移等湍流效應(yīng)。大氣湍流引起的折射率隨機(jī)起伏影響衛(wèi)

2、星光通信跟瞄系統(tǒng)接收光斑光強(qiáng)的隨機(jī)變化，嚴(yán)重降低光束的傳輸質(zhì)量，從而影響了星地激光鏈路的通信性能。因此，本文就大氣湍流影響下衛(wèi)星光通信探測光斑分布特性和光斑中心定位算法進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　本文首先對(duì)國內(nèi)外衛(wèi)星激光通信的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了綜述，介紹了大氣湍流對(duì)星地激光鏈路的瞄準(zhǔn)捕獲跟蹤影響的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展，概述了大氣湍流效應(yīng)以及大氣湍流的物理模型和光學(xué)統(tǒng)計(jì)特性。分析了星地激光通信鏈路的特征，給出了平均接收光強(qiáng)的解析表達(dá)式?；趯?shí)驗(yàn)的測

3、量結(jié)果，對(duì)高斯光束在大氣中的遠(yuǎn)場光強(qiáng)分布、接收光強(qiáng)概率密度、接收光斑的中心位置等湍流大氣導(dǎo)致的接收光強(qiáng)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)和光斑特性進(jìn)行了分析。通過理論和數(shù)值仿真對(duì)影響光斑分布特性的因素進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了光束參數(shù)、天頂角和發(fā)射數(shù)目對(duì)光斑分布的影響。最后，從算法上分析了提高了大氣湍流影響下衛(wèi)星光通信跟瞄系統(tǒng)成像光斑中心定位的方法，提出了基于Bayesian估計(jì)的小波濾波的高精度去噪定位算法，并結(jié)合改進(jìn)的Otsu圖像閾值分割，對(duì)光斑進(jìn)行了較為科學(xué)