指向误差

摘要： 本文主要研究采用雪崩光电二极管(Avalanche PhotoDiode,APD)和PIN(Positive-Intrinsic-Negative)光电二极管作为接收机时,水下无线光通信(Underwater Wireless Optical Communication,UWOC)系统的误码率(Bit Error Rate,BER)性能及其优化.具体而言,提出并通过数值仿真验证了一种含指向误差的双指数函数路径损耗模型,以更全面地描述清澈海洋水质UWOC的信道特性.基于此模型,在上述两种接收机场景下,分别推导了采用OOK(On-Off Keying)调制时UWOC系统的理论BER闭型表达;以最小化BER为优化目标,证明该优化问题实际上是一个关于接收机倾斜角的凸优化问题,并给出了相应的理论解与数值仿真验证.理论分析和仿真结果均表明:根据理论计算与仿真得到的最佳倾斜角,可以合理地倾斜接收机,相较于未倾斜前的UWOC系统误码性能,其性能提升幅度最大能达到71.68%.

摘要： 针对传统光广义空间调制(OGSM)使用固定的光学天线组合集导致系统空间资源浪费和误码率性能受限的问题,提出一种基于低复杂度自适应光学天线组合集选择算法的改进型方案。首先,利用信道状态信息计算光学天线组合之间的欧氏距离矩阵。然后,基于欧氏距离等价原则和最大范数天线选择的思想,删除信道状态较差的光学天线组合,最终保留下的天线组合即当前状态下的最优光学天线组合集。所提算法避免了对所有候选天线组合的遍历,很大程度上降低了算法复杂度。仿真结果表明,所提方案的误码率性能在不同条件下均优于传统OGSM。

摘要： 研究了大气湍流信道下无人机“空-地”斜程激光通信的下行链路单输入多输出(single input multiple output, SIMO)和上行链路多输入单输出(multiple input single output, MISO)技术。基于双伽马(Gamma-Gamma)分布的大气湍流模型,利用Meijer函数推导了大气湍流和指向误差联合影响下的SIMO下行链路误码率闭合表达式;利用α-μ分布建立了Gamma-Gamma湍流模型的MISO上行链路误码率性能近似表达式。系统研究了天线数、天顶角和指向误差对系统的影响,研究结果表明,空间分集技术可以有效改善系统的误码率性能,当束散角为500μrad、下行链路接收器和上行链路发射器为3时就可以得到超过10 dB的性能优化;天顶角对“空-地”斜程激光通信误码率性能影响显著,要达到系统误码率10-6的性能要求,天顶角需控制在30°左右的较小范围内。

摘要： 微波能量传输设计与验证是中国空间太阳能电站发展各阶段的核心工作,微波能量反向波束控制则是微波能量传输的关键环节。目前的反向波束控制研究都基于微波能量发射阵列具有理想型面的前提,没有考虑空间环境中微波能量发射阵列结构模块发生位置和姿态偏差的实际情况。结合中国空间太阳能电站发展的4个阶段任务,分析了结构模块姿位偏差对整流阵列处功率密度和波束指向误差带来的影响。在已经验证的软件化微波能量反向波束控制基础上,结合结构模块姿位偏差校正,提出了基于相位补偿的反向波束控制技术,并对校正效果进行了仿真分析。基于相位补偿的反向波束控制技术对微波能量发射阵列结构模块姿位偏差的影响具有显著的校正能力。文章可以为微波能量传输系统的设计和研制提供指导。

摘要： 随着机载卫星通信的工作频段向着宽频带和多频段拓展,Ku/Ka双频段天线已成为目前发展的主流.双频段天线的指向跟踪方式直接影响卫星通信的性能,而天线系统各项误差可导致天线的指向精度、跟踪精度不能满足动载体快速、可靠与实时捕获卫星的需求,导致卫星链路中断,数据丢失,无法正常通信.因此,介绍了机载Ku/Ka双频段天线系统的组成和采用的跟踪方式,分析在不同的跟踪方式下指向误差和跟踪误差的产生因素,并提出改善误差的解决方式,估算跟踪精度.

摘要： 为保证光谱仪能够获取到有效太阳光谱数据,要求搭载光谱仪的二维转台能够长时间高精度跟踪太阳,而跟踪太阳的前提是转台实现精准指向,使太阳进入导行镜的有效视场.根据从卫星接收的太阳矢量和姿态数据对安装误差进行修正,计算修正后转台指向的参考值,并确保指向误差小于1°.在转台各个基准立方镜上建立坐标系,采用坐标变换法建立了对日指向的数学模型,通过运动学反解给出转台调整角度与轨道坐标系下太阳矢量的解析关系.然后,结合光谱仪的在轨运动形式,对其工作过程中的主要误差来源进行分析,并在MatLab平台上搭建基于蒙特卡罗法的指向误差模型.仿真结果表明指向误差优于0.35°.最后,在地面开展太阳指向模拟实验,测得春分轨道下指向误差低于0.16°,满足导行镜捕获视场需求.实验结果验证了数学模型的正确性及有效性,同时为光谱仪在轨工作提供了设计参考.

摘要： 频控阵由于其波束方向图具有的距离-角度二维依赖特性而受到广泛关注,理想情况下基于频控阵的自适应波束形成技术,能够从距离维和角度维增强期望信号并抑制干扰,但实际系统中较大的指向误差和采样协方差矩阵失配会造成算法性能严重下降.针对该问题,提出一种改进的基于特征空间(eigenspace-based,ESB)自适应波束形成算法,并将其应用在频控阵多输入多输出接收处理体制中,仿真结果表明在5°的指向误差内,-20 dB信噪比,及小快拍数的非理想条件下,所提算法仍然能在目标位置附近形成高增益,并在干扰位置形成零陷,克服了传统ESB算法低信噪比条件下算法失效导致的波束方向图畸变问题,具有更好的适用性.

摘要： 无线光通信系统中的指向误差对光功率的几何衰减产生影响,导致系统接收光功率的下降,影响系统性能.为了精确分析指向误差对无线光通信系统性能的影响,本文基于高斯光束光强分布推导了圆形孔径下无线光通信系统接收光功率几何衰减模型的精确解析解,仿真了不同参数条件下指向误差对系统几何衰减的影响,验证了解析解的准确性,并与现有模型进行了比较分析.结果表明,采用现有近似模型计算几何衰减存在的误差不能忽略,因此在圆形孔径下进行模型推导更符合实际情况.在无线光通信点对点通信及组网通信时,采用本文所得的指向误差下的高斯光束几何衰减解析模型更为精确.

摘要： 研究信号光束偏移对天地一体化信息网络中卫星混沌激光安全通信系统性能的影响,推导由信号光束偏移引起的外失配与内失配影响的系统误码率模型.基于此误码率模型进行数值仿真,研究信号光束偏移如何引起内外失配进而影响系统误码率性能.研究结果表明,光束漂移会在指向误差基础上进一步增大外失配与内失配,从而影响系统性能.当指向误差较小时,优化光束漂移对系统性能提升更大;当指向误差较大时,优化内失配对系统性能提升更大.研究结果对卫星混沌激光安全通信系统的实际工程设计具有重要参考意义,并为将地面高速混沌激光安全技术推广到天地一体化领域奠定基础.

摘要： 研究信号光束偏移对天地一体化信息网络中卫星混沌激光安全通信系统性能的影响,推导由信号光束偏移引起的外失配与内失配影响的系统误码率模型。基于此误码率模型进行数值仿真,研究信号光束偏移如何引起内外失配进而影响系统误码率性能。研究结果表明,光束漂移会在指向误差基础上进一步增大外失配与内失配,从而影响系统性能。当指向误差较小时,优化光束漂移对系统性能提升更大;当指向误差较大时,优化内失配对系统性能提升更大。研究结果对卫星混沌激光安全通信系统的实际工程设计具有重要参考意义,并为将地面高速混沌激光安全技术推广到天地一体化领域奠定基础。

摘要： 基于长春SLR站和武汉流动SLR站的6组观测数据,研究了卫星激光测距指向误差的分布特性,提出用遗传算法将观测样本数据分组后利用转台模型建模.结果表明:高度误差和方位误差具有规律性;模型输出的指向误差的残差不一定符合正态分布;遗传算法能提高模型的精度.

摘要： 本文对视轴偏心的三轴跟踪机架系统的指向误差，速率稳定度误差进行了研究，利用坐标变换方法推导出了机架的三轴误差，对其指向误差给出了具体算法，探索了推导视轴偏心的三轴跟踪架误差的新方法。

摘要： 高速平台雷达阵列进行自适应波束形成时,干扰方向的快速变化和指向误差会导致性能严重下降.针对上述问题,该文提出了一种基于干扰位置预测的稳健波束形成方法.首先,在定义归一化空间频率的基础上预测干扰在权值应用时期的位置,给出零陷范围.然后对零陷范围进行低增益约束以实现干扰抑制,同时约束主瓣区域响应不衰减以提高波束形成对指向误差的稳健性.仿真实验证明了该文方法的有效性.

摘要： 深空大口径天线伺服系统目前多采用传统的比例积分型控制模式，它在跟踪低速运动目标时可以满足任务要求，但在跟踪高速运动目标时会产生较大的指向误差。通过在伺服系统中引入前向反馈控制器，天线的反应速度和指向精度等多方面系统性能都得到了有效提升。仿真结果表明，加入前向反馈控制器后，伺服系统的闭环性能得到了极大优化，指令捕获时间有效缩短，高速跟踪时指向误差显著降低。

摘要： 研究了航空器目标跟踪中继卫星的星间天线指向实时监视问题.设计了星间天线指向监视计算模型,通过对航空器实时位置和中继卫星轨道的求解,得到了惯性系下的天线指向矢量,再通过坐标转换和矢量投影,得到了航空器星间天线理论指向角.通过将计算得到的理论指向角与遥测的天线框架角作差,得到了天线指向误差.在此基础上完成了天线指向实时监视系统设计,并进行了跟踪过程天线指向精度的事后统计分析.该天线指向实时监视系统利用航空器的遥测信息实现了跟踪过程中星间天线的指向角及指向角误差的实时确定,取得了良好的应用效果,有效地保证了数据中继任务中航天器用户目标对中继卫星跟踪的准确监视.

摘要： 本发明提出一种基于指向角残差的星载激光测高仪指向角系统误差标定方法，在地面探测激光光斑的基础上，根据定位的激光光斑位置，建立星载激光测高仪的指向角残差；基于指向角残差，建立指向角系统误差与指向角残差的关系；利用星上系统测量的指向角与地面光斑探测解算得到的激光指向角生成指向角残差，利用指向角残差实现了对测高仪指向角系统误差的在轨检校。本发明能够很好地检校指向角系统误差。

摘要： 本发明提出一种基于指向角残差的星载激光测高仪指向角系统误差标定方法，在地面探测激光光斑的基础上，根据定位的激光光斑位置，建立星载激光测高仪的指向角残差；基于指向角残差，建立指向角系统误差与指向角残差的关系；利用星上系统测量的指向角与地面光斑探测解算得到的激光指向角生成指向角残差，利用指向角残差实现了对测高仪指向角系统误差的在轨检校。本发明能够很好地检校指向角系统误差。

摘要： 为了解决现有激光摆轴加工系统加工精度低且难以调整的问题，本发明提供了一种激光摆轴光束指向误差自动校正方法，通过该方法可大幅减小由于光束与激光摆轴存在夹角而导致焦点位置产生变化的问题，对于提升基于“硬光路”传输的激光摆轴加工系统的制造精度具有重要意义。该激光摆轴光束指向误差自动校正系统，包括激光器、第一反射镜、激光摆轴、标定板、反射单元、第二反射镜和同轴相机；本发明提供的激光摆轴光束指向误差自动校正方法能够对现有技术中存在的误差进行有效补偿并自动校正；同时，本发明提供的系统结构简单、成本低，可在现有结构的基础上直接进行改造升级。

摘要： 本发明涉及多波束天线在轨日变指向误差测试及波束指向校准方法，属于星载多波束天线技术领域；首先通过在轨单脉冲指向校准，获得多波束良好的初始指向；在此基础上进行反射器指向拉偏，获得误差遥测电平和波束指向误差的转换关系，进而通过24小时误差电平遥测数据反演得到多波束的日变指向误差；最后通过一天内指向误差与时间的变化曲线实现准确的可视化中值校准，本发明保证波束指向在俯仰和方位轴变化的一致性，提升波束在轨指向精度，保证多波束在轨良好使用。

摘要： 本发明涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量方法及装置，属于航空相机参数测量技术领域。在航空相机三个轴系上设置双轴倾角传感器、单轴倾角传感器和角度传感器，对三个轴系进行不同角度旋转，利用多种传感器实时测量不同位置点的角度变化量；进行数据处理得到三个轴系在光轴经过位置重合点的轴系误差；经过位置重合点轴系误差得到三轴航空相机在三个轴系角度旋转时的指向误差。优点是：使用多种传感器配合三轴航空相机旋转实时采集倾角信息，设备简单，操作方便灵活，避免引入其余误差；本发明的测量方法不只局限于本发明提到的三轴航空相机，也可以测量其他多轴姿态稳定平台的轴系误差。

摘要： 本发明公开了一种基于空间自滤波的涡旋光束指向误差探测和校正装置，基于轨道角动量的空间光通信中，由于实验中发射和接收平台抖动以及大气湍流引入光束漂移导致OAM模式之间的串扰和退化，使得系统存在较大的误码率。本发明提出了使用两个倾斜镜结合空间自滤波的方法来进行涡旋光指向误差校正。通过对探测光强分布进行空间自滤波获得涡旋光束的奇点位置，从而计算其离轴量，并反馈控制一个倾斜镜进行光瞳校正。通过探测其远场质心，计算其倾斜量，并反馈控制另一个倾斜镜进行光轴校正。该方法通过使用两个倾斜可以实现涡旋光的高精度跟瞄，降低误码率，提高通信系统的性能，在空间光通信领域有很大的应用前景。

摘要： 本发明属于精度测量技术领域，提供一种姿态稳定跟踪平台动态指向精度的测量方法。使用六自由度平台模拟姿态稳定跟踪平台工作载体的运动特性，通过设置三个位置方向和三个角度的运动幅度A、频率f、相位差б等参数模拟姿态稳定跟踪平台工作场景；将姿态稳定平台安装于六自由度平台，在六自由度平台运动过程中，指向目标；将相机安装于姿态稳定平台工作台面，通过分析、计算目标在相机拍摄图像中的偏移像素得到姿态稳定平台动态指向误差。本方法操作简单、测量精度高，可用于不同载体姿态稳定跟踪平台的研发测试及验收测试。

摘要： 本发明公开了相控阵天线指向误差测量方法、系统、终端及装置，涉及相控阵天线技术领域，其技术方案要点是：通过构建波束指向的变换速率呈变化的变换速率曲线来对目标天线的波束指向误差进行一次测试，并根据目标天线的波束扫描角度和波束扫描时间两个动态因素从变换速率曲线中匹配出调控情况一致的时间段，以及根据测试结果中与时间段对应的实时波束变化量来确定测量误差。本发明仅需一次测试就可以为不同的波束扫描角度和波束扫描时间的调控策略提供测量误差，测试工作量低，利于对波束指向的误差进行快速、准确补偿。

摘要： 本发明提供了一种一维相控阵天线指向误差自动补偿方法，针对相控阵天线指向误差产生的原因和天线指向误差的特性，将一维相控阵天线的指向误差减小到指标内，还可以将不同频率下的零点调整在一起，而且节约修正指向误差时间和人员的投入。本发明基于一维相控阵雷达体制。本发明的将所有相控阵天线的指向误差减小10倍左右，达到指标要求，还可以将不同频率下的零点调整在一起。高度的自动化程序设计，指向误差修正过程无需人工操作，适合大批量的进行指向修正工作，同时节约了修正指向误差时间和人员的投入。

摘要： 本实用新型涉及一种三轴航空相机轴系误差和指向误差的测量装置，属于航空相机参数测量技术领域。在航空相机三个轴系上设置双轴倾角传感器、单轴倾角传感器和角度传感器，对三个轴系进行不同角度旋转，利用多种传感器实时测量不同位置点的角度变化量；进行数据处理得到三个轴系在光轴经过位置重合点的轴系误差；经过位置重合点轴系误差得到三轴航空相机在三个轴系角度旋转时的指向误差。优点是：使用多种传感器配合三轴航空相机旋转实时采集倾角信息，设备简单，操作方便灵活，避免引入其余误差；本实用新型的测量方法不只局限于本发明提到的三轴航空相机，也可以测量其他多轴姿态稳定平台的轴系误差。