專利名稱：一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星光通信領(lǐng)域，具體涉及一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準
角運動的平臺。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星間激光鏈路是指兩顆或多顆衛(wèi)星間通過光作為載體來傳輸信息，在衛(wèi)星鏈路 過程中需要終端對由于衛(wèi)星軌道和姿態(tài)變化引起的相對角運動進行實時補償。在進行空間 衛(wèi)星鏈路試驗之前，通常需要在地面進行充分的測試以確保成功。由于兩顆鏈路衛(wèi)星間的 距離遠，相對運動速率高，在地面直接進行空間衛(wèi)星鏈路模擬測試較困難，故搭建一種模擬 衛(wèi)星間相對角運動的平臺來完成空間衛(wèi)星鏈路模擬測試的任務(wù)異常關(guān)鍵?，F(xiàn)有的模擬衛(wèi)星 間相對角運動的平臺為多維導軌，通過多維導軌間的相對運動對兩衛(wèi)星間的相對角運動進 行模擬，利用所述多維導軌作為模擬衛(wèi)星間相對角運動的平臺來完成衛(wèi)星鏈路動態(tài)跟蹤性 能模擬測試的缺點是只能分段進行模擬檢測，具有一定的局限性，無法對衛(wèi)星鏈路動態(tài)跟 蹤性能的全過程進行模擬檢測。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決利用現(xiàn)有的模擬衛(wèi)星間相對角運動的平臺無法對衛(wèi)星鏈路動態(tài)跟蹤性 能的全過程進行模擬檢測的問題，本發(fā)明提供一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角 運動的平臺。 本發(fā)明的一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺，它由上位計算 機、導軌控制器、轉(zhuǎn)臺控制器、一維導軌和二軸轉(zhuǎn)臺組成，所述二軸轉(zhuǎn)臺包括俯仰軸和方位 軸，所述俯仰軸的運動范圍至少為-60° +60° ，所述方位軸的運動范圍至少為-180° +180° ，所述上位計算機的一個信號輸出端與導軌控制器的信號輸入端連接，所述導軌控 制器的信號輸出端與一維導軌的導軌上動子移動控制信號輸入端連接，上位計算機的另一 個信號輸出端與轉(zhuǎn)臺控制器的信號輸入端連接，所述轉(zhuǎn)臺控制器的信號輸出端與二軸轉(zhuǎn)臺 的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)控制信號輸入端連接，二軸轉(zhuǎn)臺固定于一維導軌的動子上，被測光通信終端固 定于二軸轉(zhuǎn)臺上，且使被測光通信終端的位置隨二軸轉(zhuǎn)臺的俯仰軸和方位軸的運動而變 化，上位計算機解算出兩顆鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動對應(yīng)的二維角度矢量
A^z，M，n，并預測出光束平移量f(x,n，所述二維角度矢量A止，M^根據(jù)兩顆鏈路衛(wèi)星光 通信終端的實時軌道和姿態(tài)變化數(shù)據(jù)計算得出，根據(jù)所述二維角度矢量A^z，M，n和所述
光束平移量f(x,n共同生成一組分別相應(yīng)于二軸轉(zhuǎn)臺和一維導軌的期望位置，利用轉(zhuǎn)臺控 制器控制二軸轉(zhuǎn)臺運動使二軸轉(zhuǎn)臺達到與自身相應(yīng)的期望位置，并利用導軌控制器控制一 維導軌運動使一維導軌達到與自身相應(yīng)的期望位置，完成被測光通信終端發(fā)生瞄準角度偏 差的模擬。 本發(fā)明的有益效果為在衛(wèi)星激光鏈路全過程中，根據(jù)鏈路衛(wèi)星的軌道和姿態(tài) 變化情況，采用通用的計算方式即可以獲得瞄準角度的變化范圍為俯仰軸為-60° +60° ，方位軸為-180° +180° ，本發(fā)明通過計算二維角度矢量A^z，M，n和光束平移量f(x,n，相應(yīng)引入具有俯仰軸和方位軸的二軸轉(zhuǎn)臺和一維導軌，可以全范圍模擬上述角度，
而不需要進行分區(qū)，即全程模擬了衛(wèi)星間二維相對瞄準角運動。


圖1是本發(fā)明的一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺的裝置示意圖； 圖2是本發(fā)明的具體實施方式
二的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一 根據(jù)說明書附圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺，它由上位計算機1、導軌控制器2、轉(zhuǎn)臺控制器3、一維導軌4和二軸轉(zhuǎn)臺5組成，所述二軸轉(zhuǎn)臺5包括俯仰軸和方位軸，所述俯仰軸的運動范圍至少為-60° +60° ，所述方位軸的運動范圍至少為-180° +180° ，所述上位計算機1的一個信號輸出端與導軌控制器2的信號輸入端連接，所述導軌控制器2的信號輸出端與一維導軌4的導軌上動子移動控制信號輸入端連接，上位計算機1的另一個信號輸出端與轉(zhuǎn)臺控制器3的信號輸入端連接，所述轉(zhuǎn)臺控制器3的信號輸出端與二軸轉(zhuǎn)臺5的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)控制信號輸入端連接，二軸轉(zhuǎn)臺5固定于一維導軌4的動子上，被測光通信終端7固定于二軸轉(zhuǎn)臺5上，且使被測光通信終端7的位置隨二軸轉(zhuǎn)臺5的俯仰軸和方位軸的運動而變化，上位計算機1解算出兩顆鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動對應(yīng)的二維角度矢量A^，M力，并預測出光束平移量f(x,n，所述二維角度矢量A止，M^根
據(jù)兩顆鏈路衛(wèi)星光通信終端的實時軌道和姿態(tài)變化數(shù)據(jù)計算得出，根據(jù)所述二維角度矢量A^z，M，n和所述光束平移量f(x,n共同生成一組分別相應(yīng)于二軸轉(zhuǎn)臺5和一維導軌4的期望位置，利用轉(zhuǎn)臺控制器3控制二軸轉(zhuǎn)臺5運動使二軸轉(zhuǎn)臺5達到與自身相應(yīng)的期望位置，并利用導軌控制器2控制一維導軌4運動使一維導軌4達到與自身相應(yīng)的期望位置，完成被測光通信終端7發(fā)生瞄準角度偏差的模擬。 本實施方式中，當二軸轉(zhuǎn)臺5按照二維角度矢量A^z，M，n運動時，被測光通信終端7根據(jù)接收到的來自配套光源6的信號檢測出當前時刻被測光通信終端瞄準角度偏差，利用所述被測光通信終端7的瞄準裝置(方位軸和俯仰軸)對瞄準角度偏差進行實時補償，直至瞄準角度偏差變?yōu)榱?，根?jù)被測光通信終端7的補償效果可對所述被測光通信終端7的動態(tài)跟蹤性能進行檢測。配套光源6為與被測光通信終端的接收光的波長或頻率等參數(shù)相匹配的光源，所述配套光源6代表了衛(wèi)星光通信中的信號發(fā)射終端。
本實施方式中所述的二維角度矢量A^z，M，n表示二維轉(zhuǎn)臺5在t時刻俯仰軸在z方向的調(diào)節(jié)幅度Az和方位軸在水平面上的調(diào)節(jié)幅度El，所述光束平移量f (x,n表示一維導軌4在t時刻在水平面上的調(diào)節(jié)幅度x，所述水平面與z方向垂直。
具體實施方式
二 根據(jù)說明書附圖2具體說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一的不同之處在于二軸轉(zhuǎn)臺5包括轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-l、移動框架5-3、俯仰框架5-4、基座5-5和轉(zhuǎn)臺方位軸，所述轉(zhuǎn)臺方位軸包括轉(zhuǎn)臺方位軸套5-2和方位軸R，被測光通信終端7包括信號接收終端7-l、終端俯仰軸7-2和終端方位軸，所述終端方位軸包括終端方位軸套7-3，轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-1位于移動框架5-3上，且所述移動框架5-3與俯仰框架5_4通過轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-1相鉸接，終端方位軸套7-3位于基座5-5和轉(zhuǎn)臺方位軸套5-2之間，且終端方位軸套7-3和轉(zhuǎn)臺方位軸套5-2均套在方位軸R上，方位軸R的下端連接在基座5-5上從而實現(xiàn)所述方位軸R繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的動作，終端俯仰軸7-2與方位軸R的上端連接，所述方位軸R與轉(zhuǎn)臺方位軸套5-2和終端方位軸套7-3相固定從而所述方位軸R隨二者的運動而作旋轉(zhuǎn)運動，終端俯仰軸7-2與信號接收終端7-1連接，使信號接收終端隨終端俯仰軸7-2的運動而作俯仰運動。
具體實施方式
三根據(jù)說明書附圖2具體說明本實施方式，本實施方式是對具體實施方式
二的進一步說明，本具體實施方式
中轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-1和終端俯仰軸7-2的運動范圍均為-80° +80° ，轉(zhuǎn)臺方位軸和終端方位軸的運動范圍均為-180° +180° 。
本實施方式中，一維導軌4還用于補償被測光通信終端7的瞄準光束的平移誤差。
針對本實施方式，進行實例分析 俯仰框架5-4為音叉式敞開結(jié)構(gòu)，該音叉式敞開結(jié)構(gòu)使被測光通信終端7能夠在運動范圍內(nèi)無阻擋通信，且該音叉式敞開結(jié)構(gòu)便于被測光通信終端7的安裝和調(diào)試。移動框架5-3和俯仰框架5-4均采用中空的鑄鋁結(jié)構(gòu)，以降低重量提高振動頻率。轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-l采用雙力矩電機驅(qū)動，安裝所述雙力矩電機時調(diào)整好所述雙力矩電機的相位角度，并由同一個驅(qū)動器對所述雙力矩電機進行供電。根據(jù)需要調(diào)整轉(zhuǎn)臺方位軸的零點位置，轉(zhuǎn)臺俯仰軸5-1和轉(zhuǎn)臺方位軸兩軸聯(lián)動可以將固定于方位軸R上的被測光通信終端7的二維相對瞄準角運動矢量指向空間任意方向，進而模擬衛(wèi)星在軌的姿態(tài)和軌道變化。利用一維導軌4進行平移運動，一維導軌4的行程為lm，它用來補償由于進行衛(wèi)星鏈路動態(tài)跟蹤性能的全過程地面模擬檢測中瞄準光束的平移誤差。被測光通信終端7屬于潛望式兩軸臺，在二軸轉(zhuǎn)臺5模擬衛(wèi)星姿態(tài)和軌道變化時，被測光通信終端7可通過接收到的光信號檢測到當前時刻的瞄準角度偏差，通過控制被測光通信終端7的終端俯仰軸7-2和終端方位軸逐步調(diào)整瞄準角度，以實現(xiàn)光束跟蹤。
權(quán)利要求
一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺，其特征在于它由上位計算機(1)、導軌控制器(2)、轉(zhuǎn)臺控制器(3)、一維導軌(4)和二軸轉(zhuǎn)臺(5)組成，所述二軸轉(zhuǎn)臺(5)包括俯仰軸和方位軸，所述俯仰軸的運動范圍至少為-60°～+60°，所述方位軸的運動范圍至少為-180°～+180°，所述上位計算機(1)的一個信號輸出端與導軌控制器(2)的信號輸入端連接，所述導軌控制器(2)的信號輸出端與一維導軌(4)的導軌上動子移動控制信號輸入端連接，上位計算機(1)的另一個信號輸出端與轉(zhuǎn)臺控制器(3)的信號輸入端連接，所述轉(zhuǎn)臺控制器(3)的信號輸出端與二軸轉(zhuǎn)臺(5)的轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)控制信號輸入端連接，二軸轉(zhuǎn)臺(5)固定于一維導軌(4)的動子上，被測光通信終端(7)固定于二軸轉(zhuǎn)臺(5)上，且使被測光通信終端(7)的位置隨二軸轉(zhuǎn)臺(5)的俯仰軸和方位軸的運動而變化，上位計算機(1)解算出兩顆鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動對應(yīng)的二維角度矢量Az，El，ti，并預測出光束平移量x，ti，所述二維角度矢量Az，El，ti根據(jù)兩顆鏈路衛(wèi)星光通信終端的實時軌道和姿態(tài)變化數(shù)據(jù)計算得出，根據(jù)所述二維角度矢量Az，El，ti和所述光束平移量x，ti共同生成一組分別相應(yīng)于二軸轉(zhuǎn)臺(5)和一維導軌(4)的期望位置，利用轉(zhuǎn)臺控制器(3)控制二軸轉(zhuǎn)臺(5)運動使二軸轉(zhuǎn)臺(5)達到與自身相應(yīng)的期望位置，并利用導軌控制器(2)控制一維導軌(4)運動使一維導軌(4)達到與自身相應(yīng)的期望位置，完成被測光通信終端(7)發(fā)生瞄準角度偏差的模擬。F2009103105659C0000011.tif,F2009103105659C0000012.tif,F2009103105659C0000013.tif,F2009103105659C0000014.tif,F2009103105659C0000015.tif
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺， 其特征在于二軸轉(zhuǎn)臺(5)包括轉(zhuǎn)臺俯仰軸(5-l)、移動框架(5-3)、俯仰框架(5-4)、基座 (5-5)和轉(zhuǎn)臺方位軸，所述轉(zhuǎn)臺方位軸包括轉(zhuǎn)臺方位軸套(5-2)和方位軸(R)，被測光通信 終端(7)包括信號接收終端(7-l)、終端俯仰軸(7-2)和終端方位軸，所述終端方位軸包括 終端方位軸套(7-3)，轉(zhuǎn)臺俯仰軸(5-1)位于移動框架(5-3)上，且所述移動框架(5-3)與 俯仰框架(5-4)通過轉(zhuǎn)臺俯仰軸(5-1)相鉸接，終端方位軸套(7-3)位于基座(5-5)和轉(zhuǎn) 臺方位軸套(5-2)之間，且終端方位軸套(7-3)和轉(zhuǎn)臺方位軸套(5-2)均套在方位軸(R) 上，方位軸(R)的下端連接在基座(5-5)上從而實現(xiàn)所述方位軸(R)繞其自身軸線旋轉(zhuǎn)的 動作，終端俯仰軸(7-2)與方位軸(R)的上端連接，所述方位軸(R)與轉(zhuǎn)臺方位軸套(5-2) 和終端方位軸套(7-3)相固定從而所述方位軸(R)隨二者的運動而作旋轉(zhuǎn)運動，終端俯仰 軸(7-2)與信號接收終端(7-1)連接，使信號接收終端隨終端俯仰軸(7-2)的運動而作俯 仰運動。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺，其 特征在于轉(zhuǎn)臺俯仰軸(5-1)和終端俯仰軸(7-2)的運動范圍均為-80° +80° ，轉(zhuǎn)臺方位 軸和終端方位軸的運動范圍均為-180° +180° 。
全文摘要
一種模擬鏈路衛(wèi)星光通信終端間相對瞄準角運動的平臺，它涉及衛(wèi)星光通信領(lǐng)域。它解決了利用現(xiàn)有的模擬衛(wèi)星間相對角運動的平臺無法對衛(wèi)星鏈路動態(tài)跟蹤性能的全過程進行模擬檢測的問題，本發(fā)明的平臺由上位計算機1、導軌控制器2、轉(zhuǎn)臺控制器3、一維導軌4和二軸轉(zhuǎn)臺5組成，上位計算機1解算出一組相應(yīng)于二軸轉(zhuǎn)臺5和一維導軌4的期望位置，利用轉(zhuǎn)臺控制器3控制二軸轉(zhuǎn)臺5運動使二軸轉(zhuǎn)臺5達到與自身相應(yīng)的期望位置，并利用導軌控制器2控制一維導軌4運動使一維導軌4達到與自身相應(yīng)的期望位置，完成被測光通信終端7發(fā)生瞄準角度偏差的模擬。本發(fā)明適用于衛(wèi)星間光通信終端鏈路情況的仿真實驗。
文檔編號H04B10/118GK101719792SQ20091031056
公開日2010年6月2日 申請日期2009年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日
發(fā)明者于思源, 宋義偉, 武鳳, 譚立英, 馬晶 申請人:哈爾濱工業(yè)大學