本說(shuō)明書涉及衛(wèi)星通信，尤其涉及一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法。

背景技術(shù)：

1、空間激光通信是一種利用激光束作為載波在自由空間進(jìn)行圖像、語(yǔ)音、信號(hào)等數(shù)據(jù)信息傳遞的通信方式。與傳統(tǒng)微波通信相比，空間激光通信具有傳輸速率快、通信容量大、抗電磁干擾性能強(qiáng)、保密性高等優(yōu)點(diǎn)，且其通信終端體積小、功耗低，實(shí)用性好。激光通信技術(shù)的發(fā)展和突破可解決現(xiàn)有空間傳輸?shù)钠款i問(wèn)題，對(duì)增強(qiáng)自由空間信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性、安全性意義重大。在歐洲silex計(jì)劃、edrs計(jì)劃，日本的oicets和國(guó)內(nèi)北斗、實(shí)踐項(xiàng)目中，已經(jīng)多次實(shí)現(xiàn)不同速率的星地、星間空間激光通信在軌試驗(yàn)驗(yàn)證。目前正在建設(shè)中大規(guī)模星座，如美國(guó)space-x的star-link計(jì)劃，中國(guó)衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座、各類遙感星座等，已經(jīng)明確把空間激光通信作為星間組網(wǎng)方式。在衛(wèi)星入軌后，由于指向誤差的存在，激光通信終端需要采用掃描的方式，和對(duì)目標(biāo)建鏈、保持和通信，因此在軌的初始指向誤差將對(duì)初始建鏈時(shí)間帶來(lái)極大影響。然而，由于入軌后溫度和重力變化帶來(lái)的終端的安裝誤差變化，以及建鏈時(shí)衛(wèi)星位置的軌道誤差，將導(dǎo)致建鏈時(shí)較大的不確定區(qū)域。同時(shí)，激光通信波束寬度極窄，當(dāng)前已工程化使用的無(wú)信標(biāo)捕獲的波束寬度僅為幾十μrad，以極窄的波束寬度實(shí)現(xiàn)廣域掃描需要較長(zhǎng)時(shí)間，將嚴(yán)重影響激光捕獲建鏈。

2、在國(guó)內(nèi)公開(kāi)的在軌試驗(yàn)中，由于初始瞄準(zhǔn)誤差較大，帶來(lái)的初始建鏈時(shí)間平均為數(shù)天，某些型號(hào)的初始建鏈時(shí)間達(dá)到了近一個(gè)月，嚴(yán)重影響了激光通信終端以及衛(wèi)星在軌的工作效能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法，用以解決激光通信終端入軌后初始建鏈時(shí)間長(zhǎng)、精度低、工作效能差的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一方面，本說(shuō)明書提供一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法，包括：

4、根據(jù)雙星的軌道和姿態(tài)信息，計(jì)算激光通信終端的初始指向；

5、采用有限元仿真分析方法，分別對(duì)激光通信終端進(jìn)行熱仿真和重力仿真，計(jì)算得到空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量；

6、分別將所述空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量轉(zhuǎn)換為激光通信終端的指向誤差，得到空間熱環(huán)境變化修正量和重力環(huán)境變化修正量；

7、通過(guò)北斗短報(bào)文信息，對(duì)激光通信終端指向的目標(biāo)星位置信息進(jìn)行修正，得到空間軌道誤差修正量；

8、根據(jù)所述空間熱環(huán)境變化修正量、重力環(huán)境變化修正量和空間軌道誤差修正量，對(duì)所述激光通信終端的初始指向進(jìn)行綜合修正。

9、另一方面，本說(shuō)明書還提供了一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正裝置，包括：

10、初始指向計(jì)算模塊，用于根據(jù)雙星的軌道和姿態(tài)信息，計(jì)算激光通信終端的初始指向；

11、安裝形變計(jì)算模塊，用于采用有限元仿真分析方法，分別對(duì)激光通信終端進(jìn)行熱仿真和重力仿真，計(jì)算得到空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量；

12、安裝形變修正模塊，用于分別將所述空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量轉(zhuǎn)換為激光通信終端的指向誤差，得到空間熱環(huán)境變化修正量和重力環(huán)境變化修正量；

13、軌道誤差修正模塊，用于通過(guò)北斗短報(bào)文信息，對(duì)激光通信終端指向的目標(biāo)星位置信息進(jìn)行修正，得到空間軌道誤差修正量；

14、指向綜合修正模塊，用于根據(jù)所述空間熱環(huán)境變化修正量、重力環(huán)境變化修正量和空間軌道誤差修正量，對(duì)所述激光通信終端的初始指向進(jìn)行綜合修正。

15、另一方面，本說(shuō)明書還提供了一種電子設(shè)備，

16、處理器；以及

17、被安排成存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲(chǔ)器，所述可執(zhí)行指令在被執(zhí)行時(shí)使所述處理器執(zhí)行如上述權(quán)利要中任一項(xiàng)所述的方法的步驟。

18、另一方面，本說(shuō)明書還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，

19、所述存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正的處理程序，所述激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正的處理程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法步驟。

20、基于上述技術(shù)方案，本說(shuō)明書能夠獲得如下技術(shù)效果：

21、為滿足激光通信終端入軌后快速建鏈的需求，本發(fā)明提出了激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法，具體為：(1)通過(guò)對(duì)激光通信終端安裝面的力、熱分析和有限元仿真，對(duì)產(chǎn)品入軌后由于軌道動(dòng)力學(xué)環(huán)境、外熱流環(huán)境導(dǎo)致的安裝形變進(jìn)行了量化，從而對(duì)安裝形變導(dǎo)致的初始指向誤差進(jìn)行了標(biāo)定；(2)通過(guò)增加北斗短報(bào)文信息，可實(shí)時(shí)獲得對(duì)端星的高精度位置信息，代替了原有的軌道外推方法，進(jìn)而對(duì)由于軌道誤差帶來(lái)的初始指向誤差進(jìn)行了標(biāo)定?；谏鲜鰞煞N標(biāo)定方式，可大幅度降低入軌后激光終端的初始瞄準(zhǔn)誤差，降低掃描的不確定區(qū)域，進(jìn)而顯著降低激光通信終入軌后初始建鏈時(shí)間，提升了激光通信終端以及星座的整體效能，為激光通信終端在軌工程化應(yīng)用提供了有效技術(shù)手段。

技術(shù)特征：

1.一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用有限元仿真分析方法，分別對(duì)激光通信終端進(jìn)行熱仿真和重力仿真，計(jì)算得到空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用ansys有限元軟件，對(duì)激光通信終端進(jìn)行熱仿真，計(jì)算得到空間熱環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述采用牽牛星超級(jí)工程軟件，對(duì)激光通信終端進(jìn)行重力仿真，計(jì)算得到空間重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)北斗短報(bào)文信息，對(duì)激光通信終端指向的目標(biāo)星位置信息進(jìn)行修正，得到空間軌道誤差修正量，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)北斗短報(bào)文信息，對(duì)激光通信終端指向的目標(biāo)星位置信息進(jìn)行修正，得到空間軌道誤差修正量，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根據(jù)所述空間熱環(huán)境變化修正量、重力環(huán)境變化修正量和空間軌道誤差修正量，對(duì)所述激光通信終端的初始指向進(jìn)行綜合修正后，還包括：

8.一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正裝置，其特征在于，包括：

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：

10.一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本說(shuō)明書公開(kāi)了一種激光通信終端在軌初始瞄準(zhǔn)誤差快速修正方法，涉及衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域。包括：根據(jù)雙星的軌道和姿態(tài)信息，計(jì)算激光通信終端的初始指向；采用有限元仿真分析方法，分別對(duì)激光通信終端進(jìn)行熱仿真和重力仿真，計(jì)算得到空間熱環(huán)境和重力環(huán)境影響帶來(lái)的安裝形變量；將安裝型變量轉(zhuǎn)換為激光通信終端的指向誤差，得到空間熱環(huán)境變化修正量和重力環(huán)境變化修正量；通過(guò)北斗短報(bào)文信息，對(duì)激光通信終端指向的目標(biāo)星位置信息進(jìn)行修正，得到空間軌道誤差修正量；根據(jù)變化修正量和空間軌道誤差修正量，對(duì)激光通信終端的初始指向進(jìn)行綜合修正。用以解決激光通信終端入軌后初始建鏈時(shí)間長(zhǎng)、精度低、工作效能差的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：喬元哲,黃印,李海昊,鮑芳荻,王奇之,王嵩,楊曉克,朱建東,高家興
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京遙感設(shè)備研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23