研究激光目标动态跟踪系统与旋转极化格子的研究

科学领域:

• 光学和光子学 在光学和光子学.
• 机械工程 机械工程
• 航空航天工程 航空航天工程

背景情况:

• 传统的激光通信系统面临着适合空间应用的合规设计,重量和小型化方面的挑战.
• 现有的追踪系统往往缺乏网络空间激光通信所需的集成能力.
• 开发轻量级和紧的跟踪解决方案对于推进基于太空的光学网络至关重要.

研究的目的:

• 设计和开发一个微机械的目标跟踪系统,使用极化网格 (PGs) 进行合规和微型化的空间激光通信.
• 研究用于动态激光目标跟踪的旋转双PG的应用.
• 建立双重PG跟踪系统的数学模型和控制器,并验证其性能.

主要方法:

• 设计了一种微机械目标追踪系统,采用旋转双极化网格 (PG).
• 定义了目标位置和双PG角度之间的关系,允许多坐标构造和光束偏移的脱.
• 开发了一种双重PG数学模型和一个用于闭环操作的控制器.
• 进行了校准,动态验证和无人机跟踪实验.

主要成果:

• 双PG系统证明了无人机的动态跟踪,其双轴闭环跟踪误差在300μrad (RMSE) 范围内.
• 该研究验证了双PG跟踪公式和固定点闭环控制的可行性.
• 动态闭环跟踪性能满足了激光通信应用所需的精度.

结论:

• 开发的双极化网格跟踪系统是可行和有效的动态激光目标跟踪.
• 该系统为太空激光通信中的轻量级和小型化系统集成提供了可行的解决方案.
• 双PG跟踪系统显示了在工程应用中替代传统跟踪控制系统的潜力.