[发明专利]一种激光通信链路微振动试验的角位移信号生成方法

说明书

本发明涉及一种激光通信链路微振动试验的角位移信号生成方法，其特征在于，包括：确定激光通信系统的微振动角位移时域信号；对激光通信系统的微振动角位移时域信号进行短时傅立叶变换，得到微振动角位移的多个频谱信号，作为频谱集合；确定频谱集合的幅值最大值包络谱，并制定微振动试验的最大角位移振动谱和标准角位移振动谱；将确定的最大角位移振动谱或标准角位移振动谱进行短时傅立叶反变换，生成所需时长的微振动角位移时域信号，作为地面微振动试验时激光光束指向系统的控制信号，本发明可以广泛应用于无线激光通信系统试验领域中。

技术领域

本发明涉及无线激光通信系统试验领域，特别是关于一种激光通信链路微振动试验的角位移信号生成方法。

背景技术

无线激光通信利用激光光束作为信息传输的载体，发射端根据传输信息编码相应地改变激光光束的物理特性，接收端提取激光光束的物理特性变化并解码出内容信息，从而实现无线状态下的信息传输。为建立发射端和接收端之间的激光通路，首先要实现两者间激光光束的捕获、对准和跟踪，这就要求两者的指向偏差在一定的允许范围内，并且指向偏差的动态变化也不能过大、过快。在发射端和接收端相距较近时，对指向偏差的要求相对较低。但是，当激光通信系统用于空间应用时，建立两个空间飞行器间、空间飞行器与地面间、空间飞行器与地外天体间的激光通信时，由于发射端和接收端距离通常很大，此时对激光通信系统的指向偏差提出较高的要求。

空间飞行器上的飞轮和太阳帆板控制器等转动部件以及推力器和姿态发动机等动力部件在运行过程中往往会产生一定的振动，这些振动源造成了空间飞行器上的微振动环境。安装在空间飞行器上的激光通信系统处在微振动环境中，不可避免的会出现动态的指向变化，也就是微振动环境下的动态指向偏差。为保证空间环境下激光通信系统的可靠性，需要在地面模拟微振动环境下的动态指向偏差并检验激光通信系统的有效性。

通常情况下，现有技术采用高精度的角位移传感器获取激光通信系统的发射端和接收端在空间飞行器微振动环境下的动态指向偏差变化信号，并将其加载到地面试验时激光载荷的光束控制系统上，从而模拟激光光束指向的动态变化。但是，由于高精度、高速度的角位移传感器造价昂贵和获取受限等原因，使得这种方法难以在地面试验中实际应用。此外，通常来说，信号在时域内均存在一定的随机性，如果将单次采集获得的时域微振动信号直接作为试验要求会给试验带来随机性，使得试验结果不具备普适性，试验可能会不充分。多次采集获得的时域微振动信号由于各自之间的差异，如何进行选取也要进行科学的抉择。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种具有普适性且成本低的激光通信链路微振动试验的角位移信号生成方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：第一方面，提供一种激光通信链路微振动试验的角位移信号生成方法，包括：

确定激光通信系统的微振动角位移时域信号；

对激光通信系统的微振动角位移时域信号进行短时傅立叶变换，得到微振动角位移的多个频谱信号，作为频谱集合；

确定频谱集合的幅值最大值包络谱，并制定微振动试验的最大角位移振动谱和标准角位移振动谱；

将制定的最大角位移振动谱或标准角位移振动谱进行短时傅立叶反变换，生成所需时长的微振动角位移时域信号，作为地面微振动试验时激光光束指向系统的控制信号。

进一步地，所述确定激光通信系统的微振动角位移时域信号，包括：

基于激光通信系统上的加速度传感器获取的加速度时域信号，计算得到激光通信系统的微振动角位移时域信号；

或者，通过角位移传感器直接获取激光通信系统的微振动角位移时域信号。

进一步地，所述基于激光通信系统上的加速度传感器获取的加速度时域信号，计算得到激光通信系统的微振动角位移时域信号，包括：