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国家自然科学基金(11204220): 作品数：19 被引量：94H指数：6; 相关作者：单欣艾勇代永红段梦云刘彦飞更多>>; 相关机构：武汉大学中航工业第六一三研究所光电控制技术重点实验室中国航天科工集团更多>>; 发文基金：国家自然科学基金中国航空科学基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>; 相关领域：电子电信机械工程自动化与计算机技术更多>>

激光通信APT远程控制系统被引量：14: 2018年; 激光通信系统需要专人全天候值守,成本过高,不便统一管理。为了解决这些问题,设计并实现了能在手机APP实时查看现场情况、远程遥控的激光通信APT控制系统。进行了场外1km的目标跟踪实验,实验结果表明:在自动跟踪模式下,加入不大于5°/s的一维扰动,跟踪误差优于465.5μrad;在人工校正模式下,该系统能在手机APP控制指令发送后约1.28s完成响应,并能以约16s的时间刷新跟踪现场图像。; 裘兆炳艾勇单欣周凌林薛梦; 关键词：远程控制

激光大气传输室内模拟研究被引量：5: 2014年; 采用液晶空间光调制器在实验室内进行激光大气传输模拟研究。基于均匀各向同性的Kolmogorov湍流模型,利用Zernike多项式法生成静态相位屏,利用湍流冻结法生成r_0=0.1 m和r_0=0.05 m不同湍流强度下的动态湍流相位屏,并实时加载在液晶空间光调制器上。分析得到,接收端的对数光强概率密度分布趋近于正态分布,拟合确定系数均在0.9以上;到达角起伏方差分别为σ_1=7.1μrad和σ_2=7.49μrad且光斑中心集中在2个像素以内。实验结果与实际外场情况相符合,达到了较好的室内模拟效果.; 段梦云艾勇熊准单欣; 关键词：液晶空间光调制器大气传输 ZERNIKE多项式

高帧频CMOS相机对光通信精跟踪系统影响分析被引量：14: 2015年; 分析了互补金属氧化物半导体(CMOS)相机作为机载光通信精跟踪系统的位置传感器的优势,采用基于CMOS相机与FPGA研制的精跟踪系统,可实现帧频8 800 Hz的图像采集、数据传输、实时图像处理、光斑质心计算以及伺服控制等功能,分析了CMOS相机的噪声、帧频以及光斑质心算法对精跟踪系统跟踪精度的影响,给出了对应的数值分析与实验结果。实验结果表明:CMOS相机噪声对光斑坐标x轴、y轴引起坐标的标准差分别为0.291 9像素,0.120 2像素;当相机帧频从2 200 Hz提高到8 800 Hz时跟踪标准差从1.8降低到0.5个像素;外场光斑质心算法偏差比理想高斯光斑计算结果大8.34-0.71像素。光斑中心算法对跟踪精度影响明显,设计更具针对性的自适应光斑中心算法可以大大改善精跟踪的效果。; 刘彦飞代永红单欣艾勇刘敏; 关键词：光通信光电跟踪精跟踪质心算法

机载光通信精跟踪系统模拟实验的设计与分析被引量：2: 2017年; 根据机载通信终端的尺寸和应用环境设计了精跟踪系统,并开展了室内和室外模拟实验。在室内构建机载平台振动模拟系统,通过FPGA控制快速倾斜镜的偏转来模拟平台振动对光束影响,测试了精跟踪系统在Altair无人机平台振动环境下的性能,实验结果分析发现,精跟踪能有效抑制Altair无人机平台振动对光束的扰动。在外场开展了动态跟踪和单向通信实验,将接收端置于一维旋转台上,通过旋转台实现对机载通信终端的相对运动的模拟;实验结果分析发现,机载精跟踪系统能够对粗跟踪控制残差进行有效补偿,并能抑制信号光与信标光的抖动,提升信号光功率。; 周浩天代永红刘彦飞单欣巢楚颉; 关键词：空间光通信跟踪控制

机载光通信平台振动模拟系统的设计与实验被引量：2: 2014年; 设计了基于音圈电机(VCM)和压电陶瓷(PZT)快速倾斜镜(FSM)的双级振动模拟系统,用于模拟光通信中机载平台对光束的扰动。振动模拟系统结合了VCM和PZT的优点,使得模拟系统角度分辨率为1μrad,在不经过光路的放大或压缩的情况下,光束振动幅度为124mrad。验证结果表明,系统模拟的美国Altair无人机振动功率谱密度函数与其输入的无人机功率谱密度函数的相关系数为0.93,真实再现了机载平台的振动特性。机载振动模拟系统的构建为后期光通信中跟踪控制系统的设计与优化奠定了基础。; 周浩天艾勇陈晶单欣

Non-Kolmogorov湍流对光强影响的模拟实验被引量：7: 2018年; 基于液晶空间光调制器进行了Non-Kolmogorov湍流的室内模拟实验,并对光强概率密度分布、光强闪烁指数及光强时间频谱进行了分析,完成了模拟实验结果与相关湍流理论之间的对比验证.实验结果显示:在弱湍流下,归一化对数光强近似服从正态分布,且随着湍流强度的减小,正态分布拟合系数增大;光强时间频谱高频段的幂律随着湍流功率谱幂律的减小呈减小趋势,与理论分析一致,但具体数值小于理论预测;闪烁指数则随着大气相干长度的增大而减小,在大气相干长度小于0.05 m的范围内闪烁指数急剧变化,在大气相干长度大于0.2 m之后趋近平缓,这一变化趋势与湍流幂律无关,与理论预测一致,表明湍流模拟实验能较好地再现湍流对无线光通信中接收光强的影响.模拟实验的误差分析表明,不同强度湍流的模拟实验其误差主要来源不同,可为实验的进一步改进提供针对性建议.; 张娜娜单欣张燕革冯阳郭松; 关键词：大气湍流液晶空间光调制器

扰动观测器在空间光通信PAT系统中的应用被引量：5: 2016年; 为了提高空间光通信PAT系统的扰动抑制能力,提出了一种基于扰动观测器的控制方法。该方法首先对PAT系统进行分析,得到简化的控制模型,然后利用扰动观测器从电机转动位置和光斑位置中观测出扰动,最后将扰动等效补偿量加入到电流环前的综合点。精跟踪系统的仿真实验结果表明:相比常规的PD控制器,加入扰动观测器使扰动隔离度在电机电流饱和前的几乎所有频率处都得到了提升,最优情况可达到28.2 d B;同时,该方法具有很强的鲁棒性,在系统物理参数变化15%时扰动隔离度依然比没有使用扰动观测器时提高了至少1倍。所述的控制方法显著提高了PAT系统的抗扰动性能,对大范围与高动态的精密光电跟踪系统有一定的参考价值。; 顾健艾勇陈晶单欣胡国元; 关键词：光通信 PAT 扰动观测器

LC-SLM激光大气传输湍流模拟及通信实验分析被引量：5: 2015年; 采用功率谱反演法与叠加低频谐波方式数值模拟静态湍流相位屏,并根据湍流冻结理论仿真了动态湍流相位屏。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)在实验室内搭建了大气湍流信道仿真平台,进行了Kolmogorov湍流模型下,不同湍流强度的激光大气传输模拟研究,对比分析了实验结果,与理论较为符合。同时实验研究了不同模拟湍流强度下激光通信误码率的响应关系,这对实验室内评估实际激光通信系统的性能具有重要应用价值。; 艾勇段梦云徐洁洁单欣陈晶熊准姜茹; 关键词：激光传输激光通信

振动与远场湍流对机载精跟踪终端的影响被引量：2: 2015年; 为了实现机载光通信终端小型化、高准确度的要求,依据机载平台振动功率谱特点设计了以FPGA为核心的小型机载精跟踪光通信终端.分别通过室内模拟跟踪与扰动抑制、远场信标探测与通信评估实验对精跟踪系统的性能进行了验证.分析了精跟踪系统对机载平台振动的抑制效果以及不同湍流强度对跟踪造成的影响.在远场3.4km进行大气湍流验证实验,通过角速度模拟了飞机到地面距离20~30km,飞行速度700~900km/h时的通信实验.实验表明,精跟踪系统对机载平台的振动具有较强的抑制能力,系统跟踪准确度为3μrad左右;精跟踪可以使机载光通信模拟运动时的接收光功率提高4~5.9dB.系统搭建灵活,跟踪准确度高.; 刘彦飞代永红周浩天单欣艾勇; 关键词：自由空间光通信精跟踪系统跟踪误差大气湍流

线性扩张状态观测器的改进及在空间光通信粗跟踪的应用被引量：16: 2016年; 针对传统自抗扰控制器的扰动补偿效果随着扰动频率增加迅速下降的问题,提出了一种基于改进的线性扩张状态观测器的自抗扰控制方法。该方法首先对粗跟踪进行系统分析、简化及辨识;然后对线性扩张状态观测器的观测原理进行详细推导与论证,从理论上指出其不足,提出了一种改进的线性扩张状态观测器;最后将改进的算法与PID调节器相结合,实现了粗跟踪的自抗扰控制。实验结果表明：针对幅度在1°、频率在0.5-2.5 Hz间的外部位置扰动,传统的自抗扰控制器随着扰动频率的增加,扰动隔离度下降非常明显,2 Hz时的提升程度仅为0.5 Hz处的9.5%;而采用改进的算法使扰动隔离度至少提高了4.146 d B,且随着扰动频率的增加,扰动隔离度的提升非常稳定,2.5 Hz时的提升程度与0.5 Hz处几乎一致;此外,该方法有较好的鲁棒性,允许被控对象在20%的范围内变化。理论分析、仿真分析、物理实验均证明该方法的有效性,对类似的光电跟踪系统有一定的参考价值。; 顾健艾勇单欣王整刘敏熊准; 关键词：空间光通信粗跟踪自抗扰控制器扩张状态观测器

国家自然科学基金(11204220)

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