【摘 要】
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在空间激光通信中,对入射光束偏转角的精确测量是实现激光链路捕获跟踪的前提与关键,直接决定了通信链路的稳定性。激光束经过远距离大气传输后,在四象限探测器（QD）靶面所接收到的光斑信噪比低,能量分布不均匀且形状不规则,导致光束偏转角的检测精度不足。针对上述问题,论文基于四象限探测器对光束偏转角度的精确测量展开研究,主要工作如下:（1）结合QD光斑位置检测基本原理,对其位置检测误差进行了理论分析,建立了
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在空间激光通信中,对入射光束偏转角的精确测量是实现激光链路捕获跟踪的前提与关键,直接决定了通信链路的稳定性。激光束经过远距离大气传输后,在四象限探测器（QD）靶面所接收到的光斑信噪比低,能量分布不均匀且形状不规则,导致光束偏转角的检测精度不足。针对上述问题,论文基于四象限探测器对光束偏转角度的精确测量展开研究,主要工作如下:（1）结合QD光斑位置检测基本原理,对其位置检测误差进行了理论分析,建立了QD位置检测精度数学模型,对影响QD位置检测精度的主要因素进行了数值仿真分析。（2）针对目前QD对异形光斑的测量精度不足情况,提出了一种基于多源信息融合的高精度偏转角度测量方法,通过对QD及电荷耦合器件（CCD）采集的数据信息进行融合分析,既保持了QD的高分辨率和高响应速度,又提高了QD对异形光斑偏转角的测量精确度。通过仿真与实验验证,融合算法相对于传统QD算法对异形光斑偏转角的测量均方根误差改善了55.56%,测量误差峰峰值减少了42.98%。（3）针对直接利用通信光进行目标捕获与跟踪面临的弱信号检测,通过脉冲位置调制方式（PPM）在生成通信信号的同时,携带某一频率的特征信号,采用互相关运算进行无独立信标光、低信噪比情况下的光束偏转角度测量。实验结果表明在信噪比为-14.75 d B时测角均方根差可达7.06μrad。
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