为分析空间激光通信组网从光端机跟瞄机构的性能、提高跟踪精度,对跟瞄机构的控制与仿真技术展开研究。建立跟瞄机构机械系统模型,设计基于线性自抗扰控制的控制系统;使用ADAMS和Simulink搭建机电联合虚拟样机,完成跟瞄机构跟踪性能的仿真分析。结果表明:基于LADRC的联合仿真控制系统消除了摩擦扰动造成的速度跟踪死区,跟踪精度优于传统PID控制;对频率为0.1 Hz的正弦信号跟踪误差最大值为105μrad,符合跟瞄机构的指标要求,可以作为实物样机研发的参考

激光通信终端按功能可分为机械转台部分和光学部分。单反射镜结构转台中,通信光先经反射镜反射,再配合方位、俯仰方向的角度调整,实现光轴的精确对准。反射镜作为系统中的重要光学元件,也是激光通信中的关键技术,为整个通信系统的像质提供了保证。针对反射镜在设计过程中要遵循结构上轻量化、工作过程中镜面变形小的原则,文中提出了一种关于反射镜的设计方法,包括轻量化方案及创新性的支撑方法。首先经过调研,确定反射镜镜面尺寸和形状;其次进行轻量化设计,包括截面形状对比、材料选择、加筋后变形分析等;新的支撑方案进一步减小了镜面变形。文中所提出的设计方法为设计者提供了参考。

星载周扫式跟踪转台作为激光通信装置,通过扫描的方式确定目标,建立链路,实现捕获、对准、跟踪功能。由于通信装置在传递信息过程中要实时跟踪,跟踪转台作为通信终端,其瞄准姿态会随着通信终端之间的相对位置变化而发生变化,这就要求确定跟踪转台的运动轴与光轴之间的运动规律。文中利用向量旋转与坐标变换理论,将反射镜的旋转看作是坐标系旋转,通过旋转矩阵,建立数学模型,计算出在指向和跟踪过程中运动轴与光轴关系运动规律的数学表达式,为转台机构的实际设计奠定基础。文中提出的方法对类似的激光通信系统具有借鉴意义。