[发明专利]基于微小卫星对地瞄准的光束存储比较捕获方法

说明书

本发明提供一种基于微小卫星对地瞄准的光束存储比较捕获方法。本发明的方法包括：首先微小卫星平台控制激光通信终端光轴向地面站瞄准；地面站发射捕获信标光，采用跳扫方式覆盖设定的扫描区域，扫描参数包括扫描角度间距和光束存储比较捕获法扫描时间间隔，地面站跳扫完成整场后，激光通信终端将存储的捕获探测信息发送至卫星平台并通过卫星测控信道传输至地面站；地面站利用捕获探测信息与地面跳扫时序角位置信息进行比对，根据功率是否满足捕获判断阈值，确定捕获到信标的存储信息序列标号，计算出对应的地面跳扫时序角位置，利用该角位置进行捕获初始瞄准角度量修正，重新开始星地链路捕获，可在短时间内快速完成捕获。

技术领域

本发明涉及一种基于微小卫星对地瞄准的光束存储比较捕获方法，属于激光通信捕获技术领域。

背景技术

激光通信捕获主要用于卫星光通信链路的建立，以及链路异常中断后的恢复，捕获完成后方能开展链路跟踪和通信。通常情况下，由于地球遮挡等原因星地卫星光通信链路的时段是有限的，捕获的快速完成可以在有限的链路时间内完成尽可能大的信息传输。星地激光链路捕获过程中，发射端用信标光扫描不确定域（接收端卫星可能出现的二维角度域），一旦实现信标光有效覆盖，接收端向发射端回应反馈光信号，两终端利用对方光束分别进行锁定，最终建立双向光束探测闭环的激光链路。

用于完成捕获的每一个激光通信终端部件一般包括粗瞄装置、精瞄装置和CMOS探测装置共3个，其中粗瞄装置用于大角度范围瞄准、跟踪和扫描；精瞄装置用于小角度范围扫描、跟踪和提前瞄准；CMOS探测通信实时调整窗口大小配合瞄粗装置和精瞄装置的光束跟踪。

卫星对地激光通信链路中，捕获分为初始瞄准、光束扫描和锁定三个过程，需要粗瞄装置、精瞄装置和CMOS探测装置相互配合完成。由于微小卫星的承载重量有限，一般利用卫星平台替代激光通信终端粗瞄装置实现大角度范围瞄准、跟踪和扫描，以减轻激光通信终端的重量。

目前的卫星激光通信终端一般重量在10kg至50kg量级，功耗100W左右，多数安装在低轨卫星或高轨卫星平台上。近些年来，随着天基互联网络的发展，微小卫星在太空中的应用越来越广泛。微小卫星平台的重量一般在100至500kg，除了平台本身重量，还要搭载遥感和测控设备，对于星载激光通信的重量要求一般在数kg量级。传统的卫星激光通信终端一般包括二维转台、光路和电控等部分，很难做到5kg以内，无法满足微小卫星搭载运行要求。

解决上述问题的技术手段是去掉卫星激光通信终端二维转台，利用微小卫星平台实现粗瞄准，激光通信终端仅进行光收发和精瞄准。由于微小卫星平台主要通过地面进行测控，星载激光通信终端无法对其进行实时控制，光束漏捕风险较大，造成捕获时间长，捕获概率低等影响链路性能问题，严重影响了卫星卫星平台激光通信技术的应用。

发明内容

本发明的目的是针对微小卫星平台对地激光通信捕获时间长、容易出现漏扫等技术问题，提出了一种基于微小卫星对地瞄准的光束存储比较捕获方法，通过光束存储比较的方式缩小初始捕获范围，之后在进行扫描捕获，这样避免了由于卫星平台和激光通信终端间信号传输速率低造成的漏捕问题，可有效提升星地激光链路捕获性能。可在无星上终端二维转台大角度扫描的情况下，实现激光链路的快速捕获，具有捕获时间短、捕获概率高等优点。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于微小卫星对地瞄准的光束存储比较捕获方法，该方法包括如下步骤：

（1）微小卫星平台根据轨道、姿态和地面站位置信息，在预定时间段调整卫星姿态，控制激光通信终端光轴向地面站瞄准；

（2）地面站发射捕获信标光，采用跳扫方式覆盖设定的扫描区域，扫描参数包括扫描角度间距和光束存储比较捕获法扫描时间间隔，具体计算方法如下：