二维转台与卫星平台间的耦合运动,是影响卫星光通信终端天线指向控制的重要因素。在耦合动力学模型基础上,研究了二维转台不同运动参量对光通信终端天线指向偏差的影响。分析结果表明：在耦合动力学环境下,光束指向偏差随二维转台转动成规律性变化;当方位轴、俯仰轴转角θh、θv分别为(π,0)、(-π,0)时,指向偏差出现最大值;随二维转台转动时间的增加,天线指向偏差略

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第 2第 4期 8卷 20 0 7年 7 月

宇航学报 J u a f￣ n u c or l o a f s n o As i

V0 . 8 N0. 12 4

J l uy

20 07

卫星光通信终端二维转台运动参量对天线指向影响研究 刘剑峰，韩琦琦，于思源，马晶，谭立英 (尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室光电子研究所，哈尔滨 100 )哈 50 1

摘

要：二维转台与卫星平台间的耦合运动，影响卫星光通信终端天线指向控制的重要因素。在耦合动力是

学模型基础上，究了二维转台不同运动参量对光通信终端天线指向偏差的影响。分析结果表明：耦合动力学研在环境下，束指向偏差随二维转台转动成规律性变化；方位轴、仰轴转角 0、分别为 (r0、光当俯 ,,) (一， 0时， r )指，向偏差出现最大值；二维转台转动时间的增加，线指向偏差略有增加，动时间由 1s加到 l0 s增幅仅随天转 0增 O0时为 1。其结果为补偿耦合运动影响，证天线指向控制精度，%保提高卫星光通信终端星上应用的稳定性打下基础。 关键词：卫星光通信；卫星姿态动力学；耦合运动；天线指向控制 中图分类号：T 99 1 N 2 .3文献标识码： A文章编号：0012 (07 0—960 10—38 20 )402—6

光通信终端与卫星平台耦合运动影响分析，是 0引言

卫星光通信技术研究中的崭新课题，目前国外研究

卫星光通信技术以激光作为信息的载体在卫星 间、星与地面站间建立高速、捷的通信链路系卫迅

机构已发表的文献中，尚未发现相关报道，此工作但 对卫星光通信系统的实际应用具有十分重要的意义。本文以耦合运动动力学模型为基础，立仿真建

统，是现代卫星通信领域的重要研究方向“。。由于卫星光通信系统的自身特点——信号光束宽窄、传 输距离长，求卫星光通信终端对其天线指向具有要很高的控制精度。目前世界上已研制成功及正处于研制过程中的卫星光通信系统均采用复合轴控制方法，以二维转台作为粗瞄机构，在卫星激光链路

建 立与保持过程中完成天线指向控制¨。

实验系统，在轨运行过程中二维转台运动参数对对 天线指向偏差的影响进行了详细研究，出了天线给

指向偏差随终端二维转台转角、动时间等参数的转变化规律。其结果为优化终端粗瞄机构控制策略，

补偿耦合运动影响，高卫星光通信终端星上应用提 的稳定性打下基础。

二维转台可以看作卫星平台上一个受控的动量 装置，其运动过程中，然与卫星平台进行动量交在必

1卫星光通信终端二维转台构成及控制

换，星姿态运动发生改变。由于卫星光通信终使卫 端以卫星平台为支撑，维转台的转角也必然受到二 卫星平台姿态运动的影响，因此二维转台与卫星平台间存在耦合运动。终端与卫星平台的耦合运动将导致二维转台对惯性空间的转角偏离终端对其的控制量，成天线指向偏差。不同运动参量条件下，造 二维转台的转动对卫星平台姿态运动影响不同，进 而耦合运动对天线指向偏差的影响也不同。因此研

典型的卫星光通信终端粗瞄机构由二维转台构 成，基本结构如图 1所示。其

究耦合运动条件下，维转台运动参数对天线指向二 偏差的影响，是优化粗瞄控制方法，对耦合运动进行

图 1卫星光通信终端粗瞄机构基本结构 Fg. F n a na tu tr fCo re P itn smby i 1 u d me tlsr cue o as oni gAse l

有效补偿的前提，须对其进行详尽分析。必 收稿 1期：070—0修回 1期：070—1 3 20—33; 3 20—51