一種測量跟瞄系統幹擾抑制帶寬的裝置及方法與流程

2023-05-08 18:39:19

本發明涉及跟蹤控制系統指標的測量，具體涉及一種跟瞄系統幹擾抑制帶寬的測量，可用於空間光通信中跟瞄系統對平臺振動抑制能力的評價。

背景技術：
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空間光通信中需要建立精確的光鏈路，光鏈路會受到不同因素的幹擾，主要包括平臺之間的相對運動以及平臺自身的微振動。空間光通信的鏈路建立採用捕獲、跟蹤、瞄準系統，簡稱跟瞄系統，跟瞄系統一般採用複合軸控制架構，因此可以對平臺相對運動產生的低頻、大範圍擾動進行有效的抑制。而平臺自身的微振動具有幹擾頻率高的特點，是影響跟瞄系統精度的最主要誤差源，因此跟瞄系統的幹擾抑制帶寬是該系統的重要參數。

目前常用的測量幹擾抑制帶寬的方法有理論仿真方法、根據系統控制帶寬推算方法等，均為間接測量，無法反映實際的系統狀態。

技術實現要素：
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為了解決背景技術中存在的技術問題，本發明提出一種直接測量跟瞄系統幹擾抑制帶寬的方法，簡單易行。通過產生不同頻率的信標光角度幹擾，測量跟瞄系統的跟蹤殘差，經過數據擬合得到跟瞄系統的幹擾抑制幅度曲線。

本發明的測試裝置如附圖1所示，包括平行光管1、信標光雷射器2、壓電陶瓷快速反射鏡3、壓電陶瓷驅動器4、信號發生器5、被測跟瞄系統6。其特徵在於：

所述信標光雷射器2為光纖雷射器，光纖端面位於平行光管1的焦面處；所述信標光雷射器2發出的雷射經過壓電陶瓷快速反射鏡3後進入平行光管1，由平行光管1產生平行光束，進入被測跟瞄系統6；所述信號發生器5產生輸入信號給壓電陶瓷驅動器4，驅動壓電陶瓷快速反射鏡3進行偏轉運動。

測量跟瞄系統幹擾抑制帶寬的步驟如下：

1.使用信號發生器5產生頻率為x的正弦信號，輸入給壓電陶瓷驅動器4驅動壓電陶瓷快速反射鏡3產生頻率為x，幅度為θ的擺動。信標光雷射器2的光纖端面距離壓電陶瓷快速反射鏡3鏡面的距離為l，平行光管的焦面為f，則可產生頻率為x，幅度為2lθ/f的信標光角度幹擾；

2.待測跟瞄系統6跟蹤步驟1產生的信標光，此時的系統跟蹤殘差也為正弦信號，殘差對應的角度幅度為θ′。則表明在頻率為x時，跟瞄系統對幹擾的抑制能力為d＝θ′f/(2lθ)；

3.從低頻開始依次增加步驟1中的幹擾頻率x，測量不同頻率下待測跟瞄系統6對幹擾的抑制能力d(x)，進行數據的擬合，當d(x0)＝0時，x0即為待測跟瞄系統6的幹擾抑制帶寬。

本發明有如下有益效果：

1.使用壓電陶瓷快速反射鏡產生幹擾信號，覆蓋的頻率範圍大，測量精度高；

2.不僅能夠測量得到跟瞄系統的幹擾抑制帶寬，還可以得到從低頻到高頻的完整幹擾抑制曲線，對系統的測試更充分。

附圖說明：

圖1是測試系統示意圖。圖中1.平行光管，2.信標光雷射器，3.壓電陶瓷快速反射鏡，4.壓電陶瓷驅動器，5.信號發生器，6.被測跟瞄系統。

圖2是跟瞄系統對幹擾的抑制曲線。

具體實施方式：

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步的詳細說明。

測試裝置組成及連接如附圖1所示，各組成的參數描述為：

1)平行光管1：焦距f＝4m，口徑0.3m；

2)信標光雷射器2：波長671nm，發射功率可調；

3)壓電陶瓷快速反射鏡3：採用pi的s330系列產品，最大偏置角度10mrad；鏡面距離信標光雷射器2光纖端面的距離為l＝0.1m；

4)壓電陶瓷驅動器4：採用哈爾濱芯明天公司的壓電驅動器，支持閉環控制；

5)信號發生器5：採用泰克afg3021c型號，採樣率250m/s；

被測跟瞄系統6放置在測試裝置前，具體測試步驟為：

1)信號發生器5首先產生頻率為2hz，幅度為5v的正弦波。正弦波輸出給壓電陶瓷驅動器4，驅動壓電陶瓷快速反射鏡3進行周期性偏轉，偏轉幅度θ為5mrad；

2)信標光經過平行光管1後的最終幹擾頻率為2hz，幹擾角度的幅度為

3)被測跟瞄系統6對信標光進行跟蹤，記錄跟蹤殘差為6.1μrad，因此在2hz處，跟瞄系統對幹擾的抑制能力為d(2hz)＝6.1μrad/0.5mrad＝0.012；

4)依次增大幹擾的頻率為5hz、10hz、20hz、50hz、100hz、120hz、150hz、200hz，並根據幹擾的頻率適當降低幹擾的角度幅度，測量得到跟瞄系統對不同頻率幹擾的抑制能力為：

d(5hz)＝0.031,d(10hz)＝0.071,d(20hz)＝0.132,d(50hz)＝0.389,d(100hz)＝0.805,d(120hz)＝1.08,d(150hz)＝1.38,d(200hz)＝1.52。

對以上測量得到的數據進行作圖，得到跟瞄系統對幹擾抑制能力隨頻率的曲線關係，採用對數坐標，如附圖2所示。從圖2中可以看到在跟瞄系統對幹擾的抑制能力為0db時對應的頻率為115hz左右。