【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，属于激光通信。
技术介绍
1、近年来，激光通信技术不断发展，星间激光通信已经成为各国研究的热点问题，研究领域也由传统的非相干通信逐渐转变为相干通信。直接在通信探测器pd上实现相干跟踪与通信也成为了轻量化、小型化激光终端的重要研究方向。
2、常见的pd相干跟踪有基于随机并行梯度下降算法(即spgd算法)的相干跟踪。这种基于spgd算法的pd相干跟踪方式优点是不再需要单独的跟踪探测支路，可直接在通信探测器pd上实现跟踪与通信一体化，集成度较高。spgd相干跟踪还可以兼顾光轴寻优的功能，为系统跟踪通信贡献更多的信噪比。spgd相干跟踪缺点是受限于随动机构的带宽，系统跟踪带宽低，同时机构随动会带来额外扰动，两个方面影响导致系统跟踪精度差。
技术实现思路
1、本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，该算法可有效抑制卫星平台振动，实现pd高跟踪精度，为激光星间通信提供可靠稳定链路。在星间链路保持的同时，实时优化通信接收光轴，消除由于在轨温度、力热形变导致光轴变化引起的pd能量起伏，信噪比不足等问题。
2、本专利技术的技术解决方案是：
3、本专利技术公开了一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，用于实现由随动机构、单模光纤、pd探测器和控制器组成的系统的通信光轴自适应寻优与跟踪，包括：
4、s1、通过系统扫频获取系统相频特性，得到系统响应
5、s2、产生系统随动量，控制随动机构按照电压扰动速率fspgd进行正、负方向随机偏转；同时以采样速率fsamp对偏转产生的pd光能量进行采样存储，形成pd光能量数据集；
6、s3、根据所述系统响应延迟，计算系统需要补偿的延迟时间参数；
7、s4、根据所述延迟时间参数，从所述pd光能量数据集中选择相关性最高的pd光能量与
8、s5、根据所选择的pd光能量，得到光能量变化值；
9、s6、根据所述光能量变化值和设定阈值，计算随动量；
10、s7、根据所述随动量，得到随动机构控制信号；
11、s8、控制随动机构根据所述随动机构控制信号进行随动，实现通信光轴寻优与跟踪。
12、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，fsamp＝n*fspgd；其中，fsamp为采样速率，fspgd为随动速率，n大于10。
13、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，所述延迟时间参数，具体为：
14、
15、其中，p为延迟时间参数，τdelay为系统延迟时间，τspgd为随动周期。
16、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，所述根据所述延迟时间参数，从所述pd光能量数据集中选择相关性最高的pd光能量，具体方法为：
17、
18、
19、其中，为随动机构正方向随动偏转对应的相关性最高的pd光能量，为随动机构负方向随动偏转对应的相关性最高的pd光能量，n为采样速率与随动速率的倍数，p为延迟参数。
20、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，所述光能量变化值，具体为：
21、
22、其中，为随动机构第n次正方向随动偏转对应的相关性最高的pd光能量，为随动机构第n次负方向随动偏转对应的相关性最高的pd光能量，n为采样速率与随动速率的倍数，p为延迟时间参数。
23、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，根据所述光能量变化值和设定阈值，计算随动量，具体方法为：
24、若光能量变化值|δjn|大于等于设定阈值，则随动量等于随机函数生成的随机量δun；
25、若光能量变化值|δjn|小于设定阈值，则随动量等于δun/k，其中，k大于1。
26、进一步地，在上述自适应寻优与跟踪方法中，所述根据随动量，得到随动机构控制信号，具体为：
27、un+1＝un+γ×δjn×δun-p
28、其中，un+1代表第n+1次随动机构控制量初值，un代表第n次随动机构控制量初值，δun-p代表第n-p次随动机构随动量，δjn代表第n次随动光能量变化值的变化方向，γ为可调节参数。
29、本专利技术与现有技术的有益效果在于：
30、(1)本专利技术采用了hcd-spgd技术，解决了单纯提高随动机构随动速率导致机构动作与pd能量相关性变差，无法正常跟踪的问题。实现了激光终端高速率随动、高精度跟踪。
31、(2)本专利技术采用ego方法，在机构随动跟踪的同时，动态实时优化随动量，实现了高精度跟踪与快速光轴寻优的兼顾。
32、(3)本专利技术采用了ego-hcd-spgd技术，在实现光跟踪的同时，能解决由于在轨温度变化引起的光轴变化问题，确保光通信始终在较高信噪比下完成，一定程度的减小通信误码率。
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1.一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，用于实现由随动机构、单模光纤、PD探测器和控制器组成的系统的通信光轴自适应寻优与跟踪，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述采样速率fsamp＝N*fspgd；其中，fsamp为采样速率，fspgd为随动速率，N大于10。
3.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述延迟时间参数，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述根据所述延迟时间参数，从所述PD光能量数据集中选择相关性最高的PD光能量，具体方法为：
5.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述光能量变化值，具体为：
6.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：根据所述光能量变化值和设定阈值，计算随动量，具体方法为：
7.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特
...【技术特征摘要】
1.一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，用于实现由随动机构、单模光纤、pd探测器和控制器组成的系统的通信光轴自适应寻优与跟踪，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述采样速率fsamp＝n*fspgd；其中，fsamp为采样速率，fspgd为随动速率，n大于10。
3.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适应寻优与跟踪方法，其特征在于：所述延迟时间参数，具体为：
4.根据权利要求1所述的一种激光终端通信光轴自适...
【专利技术属性】
技术研发人员：边晶莹，任斌，霍星宇，张博，吴超，刘小琪，张乐，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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