●前言
第1章緒論1
1.1衛星通信技術現狀1
1.1.1衛星通信的特點1
1.1.2衛星射頻通信現狀2
1.2激光通信與微波通信性能對比3
1.3衛星激光通信的特點5
1.3.1衛星激光通信的優點5
1.3.2衛星激光通信的不足6
1.4衛星激光通信應用潛力7
1.4.1天基骨干網寬帶中繼7
1.4.2高速率軍用保密通信7
1.4.3天地一體化網絡重要組成8
第2章衛星激光通信的發展現狀9
2.1國外衛星激光通信發展歷程9
2.1.1GEO衛星-地面首次激光通信在軌試驗9
2.1.2GEO衛星-SPOT衛星在軌激光通信試驗10
2.1.3GEO衛星-OICETS衛星雙向激光通信在軌試驗10
2.1.4LEO衛星與地面間在軌通信試驗12
2.1.5GEO衛星與飛機間激光通信在軌試驗12
2.1.6LEO-LEO相干激光通信在軌試驗13
2.1.7飛機與飛機間激光通信飛行試驗14
2.1.8月球-地面激光通信試驗14
2.2空間激光通信繫統的發展規劃15
2.2.1中繼衛星激光通信發展規劃15
2.2.2小衛星激光通信發展規劃16
2.2.3深空激光通信發展規劃17
2.3主要發展趨勢18
2.3.1研究階段從試驗階段向應用階段轉化18
2.3.2研究重點從快速捕跟向高速率通信轉移18
2.3.3應用領域從星際鏈路向廣域立體空間拓展18
2.3.4應用模式從點對點鏈路通信向鏈路組網探索18
2.3.5繫統功能從單一通信向復合攻關融合18
2.4激光通信國內發展現狀19
第3章天基信息繫統對衛星激光通信的需求分析20
3.1天基信息繫統傳輸需求分析20
3.1.1高速率空間信息傳輸的迫切需要20
3.1.2天地一體化高速信息網的構建需要21
3.1.3激光通信是未來空間通信發展趨勢22
3.2信息直接下傳的局限性23
3.3中繼衛星對天基信息繫統性能的改善24
3.3.1增加連續可通信時間24
3.3.2拓展用戶星覆蓋範圍24
3.3.3提高數據傳輸時效性25
第4章衛星激光通信繫統26
4.1衛星激光通信繫統組成26
4.1.1空間段26
4.1.2地面段28
4.2衛星激光通信繫統工作模式28
4.3中繼衛星激光通信載荷子繫統29
4.3.1中繼衛星屬性與布局29
4.3.2中繼通信衛星的特點和種類30
4.3.3中繼通信衛星激光通信載荷設計特殊性33
4.4LEO衛星激光通信子繫統33
4.4.1LEO衛星特點33
4.4.2LEO衛星平臺種類34
4.4.3LEO衛星激光通信有效載荷特殊設計36
4.5航空/臨近空間激光通信子繫統37
4.5.1航空/臨近空間平臺特點37
4.5.2航空/臨近空間激光通信載荷特點39
4.5.3航空/臨近空間激光通信有效載荷特殊設計44
4.6激光通信地面站46
4.6.1地面站選址原則46
4.6.2多址對星地可通率的改善48
4.6.3現已存在的主要地面站49
4.6.4激光通信地面站特殊設計52
第5章衛星激光通信繫統外界約束環境分析71
5.1衛星激光通信鏈路特性分析71
5.1.1鏈路可視率分析71
5.1.2鏈路距離分析72
5.1.3鏈路視軸轉動範圍分析72
5.1.4太陽規避角分析73
5.2衛星激光通信鏈路運動特性分析77
5.2.1相對運動角速度與角加速度77
5.2.2提前量角79
5.2.3多普勒頻移82
5.3衛星激光通信鏈路信道特性分析84
5.3.1雲層對星地激光通信鏈路的影響84
5.3.2大氣散射平均衰減效應90
5.3.3大氣湍流閃爍效應98
5.3.4大氣湍流散斑效應108
5.3.5大氣信道對激光偏振特性的影響111
5.3.6大氣層光束偏折效應114
5.3.7大氣層對光束擴束效應115
5.4衛星激光通信鏈路背景光特性分析117
5.4.1天空背景光的種類117
5.4.2繫統接收的背景光功率121
5.4.3背景光對空間激光通信繫統的影響123
第6章衛星激光通信繫統鏈路特性分析124
6.1空間激光通信繫統鏈路功率分析124
6.1.1通信鏈路功率分析124
6.1.2捕獲鏈路功率分析126
6.1.3跟蹤鏈路功率分析127
6.2不同鏈路激光通信繫統鏈路分析128
6.2.1星際激光通信鏈路129
6.2.2星地激光通信鏈路129
6.2.3星空激光通信鏈路129
6.2.4空空/空地/地面激光通信鏈路130
第7章衛星激光通信繫統指標體繫131
7.1繫統總體指標分析131
7.1.1優選通信距離131
7.1.2通信速率133
7.1.3通信誤碼率133
7.1.4全年可通率133
7.2捕獲性能指標分析134
7.2.1捕獲不確定區域134
7.2.2捕獲概率135
7.2.3捕獲時間136
7.3跟蹤性能指標分析136
7.3.1跟蹤視場136
7.3.2跟蹤帶寬137
7.3.3跟蹤精度138
7.4通信性能指標分析140
7.4.1通信靈敏度140
7.4.2通信速率141
7.4.3通信誤碼率142
第8章衛星激光通信有效載荷144
8.1衛星激光通信的繫統組成與工作原理144
8.2通信分繫統144
8.2.1通信體制144
8.2.2通信分繫統組成150
8.3捕跟分繫統161
8.3.1捕跟分繫統策略161
8.3.2捕跟分繫統組成180
8.4光學分繫統184
8.4.1光學分繫統類型184
8.4.2光學分繫統構成188
第9章激光通信有效載荷與衛星平臺適配技術205
9.1衛星姿態控制與檢測精度205
9.1.1衛星的姿態穩定控制方法與姿態控制精度205
9.1.2衛星姿態控制與檢測精度207
9.1.3衛星姿態對捕獲過程的影響208
9.2衛星平臺寬譜振動209
9.2.1衛星振動特性分析209
9.2.2衛星平臺振動來源及動力學耦合分析210
9.2.3衛星平臺振動對跟蹤性能的影響210
9.3載荷結構的諧振頻率210
9.4載荷運動反作用力矩分析211
9.5載荷伺服機構鎖緊214
9.6載荷與衛星平臺精密裝配215
9.7載荷熱控設計216
9.7.1熱控設計原則217
9.7.2熱控分析217
9.7.3熱控具體設計219
9.8載荷低功耗設計220
9.9載荷輕量化設計220
9.9.1繫統總體優化設計220
9.9.2材料優化選取220
9.9.3結構輕量化設計222
9.9.4電子繫統高集成度設計222
第10章激光通信有效載荷環境適應性技術223
10.1空間粒子輻射環境223
10.1.1空間粒子輻射類型223
10.1.2不同軌道空間的粒子輻射特性223
10.1.3輻射劑量與屏蔽層的關繫225
10.1.4粒子輻射對激光通信載荷的影響227
10.1.5抗輻射加固技術227
10.2空間真空環境229
10.2.1空間真空環境描述229
10.2.2真空環境引起的冷焊效應230
10.2.3真空環境引起的放氣效應230
10.3空間太陽輻照環境231
10.3.1太陽輻照環境231
10.3.2太陽輻照環境對激光通信有效載荷的影響231
10.4空間原子氧環境231
10.4.1原子氧環境231
10.4.2原子氧環境對激光通信有效載荷的影響232
10.4.3原子氧防護技術232
10.5空間光污染環境233
參考文獻234
彩圖
