星地量子跟踪仪的跟瞄控制系统

星地量子通信传输距离长,卫星与地面存在相对运动,提高了对量子跟踪仪的跟踪性能要求.为了提高星地量子通信的跟踪精度,降低量子通信的误码率,本文对量子跟踪仪的跟瞄控制系统展开研究,并对影响跟踪精度的总扰动进行补偿.首先,介绍了星地量子通信链路、量子通信过程及其影响因素.接着,搭建了量子跟踪仪的运动数学模型.基于跟踪仪的数学模型,设计并提出自抗扰模型预测控制算法;针对模式切换问题,提出了分数阶跟踪微分器以优化轨迹减小超调.根据与"墨子号"卫星进行量子通信的实验结果:分数阶跟踪微分器对模式切换后的目标捕获速度提高了22％,提出的自抗扰模型预测控制相比于传统的PI控制有更强的抗扰动能力,削弱了俯仰换向的脱靶量尖峰,跟踪精度达到2.9",提高了量子偏振数据接收量,总误码率降低到1.18％.本文提出的控制算法能够进一步提高量子跟踪仪的跟踪精度,降低了误码率,满足星地量子通信的精度要求.