星间 FSO 能量收集中对准误差的抑制

本文针对 1U（0.1$\times$0.1$\times$0.1 m）与 12U（0.2$\times$0.2$\times$0.3 m）卫星，在保持光斑直径不变的条件下，研究了捕获、跟踪与指向（ATP）模块的使用对星间能量收集的影响，涉及自适应光束发散及相应距离。发射端与接收端的随机俯仰与方位失准误差角均建模为高斯分布，因此径向指向误差角建模为瑞利分布。采用蒙特卡洛方法确定无 ATP 与有 ATP 情形下发射端与接收端的平均径向误差角。在分析最小功率需求的同时，平均收集功率作为发射功率与星间距离的函数，对 1U 与 12U 卫星均进行了分析。我们的仿真结果表明，在无 ATP 情形下，1U 与 12U 卫星在最大发射功率 1 kW 时，分别无法在超过 680 km 与 1360 km 的距离外达到所需的最小平均收集功率。然而，在有 ATP 机制、发射功率 27 W 时，1U 与 12U 卫星可分别在约 750 km 与 1500 km 处实现 2 W 的平均收集功率。