基于信噪比的振动条件下低轨对地激光通信无信标多扫描链路捕获模型

我们首次提出一种深度涉及从发射功率到接收信噪比（SNR）过程的低轨（LEO）对地激光通信链路捕获时间模型。相较于基于发散角阈值的几何分析传统捕获模型，以 SNR 作为判决准则更契合实际工程需求。特别地，在平台振动与湍流共同作用下，我们针对给定平均接收 SNR 阈值，在固定发射功率下解耦光束发散角、螺旋步距与覆盖因子等参数。随后通过对不确定域（FOU）、覆盖因子概率分布与接收视场角积分，得到单次扫描捕获概率。进而推导出采用多扫描（单次扫描间含必要复位时间）且保证捕获成功的捕获时间期望闭式解析表达式。给出了关于光束发散角、螺旋步距与 FOU 的优化方案。此外，研究了平台振动的影响。所有解析推导均由蒙特卡洛仿真证实。值得注意的是，我们提供了由激光器调制最小发散角的理论设计方法，不仅在一定振动范围内提升捕获性能，还与系统复杂度取得良好折衷。