中文摘要：

传统的卫星激光通信系统是采用信标光+子区扫描的捕获模式，已获得空间实验的成功；另外还有一种采用星敏感器的捕获模式，但尚未获得空间验证。本申请提出一种新的卫星激光通信捕获模式和通信端机设计思想在通信端机的设计中融合星敏感器功能，而不是直接采用单独的星敏感器。用端机捕获导航星，获得精确的卫星姿态信息后，再捕获目标卫星。通过合理的波束设计，可以不用扫描直接捕获目标卫星。在此基础上，本申请进一步提出把信标光和信号光合二为一，采用一种光源完成两种功能。本申请研究和论证了这种融合设计的合理性、可行性，并给出了必须满足的结构条件、功能条件、参数条件以及性能条件；建立了相应的捕获时间和捕获概率的数学模型；进行了导航星及目标卫星的捕获仿真研究；本申请还研究了激光光束宽度自适应变换技术的方案；进行了实验验证方案的设计。与传统捕获方案相比，本方案大大缩短捕获时间，增加捕获概率，减小端机的尺寸，减小系统功耗。

结论摘要：

传统的卫星激光通信系统是采用信标光+子区扫描的捕获模式，已获得空间实验的成功；另外还有一种采用星敏感器的捕获模式，但尚未获得空间验证。本课题提出一种新的卫星激光通信捕获模式和通信端机设计思想在通信端机的设计中融合星敏感器功能，而不是直接采用单独的星敏感器。用端机捕获导航星，获得精确的卫星姿态信息后，再捕获目标卫星。通过合理的波束设计，可以不用扫描直接捕获目标卫星。在此基础上，本申请进一步提出把信标光和信号光合二为一，采用一种光源完成两种功能。从理论分析、仿真以及实验三个方面，论证了该创新想法的可行性，给出了具体的实施、设计方案，并对最关键的模块和技术进行了实验研究，取得了一系列的研究成果。成果表明，本新型捕获方案可以把捕获时间从180秒缩短到12秒，并增加捕获概率，减小端机的尺寸，我们研制的远场特性综合测试平台的跟瞄测量精度达到了0.2微弧度。该项目的方案经过我们通过多种渠道进行查新检索，未见到有其他研究人员提出来。该项目的研究成果已经申报2项国家发明专利。其科学意义在于，可以建立一种新型的卫星激光通信工作体制，设计新型的激光通信系统，为将来建立空间信息网络奠定了一定的基础。