성지 양자 통신은 전송 거리가 길고 위성과 지상 간에 상대적인 움직임이 있어 양자 추적기의 추적 성능 요구가 높아진다. 양자 통신의 추적 정확도를 향상시키고 오류율을 낮추기 위해 본 논문에서는 양자 추적기의 추적 제어 시스템을 연구하고 추적 정확도에 영향을 미치는 총 교란을 보상한다. 먼저, 성지 양자 통신 링크, 양자 통신 과정 및 그 영향 요인을 소개한다. 다음으로 양자 추적기의 운동 수학 모델을 구축하였다. 추적기의 수학 모델을 기반으로 자가 교란 저항 모델 예측 제어 알고리즘을 설계 및 제안하고, 모드 전환 문제를 해결하기 위해 경로 최적화와 오버슈트를 줄이기 위한 분수차 추적 미분기를 제안하였다. "묵자호" 위성과의 양자 통신 실험 결과에 따르면: 분수차 추적 미분기는 모드 전환 후 목표 포착 속도를 22% 향상시켰고, 제안된 자가 교란 저항 모델 예측 제어는 기존 PI 제어에 비해 더 강한 교란 저항 능력을 가지며 피치 전환 시 오프타깃 스파이크를 약화시켰다. 추적 정확도는 2.9″에 도달하였고 양자 편광 데이터 수신량이 증가하였으며 총 오류율은 1.18%로 감소하였다. 본 논문에서 제안한 제어 알고리즘은 양자 추적기의 추적 정확도를 더욱 향상시키고 오류율을 낮춰 성지 양자 통신의 정확도 요구를 충족할 수 있다.

양자 추적기;양자 통신;자가 교란 저항 모델 예측 제어;분수차 추적 미분기;추적 제어 시스템