CN111970054B - 一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端 - Google Patents

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Abstract

一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，属于空间激光通信技术领域，为解决现有技术存在的问题，其包括捕获与粗跟踪支路、精跟踪支路、信标发射支路、通信接收支路和固定支架；捕获与粗跟踪支路中包括捕获与粗跟踪单元一、捕获与粗跟踪单元二、捕获与粗跟踪单元三和捕获与粗跟踪单元四，且四个捕获与粗跟踪单元呈“田”字形分布构成大拼接视场，且安装在固定支架上；精跟踪支路、信标发射支路和通信接收支路光轴平行设置；所述大拼接视场的中心与通信接收支路同轴；精跟踪支路、信标发射支路和通信接收支路安装在固定支架上，且三个支路光轴与固定支架的面保持垂直。实现对目标的快速扫描与捕获，能够更好的满足空间激光通信全天时的工作条件。

Description

一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端
技术领域
本发明涉及一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端***，属于空间激光通信技术领域。
背景技术
空间激光通信具有通信容量大、传输速率高、保密性好、抗干扰能力强的优点，在军事、航空、航天等领域得到了广泛应用。
对于传统空间激光通信终端，两个通信终端需要精确知道双方位置信息，双方位置一般是通过无线数传的方式告知对方，无线数传存在着保密性差、抗干扰能力弱的缺点，使得在特定场合下，出于保密考虑，己方的位置信息不能通过无线数传的方式传递给对方，导致对方***捕获不确定区域增大，捕获难度增加。传统空间激光通信中采用大视场单捕获镜头的方式，会导致捕获***角分辨率增大，影响***粗跟踪精度；另一方面，视场增大会导致捕获***抑制天空背景光的能力减弱，无法在全天时条件下工作。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提出一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其采用多个小视场捕获镜头进行视场拼接，在不增大***角分辨率的前提下增大捕获***的视场，减小***捕获时间，达到对具***置不确定目标进行广域快速捕获的目的。
本发明的技术方案如下：
一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其特征是，其包括捕获与粗跟踪支路、精跟踪支路、信标发射支路、通信接收支路和固定支架；捕获与粗跟踪支路中包括捕获与粗跟踪单元一、捕获与粗跟踪单元二、捕获与粗跟踪单元三和捕获与粗跟踪单元四，且四个捕获与粗跟踪单元呈“田”字形分布构成大拼接视场，且安装在固定支架上；精跟踪支路、信标发射支路和通信接收支路光轴平行设置；所述大拼接视场的中心与通信接收支路同轴；精跟踪支路、信标发射支路和通信接收支路安装在固定支架上，且三个支路光轴与固定支架的面保持垂直。
每一个捕获与粗跟踪单元由捕获与粗跟踪镜头和粗跟踪相机组成。
捕获与粗跟踪支路中的四个捕获与粗跟踪镜头安装在固定支架上，且相邻两个捕获与粗跟踪镜头的拼接区域重叠角为0.5-1.5°，所述单个捕获与粗跟踪镜头视场为2-5°，共同形成一个大拼接视场。
所述捕获与粗跟踪支路、精跟踪支路和通信接收支路的镜头前均安装窄带滤光片，所述捕获与粗跟踪支路和精跟踪支路的窄带滤光片的带通范围与目标信标光波长一致；通信接收支路的窄带滤光片带通范围与目标发射通信光波长一致。
本发明的有益效果：本发明采用“田”字视场拼接的方式，利用四个小视场捕获镜头拼接形成一个大拼接视场，提高了***粗跟踪精度，降低了捕获***角分辨率，同时使得捕获***对于天空背景光的抑制能力提升。四个小视场捕获镜头与四套接收相机相匹配，接收相机接收到的图像通过拼接软件模块进行拼接，实现大视场捕获。
本发明增大捕获***的捕获视场，实现对目标的快速扫描与捕获，视场拼接可降低***角分辨率和减小天空背景光对捕获***的影响，能够更好的满足空间激光通信全天时的工作条件。
附图说明
图1为本发明一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端示意图；
图2为本发明所述视场拼接型捕获与粗跟踪支路示意图；
图3为本发明所述捕获与粗跟踪单元示意图；
图4为本发明所述精跟踪支路示意图；
图5为本发明所述信标发射支路示意图；
图6为本发明所述通信接收支路示意图。
1、捕获与粗跟踪支路，2、精跟踪支路，3、信标发射支路，4、通信接收支路，5、固定支架，11、捕获镜头一，12、捕获镜头二，13、捕获镜头三，14、捕获镜头四。11-1、捕获与粗跟踪镜头，11-2、粗跟踪相机，精跟踪镜头21，精跟踪相机22，信标激光器31，信标发射镜头32，卡塞格林单元41，42、聚焦镜头，43、接收探测器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进一步详细描述。
如图1所示，一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其包括捕获与粗跟踪支路1、精跟踪支路2、信标发射支路3、通信接收支路4和固定支架5。
捕获与粗跟踪支路1中包括捕获与粗跟踪单元一11、捕获与粗跟踪单元二12、捕获与粗跟踪单元三13和捕获与粗跟踪单元四14，且四个捕获与粗跟踪单元呈“田”字形分布，如图2所示。每一个捕获与粗跟踪单元由捕获与粗跟踪镜头11-1和粗跟踪相机11-2组成，如图3所示。
精跟踪支路2、信标发射支路3和通信接收支路4光轴平行设置。
捕获与粗跟踪支路1中的四个捕获镜头安装在固定支架5上，且相邻两个捕获镜头的拼接区域重叠角为0.5-1.5°，所述单个捕获镜头视场为2-5°，共同形成一个大拼接视场，如图3所示，所述拼接视场的中心与通信接收支路4同轴。精跟踪支路2、信标发射支路3和通信接收支路4安装在固定支架5上，且三个支路光轴与固定支架5面保持垂直。
所述捕获与粗跟踪支路1、精跟踪支路2和通信接收支路4的接收镜头前均安装窄带滤光片，所述捕获与粗跟踪支路1和精跟踪支路2的窄带滤光片的带通范围与目标信标光波长一致。通信接收支路4的窄带滤光片带通范围与目标发射通信光波长一致。
所述精跟踪支路2包括精跟踪镜头21和精跟踪相机22，精跟踪镜头21和精跟踪相机22通过螺纹连接，且同轴安装，如图4所示。
所述信标发射支路3包括信标激光器31和信标发射镜头32，信标激光器31通过光纤与信标发射镜头32连接并输出信标光，如图5所示。
所述通信接收支路4包括卡塞格林单元41、聚焦镜头42和接收探测器43，由卡塞格林单元41接收通信光之后经聚焦镜头42会聚到接收探测器43，进行通信光接收，如图6所示。
本发明视场拼接型广域快速捕获激光通信终端的工作过程是：
目标发射信标光指向本终端，本终端在超大捕获不确定区域内进行对目标进行快速扫描捕获，当本终端捕获与粗跟踪支路1捕获到目标所发射的信标光之后，由捕获与粗跟踪镜头11-1接收信标光传递给粗跟踪相机11-2完成粗跟踪，然后在精跟踪支路2的视场内接收到目标所发射的信标光，由精跟踪镜头21接收传递给精跟踪相机22，完成精跟踪，然后信标发射支路3中激光器31将输出的信标光由信标发射镜头32传递给目标，待目标接收到信标发射支路3所发射的信标光且稳定跟踪后，向本终端发射通信光，且由通信接收支路4中的卡塞格林单元41接收后，聚焦镜头42将通信光汇聚并传递给给接收探测器43，接收探测器43进行通信光的解调，双方完成通信。

Claims (3)

1.一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其特征是，其包括捕获与粗跟踪支路（1）、精跟踪支路（2）、信标发射支路（3）、通信接收支路（4）和固定支架（5）；
捕获与粗跟踪支路（1）中包括捕获与粗跟踪单元一（11）、捕获与粗跟踪单元二（12）、捕获与粗跟踪单元三（13）和捕获与粗跟踪单元四（14），且四个捕获与粗跟踪单元呈“田”字形分布构成大拼接视场，且安装在固定支架（5）上；
捕获与粗跟踪支路（1）中的四个捕获与粗跟踪镜头安装在固定支架（5）上，且相邻两个捕获与粗跟踪镜头的拼接区域重叠角为0.5-1.5°，单个捕获与粗跟踪镜头视场为2-5°，共同形成一个大拼接视场；
精跟踪支路（2）、信标发射支路（3）和通信接收支路（4）光轴平行设置；
所述大拼接视场的中心与通信接收支路（4）同轴；
精跟踪支路（2）、信标发射支路（3）和通信接收支路（4）安装在固定支架（5）上，且三个支路光轴与固定支架（5）的面保持垂直。
2.根据权利要求1所述的一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其特征在于，每一个捕获与粗跟踪单元由捕获与粗跟踪镜头和粗跟踪相机组成。
3.根据权利要求1所述的一种视场拼接型广域快速捕获激光通信终端，其特征在于，所述捕获与粗跟踪支路（1）、精跟踪支路（2）和通信接收支路（4）的镜头前均安装窄带滤光片，所述捕获与粗跟踪支路（1）和精跟踪支路（2）的窄带滤光片的带通范围与目标信标光波长一致；通信接收支路（4）的窄带滤光片带通范围与目标发射通信光波长一致。
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