CN113904721B - 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法 - Google Patents

一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113904721B
CN113904721B CN202111215245.2A CN202111215245A CN113904721B CN 113904721 B CN113904721 B CN 113904721B CN 202111215245 A CN202111215245 A CN 202111215245A CN 113904721 B CN113904721 B CN 113904721B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
antenna
pointing
optical
optical antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111215245.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113904721A (zh
Inventor
武文周
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 54 Research Institute
Original Assignee
CETC 54 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 54 Research Institute filed Critical CETC 54 Research Institute
Priority to CN202111215245.2A priority Critical patent/CN113904721B/zh
Publication of CN113904721A publication Critical patent/CN113904721A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113904721B publication Critical patent/CN113904721B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/44—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the electric or magnetic characteristics of reflecting, refracting, or diffracting devices associated with the radiating element
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/40—Transceivers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)
  • Aerials With Secondary Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法，涉及无线激光通信技术领域。该***包括光学天线、微波指向引导天线和光学天线指向控制设备。本发明采用集成化的微波指向引导天线辅助实现光学天线光束指向引导控制功能，无需外部引导信息接口，能够实现独立自主的无线光链路建立能力。

Description

一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法
技术领域
本发明涉及无线激光通信技术领域，特别是指一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法。
背景技术
无线光通信由于具有较窄的发射接收视场角，无法实现广角度不确定区域覆盖，难以通过自身实现远距离链路的跟踪对准，需要外界辅助引导信息。当前主流采用的是基于配套握手链路提供链路两端的相对位置信息，进而辅助激光链路跟踪对准。该方法的问题在于需要额外的平台定位***，如卫星导航***等，依赖其他***提供的相对位置信息，无法独立工作。
为此，有必要研究一种能够实现独立自主的无线光链路建立能力的光链路捕获跟踪对准技术。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法，该***结构简单，易于实现，能够在不确定目标相对位置、角度等信息的前提下实现目标快速捕获，并辅助激光链路建立。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***，包括光学天线、微波指向引导天线、光学天线指向控制设备；微波指向引导天线在结构上与光学天线固定在一起，光学天线指向控制设备通过电气接口与光学天线及微波指向引导天线连接；
其中，光学天线对用于建立无线光链路的光束进行发射和接收，并解算光束的角度信息；
微波指向引导天线用于实现微波波束的发射和接收，并解算微波波束的角度信息；
光学天线指向控制设备接收光学天线和微波指向引导天线的角度信息，通过解算得到相对角度指向信息，并通过电气接口对光学天线进行指向引导控制；
所述的光学天线包括镜头结构、光发射和接收结构、伺服结构、光学天线控制结构以及壳体；
其中，镜头结构为透射式或反射式光学结构；
光发射和接收结构采用相干或非相干光源作为发射源，采用四象限探测器或CMOS阵列探测单元或CCD阵列探测单元接收并判断光束的相对角度信息；
伺服结构通过光学天线控制结构对发射光束和接收光束的指向进行控制。
进一步的，所述的微波指向引导天线包括微波天线结构、微波信号发射和接收结构以及微波波束角度测量模块；
其中，微波天线结构采用单独或多个或阵列天线形式；
微波指向引导天线安装在光学天线的壳体或镜头结构上，跟随光学天线一起转动。
一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法，使用如上所述的微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***进行微波辅助无线光链路捕获跟踪对准，包括以下步骤：
步骤1，微波指向引导天线捕获入射波束的相对角度指向信息；
步骤2，光学天线进行光束初始指向引导；
步骤3，光学天线对光束进行捕获跟踪。
进一步的，步骤1的具体方式为：
微波指向引导天线发射微波波束，并接受波束覆盖范围内的微波波束；若在波束覆盖范围内未接收到微波波束，则微波指向引导天线向光学天线指向控制设备发出信号，光学天线指向控制设备控制光学天线转动，改变微波指向引导天线的波束覆盖范围；待微波指向引导天线接收到入射的微波波束时，通过解算得到入射波束的相对角度指向信息。
进一步的，步骤2的具体方式为：
微波指向引导天线将解算得到的入射波束的相对角度指向信息输入给光学天线指向控制设备，完成通信目标平台的相对角度位置信息解算；光学天线指向控制设备将控制光学天线转动的控制信号传输进光学天线，完成光束初始指向的引导。
进一步的，步骤3的具体方式为：
光学天线在完成光束初始指向引导后，通过伺服结构控制光学天线在不确定区范围内扫描捕获，接收入射的光束能量，完成光束捕获，并解算得到精确的角度指向信息，维持光束指向跟踪。
本发明的有益效果在于：
1、本发明***该***结构简单，易于实现，能够在不确定目标相对位置、角度等信息的前提下实现目标快速捕获，并辅助激光链路建立。
2、本发明采用集成化的微波指向引导天线辅助实现光学天线光束指向引导控制功能，无需外部引导信息接口，能够实现独立自主的无线光链路建立能力。
附图说明
图1为本发明实施例中微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***的结构示意图。
图2为本发明实施例中微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法的工作过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的说明。
如图1所示，一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***，主要包含光学天线100、微波指向引导天线200、光学天线指向控制设备300三部分。其中，微波指向引导天线与光学天线在结构上安装在一起，光学天线指向控制设备通过电气接口与光学天线及微波指向引导天线耦合在一起。
光学天线完成无线光链路必要的光束的发射接收功能。该光束包含必要的通信、传感或探测信息。光学天线具备在其视场范围内接收外界空间入射光束并解算光束角度信息的功能。
微波指向引导天线具备宽角度波束发射、接收和角度测量功能。微波指向引导天线可以通过微波天线发射、接收微波波束实现角度测量功能。
光学天线指向控制设备具备接收光学天线和微波指向引导天线的角度测量信息，通过解算得到相对角度指向信息，通过电气接口实现对光学天线的指向引导控制。
进一步的，仍见图1，光学天线包含光学镜头结构101、光发射接收结构102、伺服结构103、光学天线控制结构104和必要的壳体和支撑结构。光学天线具备一定的光学发射接收口径，具备光束发射接收功能105，通过伺服结构实现发射光束和接收光束指向控制。
光学天线的光学镜头结构可采用透射式或反射式光学结构。伺服结构可采用机械控制或非机械控制的伺服结构。光发射接收结构采用相干或非相干光源作为发射源，采用四象限探测器或CMOS阵列探测单元或CCD阵列探测单元接收并判断光束的相对角度信息。
微波指向引导天线200包含微波天线结构201、微波信号发射和接收结构202、微波波束角度测量模块203，具备微波波束发射接收功能204和微波波束角度测量功能。
微波天线可采用单独或多个或阵列天线形式。微波指向引导天线在结构上与光学天线固定在一起，可安装在光学天线壳体或镜片结构上。当光学天线转动时，微波天线跟随光学天线一起转动。
如图2所示，一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法，包含如下主要步骤：
(1000)微波指向引导天线捕获入射波束相对角度指向信息。具体方式如下：
(1001)微波指向引导天线发射微波波束，并接受角度覆盖范围内的微波波束；
(1002)待微波指向引导天线接收到入射的微波波束时；
(1003)通过解算得到入射波束的相对角度指向信息。当角度范围内未接收到微波波束时；
(1004)微波指向引导天线向光学天线指向控制设备发出信号，光学天线指向控制设备控制光学天线通过转动等方式改变微波指向引导天线的波束覆盖范围。
(2000)光学天线光束初始指向引导。具体方式如下：
(2001)微波指向引导天线解算得到的入射波束的相对角度指向信息输入光学天线指向控制设备，完成通信目标平台的相对角度位置信息解算；
(2002)光学天线指向控制设备将控制光学天线转动的控制信号传输进光学天线，完成光束初始指向的引导。
(3000)光学天线光束捕获跟踪。具体方式如下：
(3001)光学天线在完成光束初始指向引导后，通过伺服结构控制光学天线在不确定区范围内扫描捕获；
(3002)通过光学天线中的阵列探测单元接收入射的光束能量，完成光束捕获功能；
(3003)通过解算得到精确的角度指向信息，维持光束指向跟踪功能。
总之，本发明提出的微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法不依赖外部辅助定位跟踪***，可以实现必要辅助引导设备的集成化设计，其采用集成化的微波指向引导天线辅助实现光学天线光束指向引导控制功能，无需外部引导信息接口，能够实现独立自主的无线光链路建立能力。

Claims (5)

1.一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***，其特征在于，包括光学天线、微波指向引导天线、光学天线指向控制设备；微波指向引导天线在结构上与光学天线固定在一起，光学天线指向控制设备通过电气接口与光学天线及微波指向引导天线连接；
其中，光学天线对用于建立无线光链路的光束进行发射和接收，并解算光束的角度信息；
微波指向引导天线用于实现微波波束的发射和接收，并解算微波波束的角度信息；
光学天线指向控制设备接收光学天线和微波指向引导天线的角度信息，通过解算得到相对角度指向信息，并通过电气接口对光学天线进行指向引导控制；
所述的光学天线包括镜头结构、光发射和接收结构、伺服结构、光学天线控制结构以及壳体；
其中，镜头结构为透射式或反射式光学结构；
光发射和接收结构采用相干或非相干光源作为发射源，采用四象限探测器或CMOS阵列探测单元或CCD阵列探测单元接收并判断光束的相对角度信息；
伺服结构通过光学天线控制结构对发射光束和接收光束的指向进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***，其特征在于，所述的微波指向引导天线包括微波天线结构、微波信号发射和接收结构以及微波波束角度测量模块；
其中，微波天线结构采用单独或多个或阵列天线形式；
微波指向引导天线安装在光学天线的壳体或镜头结构上，跟随光学天线一起转动。
3.一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法，其特征在于，使用如权利要求1-2中任一项所述的微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***进行微波辅助无线光链路捕获跟踪对准，包括以下步骤：
步骤1，微波指向引导天线捕获入射波束的相对角度指向信息；具体方式为：
微波指向引导天线发射微波波束，并接受波束覆盖范围内的微波波束；若在波束覆盖范围内未接收到微波波束，则微波指向引导天线向光学天线指向控制设备发出信号，光学天线指向控制设备控制光学天线转动，改变微波指向引导天线的波束覆盖范围；待微波指向引导天线接收到入射的微波波束时，通过解算得到入射波束的相对角度指向信息；
步骤2，光学天线进行光束初始指向引导；
步骤3，光学天线对光束进行捕获跟踪。
4.根据权利要求3所述的一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法，其特征在于，步骤2的具体方式为：
微波指向引导天线将解算得到的入射波束的相对角度指向信息输入给光学天线指向控制设备，完成通信目标平台的相对角度位置信息解算；光学天线指向控制设备将控制光学天线转动的控制信号传输进光学天线，完成光束初始指向的引导。
5.根据权利要求4所述的一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准方法，其特征在于，步骤3的具体方式为：
光学天线在完成光束初始指向引导后，通过伺服结构控制光学天线在不确定区范围内扫描捕获，接收入射的光束能量，完成光束捕获，并解算得到精确的角度指向信息，维持光束指向跟踪。
CN202111215245.2A 2021-10-19 2021-10-19 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法 Active CN113904721B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111215245.2A CN113904721B (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111215245.2A CN113904721B (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113904721A CN113904721A (zh) 2022-01-07
CN113904721B true CN113904721B (zh) 2022-11-11

Family

ID=79192750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111215245.2A Active CN113904721B (zh) 2021-10-19 2021-10-19 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113904721B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115359944B (zh) * 2022-10-20 2023-02-28 泉州师范学院 一种实现任意空间指向光链焦场的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205248449U (zh) * 2015-12-28 2016-05-18 成都六九一四科技有限公司 毫米波双天线自动对准装置
CN205484786U (zh) * 2015-09-14 2016-08-17 长沙普德利生科技有限公司 双天线雷达测速传感模块
CN107317593A (zh) * 2017-06-21 2017-11-03 中国科学院半导体研究所 双链路通信接收***
CN209526212U (zh) * 2019-03-20 2019-10-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种微波与光学一体化复合天线

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7142169B1 (en) * 2005-10-31 2006-11-28 Lemke James U Apparatus and method for control of a precisely positionable high gain microwave antenna
US20120068880A1 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 Raytheon Company System and Method for Dual-Band Antenna Pointing, Acquisition, And Tracking
US9716315B2 (en) * 2013-03-15 2017-07-25 Gigpeak, Inc. Automatic high-resolution adaptive beam-steering
CN103762998B (zh) * 2013-10-22 2016-06-22 长春理工大学 大视场共天线混合微波和激光无线通信装置
FR3050577B1 (fr) * 2016-04-22 2020-08-14 Thales Sa Systeme de deflexion et de pointage d'un faisceau hyperfrequence
CN107819187B (zh) * 2016-09-13 2021-07-30 美国西北仪器公司 用于微波天线的对准装置、微波天线及对准方法
CN106569206B (zh) * 2016-11-15 2019-03-08 上海无线电设备研究所 一种基于微波光学复合的目标探测方法
CN106597393B (zh) * 2016-12-02 2019-06-14 上海无线电设备研究所 一种星载微波光学复合跟瞄雷达在轨标定***和方法
CN108152787B (zh) * 2017-10-25 2021-07-06 上海卫星工程研究所 用于精确获取卫星雷达天线波束指向的方法
US10763966B1 (en) * 2019-03-25 2020-09-01 Otago Innovation Limited Data communications system using an optical antenna
US10686523B1 (en) * 2019-05-22 2020-06-16 Raytheon Company Co-boresighted optical and RF phased array and photonic integrated circuit
CN110233665B (zh) * 2019-05-28 2022-04-12 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 射频/激光协同快速捕获跟踪对准方法
CN111464237A (zh) * 2020-04-17 2020-07-28 哈尔滨天陆智成光电科技有限责任公司 一种微波光信号无线激光传输装置及传输方法
CN111934743B (zh) * 2020-07-23 2022-06-03 上海卫星工程研究所 全向动态微波激光复合体制星间链路建链方法
CN112134019A (zh) * 2020-09-25 2020-12-25 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种微波光学一体化天线混合跟踪***

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN205484786U (zh) * 2015-09-14 2016-08-17 长沙普德利生科技有限公司 双天线雷达测速传感模块
CN205248449U (zh) * 2015-12-28 2016-05-18 成都六九一四科技有限公司 毫米波双天线自动对准装置
CN107317593A (zh) * 2017-06-21 2017-11-03 中国科学院半导体研究所 双链路通信接收***
CN209526212U (zh) * 2019-03-20 2019-10-22 中国电子科技集团公司第五十四研究所 一种微波与光学一体化复合天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Research on novel multi-layer and multi-polarized slot-coupling planar antenna array;Zhang Hou等;《Journal of Systems Engineering and Electronics》;20090430;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113904721A (zh) 2022-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4729104B2 (ja) レーザ通信のための捕捉、指示、および追跡アーキテクチャ
JP3859335B2 (ja) 光通信装置および光通信システム
CN110233664B (zh) 一种无线光通信的跟瞄控制***及跟瞄控制方法
EP2456099B1 (en) Capturing device, capturing method, and capturing program
CN110233665B (zh) 射频/激光协同快速捕获跟踪对准方法
CN1777064B (zh) 卫星激光通信端机
US8160452B1 (en) Rapid acquisition, pointing and tracking optical system for free space optical communications
US7612329B2 (en) Apparatus and method for free space optical communications beam steering without gimbals
CN110739994B (zh) 一种自由空间光通信链路建立方法
US7612317B2 (en) Beam steering for optical target identification and tracking without gimbals or scanning mirrors
JP4581111B2 (ja) 光空間通信装置
CN113904721B (zh) 一种微波辅助无线光链路捕获跟踪对准***及方法
CN109067452A (zh) 一种无人机中继激光通信***
US11005565B1 (en) Free space optical communication terminal with wavelength dependent optic
CN1777063B (zh) 卫星激光通信端机的捕获***
CN114221702B (zh) 一种基于激光相控阵的全固态空间激光通信终端
CN116429375A (zh) 一种光电轴指向一致性标校方法
CN102185652A (zh) 无线激光通信传输方法及***
KR20210059314A (ko) 타겟의 초기 위치 감지 기능을 구비한 다변측량 레이저 추적 장치 및 추적 방법
CN110401483B (zh) 一种激光通信装置及方法
CN117155469A (zh) 激光终端的光轴标校方法、装置及激光终端
CN112994794B (zh) 一种针对空间光通信终端的地面验证***、方法及装置
CN112769480B (zh) 一种超大视场角的空间激光至光纤耦合装置及应用方法
CN113364545A (zh) 卫星激光通信终端跟踪精度的地面测试装置及测试方法
JP6000789B2 (ja) ロボットシステム及び無線カメラ装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant