机载激光通信设备及其控制方法技术

技术编号:15517670 阅读:130 留言:0更新日期:2017-06-04 08:11
一种机载激光通信设备及其控制方法,信标光和信源光两种光源通过同一个接收天线进行接收,之后经过分离、处理后传输给控制模块,通过接收到的信标光和信源光信号调整设备的俯仰和方位角度,进行信号的跟踪,反馈的信标光和信源光信号通过两个不同的发射端分别发射出去,由此保证双方信号的交换工作。解决了现有技术中存在的通信速率、图像分辨率不能满足要求,且不能同时保证宽覆盖和实时传输的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
机载激光通信设备及其控制方法
本专利技术创造涉及一种通信设备及其控制方法,尤其是一种机载激光通信设备及其控制方法。
技术介绍
未来战争的主战场将是太空、临近空间、航空、地面、海洋的立体空间,越来越多的国家认识到和掌握空间对打赢未来战争的重要性。目前的航空、航天等侦察平台正向高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和多传感器复合侦察等方向发展,迫切需要将海量原始数据以无损方式从侦察平台直接传输或中继传输至指控终端,满足现代军事实时性的要求。当前的主要通信模式是射频通信,其传输速率远远满足不了通信速率要求,不得不采取数据压缩技术,虽然可以保证实时传输,但是图像压缩将引起图像分辨率的降低;另外可以进行大容量存储器缓冲模式进行数据传输,但虽然可以保证局部区域的空间分辨率,但是不能保证宽覆盖和实时传输),从而制约了信息化水平的整体提高。虽然射频通信速率也在不断提高,但是由于在理论上其通信带宽受取限制,其通信速率已经接近极限。
技术实现思路
为了解决上述技术问题,本专利技术创造提供了一种机载激光通信设备及其控制方法,信标光和信源光两种光源通过同一个接收天线进行接收,之后经过分离、处理后传输给控制模块,通过接收到的信标光和信源光信号调整设备的俯仰和方位角度,进行信号的跟踪,反馈的信标光和信源光信号通过两个不同的发射端分别发射出去,由此保证双方信号的交换工作。解决了现有技术中存在的通信速率、图像分辨率不能满足要求,且不能同时保证宽覆盖和实时传输的技术问题。为了实现上述目的,本专利技术创造采用的技术方案是:机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其特征在于:所述的舱外部分包括有壳体,壳体上的整流罩,在壳体内,整流罩对应位置处安装有光学平台,光学平台通过俯仰轴连接在二维常平台上,实现光学平台的俯仰转动;二维常平台通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构,实现外壳、二维常平台与光学平台的同步平面转动;光学平台上安装有可见光相机、接收天线、发射天线和红外照相机;所述的电子处理模块主要包括有通信天线电路,和操控台电路;通信天线电路中,信源光接收模块和信标光接收模块将接收到的光信号传输到操控台电路中进行分析处理,信源光发射模块和信标光发射模块将接收处理后的光信号发射出去,由此完成双方的精准对准;俯仰轴系和方位轴系接收操控台电路的信号输出,并通过接收信号控制电机转动,调整设备对准位置;操控台电路中设置有与通信天线电路连接的通信处理单元、与通信处理单元连接的主控单元,主控单元中包括有与上位机连接的人机交换单元和进行控制的外部操纵杆。所述的光学平台中通过接收天线同时接收信标光和信源光信号,通过滤波器过滤后,通过分光镜分光,之后将信号分别通过设置的粗捕获探测器或精跟踪探测器输出到通信天线电路中的信源光接收模块和信标光接收模块中。所述的壳体上部设置有阻尼隔振,用于进行被动隔振处理。所述的通信天线电路中设置有方位轴陀螺和俯仰轴陀螺,作为消除系统抖动影响。一种机载激光通信设备的控制方法,其特征在于:1)、信号的接收:1a)、使用同一个光学的接收天线同时接收对方终端发射的信源光和信标光;1b)、在接收天线后端中继光路部分通过滤波器经过滤波,之后通过快速倾斜镜将光信号反射到分光镜中,进行信源光和信标光分离;1c)、分离后的信源光通过滤波器后传输到通信源光探测器中,通信源光探测器将捕捉到的光信号上传至通信天线电路中的信源光接收模块中,进行数据调节处理后上传到操控台电路,进行处理;分离后的信标光通过滤波器后,一部分的信标光通过分光片传至粗对准探测器,之后通过通信天线电路上传至操控台电路进行粗对准分析控制,另一部分的信标光通过分光片传至精跟踪探测器,之后通过通信天线电路上传至操控台电路进行精对准分析控制;2)、设备调整:接收到的光信号传输到通信源光探测器中,通信源光探测器将捕捉到的光信号上传操控台电路,回馈的信息至通信天线电路中的俯仰轴系和方位轴系进行控制,并将控制调整信号输出,从而调整接收设备俯仰角度和方位角度,对信号进行实时跟踪,保证双方的信标光和信源光能够实时收发畅通;3)、信号的发射:信标光和信源光分别进行发射,输出的信源光首先经过强度调制并放大,然后用中继光学系统准直扩束,再通过快速倾斜镜反射后,采用无焦望远镜进行发射;信号光则直接进行准直扩束并发射。本专利技术创造的有益效果在于:(1)系统应实现多种复杂大气条件下的稳定、可靠通信,高保密性,高的抗干扰能力,具有全双工通信能力。(2)采用自适应光学技术、合理的控制技术削弱天气因素对通信系统的影响。(3)将光学平台在扫描过程中的光学瞄准误差降低到最小,同时也将外部气动流的干扰降低到最小。(4)采用以宽带、低漂移的速率陀螺为核心器件的主动视轴稳定系统,对低频、大幅度扰动进行有效抑制。(5)为实现高精度动态跟踪,采用粗精复合轴ATP跟踪技术。粗跟踪环具有较大的视场和较低的伺服带宽,以实现快速捕获和稳定粗跟踪;精跟踪环具有较小的动态范围、较高的伺服带宽和高跟踪精度,以保证快速和高精度的对准和跟踪。附图说明图1:为本专利技术结构示意图。图2:为本专利技术光学平台工作原理图。图3:为本专利技术处理通信系统工作原理图。图4:为本专利技术通信天线电路原理图。图5:为本专利技术操控台电路原理图。具体实施方式机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其结构为:所述的舱外部分包括有壳体,壳体上的整流罩1,在壳体内,整流罩1对应位置处安装有光学平台4,光学平台4通过俯仰轴连接在二维常平台6上,实现光学平台4的俯仰转动;二维常平台6通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构,实现外壳、二维常平台6与光学平台4的同步平面转动;光学平台4上安装有可见光相机5、接收天线3、发射天线2和红外照相机10。具体的,舱外部分还设置有伺服转塔7,使吊舱能够进行方位旋转和俯仰旋转,可实现系统跟瞄和光学信号收发功能,在机舱升降装配面9和伺服转塔7之间设置有阻尼隔振8,用于进行被动隔振处理。所述的电子处理模块主要包括有通信天线电路12,和操控台电路11。通信天线电路12中包括有方位轴系模块、俯仰轴系模块、信源光接收模块、信源光发射模块、信标光接收模块,信标光发射模块。通信天线电路12中,信源光接收模块和信标光接收模块将接收到的光信号传输到操控台电路11中进行分析处理,信源光发射模块和信标光发射模块将接收处理后的光信号发射出去,由此完成双方的精准对准;方位轴系和俯仰轴系接收操控台电路11的信号输出,并通过接收信号控制电机转动,调整设备对准位置。方位轴系模块中包括有左限位开关、右限位开关、止动器、方位电机和方位旋变器,其中左右限位开关控制旋转轴运动的左右极限位置,当已经转动到极限位置时通过方位轴系模块向上传输信息,并停止转动,方位电机接收通信天线电路12接收到的操控台电路11信息,带动方位轴的转动。俯仰轴系模块中包括有上限位开关、下限位开关、俯仰电机和俯仰旋变器,其中上下限位开关控制旋转轴运动的上下极限位置,当已经转动到极限位置时通过俯仰轴系模块向上传输信息,并停止转动,俯仰电机接收通信天线电路12接收到的操控台电路11信息,带动俯仰轴的转动。信源光接收模块将接收到的本文档来自技高网...
机载激光通信设备及其控制方法

【技术保护点】
机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其特征在于:所述的舱外部分包括有壳体,壳体上的整流罩(1),在壳体内,整流罩(1)对应位置处安装有光学平台(4),光学平台(4)通过俯仰轴连接在二维常平台(6)上,实现光学平台(4)的俯仰转动;二维常平台(6)通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构,实现外壳、二维常平台(6)与光学平台(4)的同步平面转动;光学平台(4)上安装有可见光相机(5)、接收天线(3)、发射天线(2)和红外照相机(10);所述的电子处理模块主要包括有通信天线电路(12),和操控台电路(11);通信天线电路(12)中,信源光接收模块和信标光接收模块将接收到的光信号传输到操控台电路(11)中进行分析处理,信源光发射模块和信标光发射模块将接收处理后的光信号发射出去,由此完成双方的精准对准;俯仰轴系和方位轴系接收操控台电路(11)的信号输出,并通过接收信号控制电机转动,调整设备对准位置;操控台电路(11)中设置有与通信天线电路(12)连接的通信处理单元、与通信处理单元连接的主控单元,主控单元中包括有与上位机连接的人机交换单元和进行控制的外部操纵杆。...

【技术特征摘要】
1.机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其特征在于:所述的舱外部分包括有壳体,壳体上的整流罩(1),在壳体内,整流罩(1)对应位置处安装有光学平台(4),光学平台(4)通过俯仰轴连接在二维常平台(6)上,实现光学平台(4)的俯仰转动;二维常平台(6)通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构,实现外壳、二维常平台(6)与光学平台(4)的同步平面转动;光学平台(4)上安装有可见光相机(5)、接收天线(3)、发射天线(2)和红外照相机(10);所述的电子处理模块主要包括有通信天线电路(12),和操控台电路(11);通信天线电路(12)中,信源光接收模块和信标光接收模块将接收到的光信号传输到操控台电路(11)中进行分析处理,信源光发射模块和信标光发射模块将接收处理后的光信号发射出去,由此完成双方的精准对准;俯仰轴系和方位轴系接收操控台电路(11)的信号输出,并通过接收信号控制电机转动,调整设备对准位置;操控台电路(11)中设置有与通信天线电路(12)连接的通信处理单元、与通信处理单元连接的主控单元,主控单元中包括有与上位机连接的人机交换单元和进行控制的外部操纵杆。2.根据权利要求1所述的机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其特征在于:所述的光学平台(4)中通过接收天线(2)同时接收信标光和信源光信号,通过滤波器过滤后,通过分光镜分光,之后将信号分别通过设置的粗捕获探测器或精跟踪探测器输出到通信天线电路(12)中的信源光接收模块和信标光接收模块中。3.根据权利要求1所述的机载激光通信设备,包括有舱内和舱外两部分,舱内为系统的电子处理模块,舱外为光机检测和伺服系统,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵忠义
申请(专利权)人:辽宁工业大学
类型:发明
国别省市:辽宁,21

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