空间目标测距成像通信一体化系统技术方案

空间目标测距成像通信一体化系统，属于光学仪器技术领域，包括成像跟踪分系统、测距分系统、粗跟踪系统、精跟踪系统、通信系统以及天线分系统；所述天线分系统包括旋转分光镜以及折反混合卡塞格林光学系统；所述折反混合卡塞格林光学系统包括主镜、次镜以及准直透镜组，所述主镜镀反射膜；所述次镜为有曲率的光学透镜，透镜的后表面镀膜后，成像光束400nm～700nm波段50％透过，50％反射，其他波段全部反射；旋转分光镜与折反混合卡塞格林光学系统共光轴。本发明专利技术可实现同时三种功能，对空间非合作目标进行测距成像并与己方目标进行通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学仪器
，特别是涉及到一种空间目标测距成像通信一体化系统。
技术介绍
近年来，随着应用要求的不断提高，对系统的集成性、功能的多元化的需求也日益紧迫。原来的激光通信、激光测距、成像探测的单一功能已经不能满足人类发展的需要，因此，向激光测距和成像、通信相结合的多功能化“三合一”技术发展是必然趋势。美国的X2000项目是激光通信测距一体化最典型的例子。X2000飞行终端是一个多功能仪器，不仅能完成双向通信，还具有双向激光测距、科学成像和激光高度计等功能。JPL实验室为小型飞行器提出激光通信和空间成像一体化(ACLAIM)的设计方案。激光通信天线和空间相机共用一个前置望远镜，利用探测器阵列作为ATP和成像接收。西安504也采用异步应答进行激光测距通信一体化技术。因此现有技术当中需要一种新型的技术方案来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种空间目标测距成像通信一体化系统，可实现同时三种功能，对空间非合作目标进行测距成像并与己方目标进行通信。空间目标测距成像通信一体化系统，其特征是：包括成像跟踪分系统、测距分系统、粗跟踪系统、精跟踪系统、通信系统以及天线分系统；所述成像跟踪分系统包括分光片Ⅰ、半反半透镜Ⅰ、偏振光谱成像单元、数据融合单元、跟踪单元以及跟踪转台，所述分光片Ⅰ与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅰ与水平方向逆时针旋转45°角设置；分光片Ⅰ与半反半透镜Ⅰ相互平行且共光轴；所述偏振光谱成像单元的探测器接收方向与跟踪单元的探测器接收方向相垂直；所述测距分系统包括分光片Ⅱ、半反半透镜Ⅱ、测距发射模块、测距接收模块以及测距处理模块，所述分光片Ⅱ与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅱ与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅱ和半反半透镜Ⅱ相互平行且共光轴；所述测距发射模块的探测器接收方向与测距接收模块的探测器接收方向相垂直；所述粗跟踪系统包括分光片Ⅲ、半反半透镜Ⅲ、粗跟踪发射模块以及粗跟踪接收模块，所述分光片Ⅲ与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅲ与水平方向顺时针旋转45°设置；分光片Ⅲ和半反半透镜Ⅲ相互垂直且共光轴；所述粗跟踪发射模块的探测器接收方向与粗跟踪接收模块的探测器接收方向相垂直；所述精跟踪分系统包括振镜、分光片Ⅳ、分光片Ⅴ、精跟踪发射模块以及精跟踪接收模块，所述振镜与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述分光片Ⅳ与水平方向顺时针旋转45°角设置；振镜与分光片Ⅳ相互平行且共光轴；所述分光片Ⅴ与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅴ与分光片Ⅳ相互垂直且共光轴；所述精跟踪发射模块的探测器接收方向与精跟踪接收模块的探测器接收方向相互垂直；所述通信分系统包括分光片Ⅵ、通信发射模块以及通信接收模块，所述分光片Ⅵ与水平方向顺时针旋转45°角设置，分光片Ⅵ与分光片Ⅳ相互平行且共光轴；通信发射模块的探测器接收方向与通信接收模块的探测器接收方向相互垂直；所述天线分系统包括旋转分光镜以及折反混合卡塞格林光学系统；所述折反混合卡塞格林光学系统包括主镜、次镜以及准直透镜组，所述主镜镀反射膜；所述次镜为有曲率的光学透镜，透镜的后表面镀膜后，成像光束400nm～700nm波段50％透过，50％反射，其他波段全部反射；旋转分光镜与折反混合卡塞格林光学系统共光轴。所述分光片Ⅰ上镀400nm～700nm波段全反射膜，半反半透镜Ⅰ上镀有透过率和反射率均为50％的膜。所述分光片Ⅱ上镀1064nm波长全部反射膜，其他波段光束全部透过分光片Ⅱ，半反半透镜Ⅱ镀有透过率和反射率均为50％的膜。所述分光片Ⅲ上镀800nm～820nm波段全部反射膜，其他波段光束全部透过分光片Ⅲ，半反半透镜Ⅲ镀有透过率和反射率均为50％的膜。所述分光片Ⅳ上镀1545nm～1555nm波段全部反射、1555nm～1565nm波段全部透射膜；分光片Ⅴ上镀1545nm波长全部透射、1555nm波长全部反射膜。所述分光片Ⅵ上镀1565nm波长全部透射、1575nm波长全部反射膜。所述旋转分光镜上镀400nm～700nm波段和1064波长全部透射膜，其他波段光束经旋转分光镜全部反射。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：一种空间目标测距成像通信一体化系统，可实现同时三种功能，对空间非合作目标进行测距成像并与己方目标进行通信。同时可利用单个口径同时实现测距成像以及通信的功能。附图说明以下结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的说明：图1为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统结构示意框图。图2为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的成像跟踪分系统结构示意图。图3为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的测距分系统结构示意图。图4为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的粗跟踪分系统结构示意图。图5为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的精跟踪分系统结构示意图。图6为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的通信分系统结构示意图。图7为本专利技术空间目标测距成像通信一体化系统的天线分系统结构示意图。图中1-成像跟踪分系统、2-测距分系统、3-粗跟踪系统、4-精跟踪系统、5-通信系统、6-天线分系统、101-分光片Ⅰ、102-半反半透镜Ⅰ、103-偏振光谱成像单元、104-数据融合单元、105-跟踪单元、106-跟踪转台、201-分光片Ⅱ、202-半反半透镜Ⅱ、203-测距发射模块、204-测距接收模块、205-测距处理模块、301-分光片Ⅲ、302-半反半透镜Ⅲ、303-粗跟踪发射模块、304-粗跟踪接收模块、401-振镜、402-分光片Ⅳ、403-分光片Ⅴ、404-精跟踪发射模块、405-精跟踪接收模块、501-分光片Ⅵ、502-通信发射模块、503-通信接收模块、601-旋转分光镜、602-折反混合卡塞格林光学系统、603-主镜、604-次镜、605-准直透镜组。具体实施方式空间目标测距成像通信一体化系统，如图1所示，该系统由成像跟踪分系统1、测距分系统2、粗跟踪系统3、精跟踪系统4、通信系统5和天线分系统6组成，并且成像跟踪分系统1、测距分系统2、粗跟踪分系统3、精跟踪分系统4、通信分系统5共用一个天线分系统6。如图2所示，成像跟踪分系统1由一个分光片Ⅰ101、一个半反半透镜Ⅰ102、一个偏振光谱成像单元103、一个数据融合单元104、一个跟踪单元105和一个跟踪转台106组成，其中，分光片Ⅰ101上镀膜，400nm～700nm波段全部反射，其他波段全部透过，半反半透镜Ⅰ102上镀膜，透过率与反射率均为50％。分光片Ⅰ101和半反半透镜Ⅰ102均与水平逆时针旋转倾斜45°放置，并且分光片Ⅰ101和半反半透镜Ⅰ102彼此平行且共光轴；偏振光谱成像单元103与跟踪单元105的探测器接收方向相互垂直。如图3所示，测距分系统2由一个分光片Ⅱ201、一个半反半透镜Ⅱ202、一个测距发射模块203、一个测距接收模块204和一个测距处理模块205组成。其中，分光片Ⅱ201上镀膜，1064nm波长全部反射，其他波长全部透过，半反半透镜Ⅱ202上镀膜，透过率与反射率均为50％。分光片Ⅱ201和半反半透镜Ⅱ202均与水平逆时针旋转倾斜45°放置，并且分光片Ⅱ201和半反半透镜Ⅱ202彼此平行且共光轴。测距发射模块2本文档来自技高网...

【技术保护点】
空间目标测距成像通信一体化系统，其特征是：包括成像跟踪分系统(1)、测距分系统(2)、粗跟踪系统(3)、精跟踪系统(4)通信系统(5)以及天线分系统(6)；所述成像跟踪分系统(1)包括分光片Ⅰ(101)、半反半透镜Ⅰ(102)、偏振光谱成像单元(103)、数据融合单元(104)、跟踪单元(105)以及跟踪转台(106)，所述分光片Ⅰ(101)与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅰ(102)与水平方向逆时针旋转45°角设置；分光片Ⅰ(101)与半反半透镜Ⅰ(102)相互平行且共光轴；所述偏振光谱成像单元(103)的探测器接收方向与跟踪单元(105)的探测器接收方向相垂直；所述测距分系统(2)包括分光片Ⅱ(201)、半反半透镜Ⅱ(202)、测距发射模块(203)、测距接收模块(204)以及测距处理模块(205)，所述分光片Ⅱ(201)与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅱ(202)与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅱ(201)和半反半透镜Ⅱ(202)相互平行且共光轴；所述测距发射模块(203)的探测器接收方向与测距接收模块(204)的探测器接收方向相垂直；所述粗跟踪系统(3)包括分光片Ⅲ(301)、半反半透镜Ⅲ(302)、粗跟踪发射模块(303)以及粗跟踪接收模块(304)，所述分光片Ⅲ(301)与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅲ(302)与水平方向顺时针旋转45°设置；分光片Ⅲ(301)和半反半透镜Ⅲ(302)相互垂直且共光轴；所述粗跟踪发射模块(303)的探测器接收方向与粗跟踪接收模块(304)的探测器接收方向相垂直；所述精跟踪分系统(4)包括振镜(401)、分光片Ⅳ(402)、分光片Ⅴ(403)、精跟踪发射模块(404)以及精跟踪接收模块(405)，所述振镜(401)与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述分光片Ⅳ(402)与水平方向顺时针旋转45°角设置；振镜(401)与分光片Ⅳ(402)相互平行且共光轴；所述分光片Ⅴ(403)与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅴ(403)与分光片Ⅳ(402)相互垂直且共光轴；所述精跟踪发射模块(404)的探测器接收方向与精跟踪接收模块(405)的探测器接收方向相互垂直；所述通信分系统(5)包括分光片Ⅵ(501)、通信发射模块(502)以及通信接收模块(503)，所述分光片Ⅵ(501)与水平方向顺时针旋转45°角设置，分光片Ⅵ(501)与分光片Ⅳ(402)相互平行且共光轴；通信发射模块(502)的探测器接收方向与通信接收模块(503)的探测器接收方向相互垂直；所述天线分系统(6)包括旋转分光镜(601)以及折反混合卡塞格林光学系统(602)；所述折反混合卡塞格林光学系统(602)包括主镜(603)、次镜(604)以及准直透镜组(605)，所述主镜(603)镀反射膜；所述次镜(604)为有曲率的光学透镜，透镜的后表面镀膜后，成像光束400nm～700nm波段50％透过，50％反射，其他波段全部反射；旋转分光镜(601)与折反混合卡塞格林光学系统(602)共光轴。...

【技术特征摘要】
1.空间目标测距成像通信一体化系统，其特征是：包括成像跟踪分系统(1)、测距分系统(2)、粗跟踪系统(3)、精跟踪系统(4)通信系统(5)以及天线分系统(6)；所述成像跟踪分系统(1)包括分光片Ⅰ(101)、半反半透镜Ⅰ(102)、偏振光谱成像单元(103)、数据融合单元(104)、跟踪单元(105)以及跟踪转台(106)，所述分光片Ⅰ(101)与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅰ(102)与水平方向逆时针旋转45°角设置；分光片Ⅰ(101)与半反半透镜Ⅰ(102)相互平行且共光轴；所述偏振光谱成像单元(103)的探测器接收方向与跟踪单元(105)的探测器接收方向相垂直；所述测距分系统(2)包括分光片Ⅱ(201)、半反半透镜Ⅱ(202)、测距发射模块(203)、测距接收模块(204)以及测距处理模块(205)，所述分光片Ⅱ(201)与水平方向逆时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅱ(202)与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅱ(201)和半反半透镜Ⅱ(202)相互平行且共光轴；所述测距发射模块(203)的探测器接收方向与测距接收模块(204)的探测器接收方向相垂直；所述粗跟踪系统(3)包括分光片Ⅲ(301)、半反半透镜Ⅲ(302)、粗跟踪发射模块(303)以及粗跟踪接收模块(304)，所述分光片Ⅲ(301)与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述半反半透镜Ⅲ(302)与水平方向顺时针旋转45°设置；分光片Ⅲ(301)和半反半透镜Ⅲ(302)相互垂直且共光轴；所述粗跟踪发射模块(303)的探测器接收方向与粗跟踪接收模块(304)的探测器接收方向相垂直；所述精跟踪分系统(4)包括振镜(401)、分光片Ⅳ(402)、分光片Ⅴ(403)、精跟踪发射模块(404)以及精跟踪接收模块(405)，所述振镜(401)与水平方向顺时针旋转45°角设置；所述分光片Ⅳ(402)与水平方向顺时针旋转45°角设置；振镜(401)与分光片Ⅳ(402)相互平行且共光轴；所述分光片Ⅴ(403)与水平方向逆时针旋转45°设置；分光片Ⅴ(403)与分光片Ⅳ(402)相互垂直且共光轴；所述精跟踪发射模块(404)的探测器接收方向与精跟踪接收模块(405)的探测器接收方向相互垂直；所述通信分系...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜会林，张雅琳，付强，王超，韩龙，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22