空间光通信发射端、接收端、系统和方法技术方案

本公开提供了一种空间光通信发射端、接收端、系统和方法，其系统包括：包括发射端，所述发射端包括：微波接收模块、控制模块、标记光模块、合束模块和准直扫描模块，控制模块分析微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块产生标记光信号，通过合束模块混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块对合束模块输出的激光信号进行准直，接收控制模块的控制指令，控制准直扫描模块输出的激光信号的输出方向。本公开相较于常规空间光通信系统，结构更加简单，体积功耗可以进一步缩小，同时本公开具有连续锁定能力，可以更加方便的应用于移动设备上。

Transmitter, Receiver, System and Method of Space Optical Communication

The present disclosure provides a space optical communication transmitter, receiver, system and system. The system includes a transmitter, which includes a microwave receiving module, a control module, a marker optical module, a beam combining module and a collimation scanning module. The control module analyses the signal intensity information of the microwave signal received by the microwave receiving module, and generates control instructions. The laser signal is generated by mixing the data optical signal and the labeled optical signal through the beam combining module, and the laser signal is output. The collimation scanning module collimates the laser signal output by the beam combining module, receives the control instructions of the control module, and controls the output direction of the laser signal output by the collimation scanning module. Compared with conventional space optical communication systems, the present disclosure has simpler structure, smaller volume power consumption, and continuous locking capability, and can be more convenient to be applied to mobile devices.

【技术实现步骤摘要】
空间光通信发射端、接收端、系统和方法
本公开涉及空间光通信领域，尤其涉及一种自锁定自跟踪全光透传的空间光通信系统和方法。
技术介绍
空间光通信技术自从上世纪三十年代提出以来，持续受到国内外通信领域学者关注。作为一种无线通信技术，空间光通信相较于微波通信，具有带宽高、保密性和安全性好、不占用频谱资源等优点，有望成为人类社会未来无线通信领域的核心技术。然而，现有空间光通信设备要求极高的对准精度，常规发射机和接收机只有极小的窗口角度，在通信建立阶段，需要使用不同发散角度度信标光进行预对准，因而系统结构复杂，体积庞大。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种空间光通信发射端、接收端、系统和方法，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种空间光通信发射端，包括：微波接收模块，用于接收微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控制所述激光信号的输出方向。在本公开的一些实施例中，所述准直扫描模块输出的激光信号的输出方向为发射机窗口角度范围内任意角度。在本公开的一些实施例中，所述标记光信号的波长与所述数据光信号波长不相同。在本公开的一些实施例中，所述标记光信号携带数据信息。根据本公开的一个方面，提供了一种空间光通信接收端，包括：广角接收模块，用于广角接收激光信号；分束模块，用于将所述广角接收模块接收的激光信号分离标记为标记光信号和数据光信号；分析模块，用于接收通过所述分束模块分离标记的标记光信号，并分析所述标记光信号的信号强度信息；微波发射模块，用于将通过所述分析模块得到的信号强度信息以微波信号输出。根据本公开的一个方面，提供了一种自锁定自跟踪全光透传空间光通信系统，包括：发射端和接收端；所述发射端包括：微波接收模块，用于接收所述接收端提供的微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的所述接收端提供的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控制所述准直扫描模块输出的激光信号的输出方向；所述接收端包括：广角接收模块，用于广角接收所述发射端输出的激光信号；分束模块，用于将所述广角接收模块接收的激光信号分离标记为标记光信号和数据光信号；分析模块，用于接收通过所述分束模块分离标记的标记光信号，并分析所述标记光信号的信号强度信息；微波发射模块，用于将通过所述分析模块得到的信号强度信息以微波信号输出至所述发射端。在本公开的一些实施例中，所述准直扫描模块选用二维扫描设备，包括机械反射式扫描振镜、微机电扫描振镜、旋转双棱镜中任一种。根据本公开的一个方面，提供了一种自锁定自跟踪的空间光通信方法，包括：步骤S100：发射端在任一区域连续扫描发射激光信号搜索接收端位置，直至接收端接收到激光信号，经过分束模块将激光信号分离标记为标记光信号和数据光信号，再经过分析模块对标记光信号的信号强度信息进行分析，判断接收到的数据信息和信号强度是否正确，若正确则接收端将信号强度信息通过微波发射模块向发射端发射微波信号，发射端根据接收到的微波信号和信号强度信息，确定接收端的位置；若不正确则重复步骤100；步骤S200：发射端确定接收端的位置区域后，发射端向接收端旋转扫描发射激光信号，使激光信号的信号光斑最强点围绕接收端按照圆形和/或多边形路径旋转；同时接收端通过分析模块对接收的激光信号的光强度信息进行分析并通过微波发射模块向发射端发射微波信号。在本公开的一些实施例中，所述步骤S200中路径的直径小于信号光斑的直径。在本公开的一些实施例中，所述步骤S200中，当接收端某一时刻收到的信号强度信息大于其他时刻，接收端不在路径圆中央，发射端需要调整发射方向，重新将接收端位置设为路径圆中心，实现对接收端位置锁定。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开空间光通信发射端、接收端、系统和方法至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：(1)本公开无需再设置信标光收发装置，系统得到简化的同时系统的重量和体积均有效降低。(2)本公开通过单一的收发系统实现跟踪锁钉，降低光通信链路中断概率，光通信链路稳定性得到提高。(3)本公开具有更高的通信带宽。(4)本公开具有更高的安全性，数据信号通过激光传输，难以对系统数据信息进行窃取。附图说明图1为本公开实施例自锁定自跟踪全光透传空间光通信发射端示意图。图2为本公开实施例自锁定自跟踪全光透传空间光通信接收端示意图。图3为本公开实施例自锁定自跟踪全光透传空间光通信系统示意图。图4为本公开实施例自锁定自跟踪全光透传空间光通信方法的示意图。图5为本公开实施例中信号光束强度分布示意图。图6为本公开实施例中信号光束圆形轨迹扫描强度叠加图。具体实施方式本公开提出的空间光通信发射端、接收端、系统和方法，只用一个信号发射源和单一信号接收机，无需额外信标光，即可实现稳定连续的空间光通信，为空间光通信技术产业化应用化，提供了一种有效的解决方案。本公开提供了一种空间光通信发射端、接收端、系统和方法，其系统包括：包括发射端，所述发射端包括：微波接收模块、控制模块、标记光模块、合束模块和准直扫描模块，控制模块分析微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块产生标记光信号，通过合束模块混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块对合束模块输出的激光信号进行准直，接收控制模块的控制指令，控制准直扫描模块输出的激光信号的输出方向。本公开相较于常规空间光通信系统，结构更加简单，体积功耗可以进一步缩小，同时本公开具有连续锁定能力，可以更加方便的应用于移动设备上。为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。本公开某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本公开的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本公开满足适用的法律要求。在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种空间光通信发射端。图1为本公开实施例自锁定自跟踪全光透传空间光通信发射端示意图。如图1所示，本公开自锁定自跟踪全光透传空间光通信发射端包括：微波接收模块、控制模块、标记光模块、合束模块和准直扫描模块；微波接收模块，用于接收微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间光通信发射端，包括：微波接收模块，用于接收微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控制所述激光信号的输出方向。

【技术特征摘要】
1.一种空间光通信发射端，包括：微波接收模块，用于接收微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控制所述激光信号的输出方向。2.根据权利要求1所述的空间光通信发射端，其中，所述准直扫描模块输出的激光信号的输出方向为发射机窗口角度范围内任意角度。3.根据权利要求1所述的空间光通信发射端，其中，所述标记光信号的波长与所述数据光信号波长不相同。4.根据权利要求1所述的空间光通信发射端，其中，所述标记光信号携带数据信息。5.一种空间光通信接收端，包括：广角接收模块，用于广角接收激光信号；分束模块，用于将所述广角接收模块接收的激光信号分离标记为标记光信号和数据光信号；分析模块，用于接收通过所述分束模块分离标记的标记光信号，并分析所述标记光信号的信号强度信息；微波发射模块，用于将通过所述分析模块得到的信号强度信息以微波信号输出。6.一种自锁定自跟踪全光透传空间光通信系统，包括：发射端和接收端；所述发射端包括：微波接收模块，用于接收所述接收端提供的微波信号的信号强度信息；控制模块，分析所述微波接收模块接收的所述接收端提供的微波信号的信号强度信息，生成控制指令；标记光模块，用于产生标记光信号；合束模块，用于接收数据光信号和标记光模块输出的标记光信号，混合所述数据光信号和所述标记光信号，输出激光信号；准直扫描模块，用于对所述合束模块输出的激光信号进行准直，接收所述控制模块的控制指令，控制所述准直扫描模块输出的激光信号的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：王跃辉，朱慧时，张志珂，刘建国，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11