一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法技术方案

本发明专利技术属于工业通信技术领域，具体涉及一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法。系统包括配对使用且结构相同的两个激光通信单元，两个所述激光通信单元均包括一端开口的壳体，所述壳体内固定设置有与开口平面平行的电路板和限位板，所述电路板中心固定设置有BOSA组件，所述BOSA组件的出光口设置有双凹扩束透镜；所述BOSA组件包括BOSA管壳，分光片、透镜座、激光器和探测器，所述双凹扩束透镜通过螺纹可调地设置在所述透镜座上；所述透镜座固定设置在所述限位板上。本发明专利技术可以应用于高速旋转场景，对抗高速旋转中的振动干扰，其通信稳定性好。稳定性好。稳定性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法


[0001]本专利技术属于工业通信
，具体涉及一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法。

技术介绍

[0002]目前各种特种装备研制都需要大量测试试验去验证其功能性、可靠性，切实提高产品质量，但是试验过程中设备参数很难通过有线方式获取，同时测试环境存在着很强的电磁干扰，无法通过传统的蓝牙，WIFI，LORA，Zigbee等方式进行无线通信，同时为了获取较高的采集精度和采样频率，需要较高的传输码率，传统的无线传输除了WIFI，蜂窝网络技术，其他无线传输技术码率都很低，而WIFI和蜂窝网络技术通信安全性较低，容易受干扰，外围设计电路复杂。另外，有些应用场景无法通过有线方式对通信设备进行供电，需要无线供电或者电池供电。而电池的寿命受到温度、振动等环境变换影响。因此，现有技术中的通信模块在强电磁干扰、高旋转、高温等环境下很难可靠的实现高速信号传输。
[0003]目前，针对高温电磁环境的无线通信领域，激光通信具有明显的优越性，例如BOSA（Bi
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Directional Optical Sub
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Assembly, 光发射接收组件）组件可以实现激光双向通信，但在高速旋转且具有偏振的环境下，激光双向通信面临着光轴动态对准、光线自动捕获及高灵敏度下的噪声抑制等难题，导致激光通信可靠性低、稳定性差，限制了激光通信模块的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种稳定性好的基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，包括配对使用且结构相同的两个激光通信单元，两个所述激光通信单元均包括一端开口的壳体，所述壳体内固定设置有与开口平面平行的电路板和限位板，所述电路板中心固定设置有BOSA组件，所述BOSA组件的出光口设置有双凹扩束透镜；所述BOSA组件包括BOSA管壳，其一端设置有第一底座，另一端设置有透镜座，中心处设置有镀膜的分光片，侧壁上设置有第二底座；所述第一底座和第二底座分别用于安装激光器和探测器，或，所述第一底座和第二底座分别用于安装探测器和激光器；所述透镜座上设置有窗口透镜；所述双凹扩束透镜通过螺纹可调地设置在所述透镜座上；所述透镜座固定设置在所述限位板上；所述分光片用于将本地的激光器发射的本地激光传输至本地的窗口透镜，还用于将本地的窗口透镜收集的对向的激光器发出的对向激光传输至本地的探测器。
[0006]所述第一底座和第二底座分别安装激光器和探测器时，所述分光片的镀膜为对本地激光的波长透射，对对向激光的波长反射。
[0007]所述第一底座和第二底座分别安装探测器和激光器时，所述分光片的镀膜为对本
地激光的波长反射，对对向激光的波长透射。
[0008]所述壳体开口上还设置有无线充电线圈，所述无线充电线圈中心设置有通光孔；所述电路板上还设置有主控处理单元、信号调理单元和充放电控制单元，所述壳体上设置有通信接口。
[0009]所述窗口透镜用于将本地激光器发射的激光汇聚成平行光，以及用于将对向激光器发射的光汇聚至本地探测器；所述双凹扩束透镜用于对窗口透镜发送的激光进行扩束后发送至对向探测器。
[0010]两个所述激光通信单元满足以下条件：；；其中，δ表示中心偏移量，w表示窗口透镜输出的平行激光的腰斑直径，P表示窗口透镜输出的平行激光的光束能量，Emin表示接收方的激光通信单元的最低接收能量，R表示双凹扩束透镜的曲率半径，L表示传输距离，n表示折射率。
[0011]所述BOSA管壳为方形壳体，所述分光片固定设置在所述BOSA管壳底部。
[0012]所述窗口透镜通过无帽锁紧销固定在所述透镜座内，所述透镜座端部设置有第一螺纹，所述双凹扩束透镜外部设置有调节透镜座，所述调节透镜座上设置有与所述第一螺纹配合的第二螺纹，所述调节透镜座通过第一螺纹与第二螺纹螺纹的配合，调节所述双凹扩束透镜的位置。
[0013]此外，本专利技术还提供了一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统的通信方法，包括以下步骤：S1、将两个激光通信单元分别设置在固定器件和旋转器件上；S2、上电启动后，通过固定器件上的激光通信单元对旋转器件上的激光通信单元充电；S3、握手成功后，两个激光通信单元各自对通信接口进行初始化以及参数配置；S4、启动数据实时采集，两个激光通信单元分别向对方发送数据，并接收对方发送的数据。
[0014]所述参数配置包括采样率配置、通信速率配置、采集模式配置和采集类型配置。
[0015]本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：1、本专利技术提供了一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统及方法，其包括配对使用且结构相同的两个激光通信单元，通过在激光通信单元的BOSA组件的出光口设置一个双凹扩束透镜，同时，在BOSA组件的激光器与探测器之间设置一个双色分光镜，使得本专利技术不仅可以实现激光双向通信，而且，分光镜可以使两个激光通信单元实现任意相对角度的双向通信，使其可以应用于高速旋转场景。
[0016]2、本专利技术在BOSA组件的前端设置了双凹扩束透镜，可以实现光束的扩束，对抗高速旋转中的振动干扰，其通信稳定性好，而且结构简单，体积小、功耗低、传输速率高。而且，双凹扩束透镜的与BOSA组件的距离可以微调，以适应不同的通信距离。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一提供的一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统的结构示意图；图2为本专利技术实施例一中BOSA组件配对的结构示意图；图3为本专利技术实施例一的电路原理图；图4为本专利技术实施例一中的光路模型示意图；图5为不设置双凹扩束透镜发生偏移时的光路模拟示意图；图6为设置双凹扩束透镜发生偏移时的光路模拟的示意图；图7为本专利技术实施例二提供的一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统的通信方法的流程图；图中：1为BOSA组件，2为柔性转接组件，3为主控处理单元，4为充放电控制单元，5为信号调理单元，6为电路板，7为无线充电线圈，8为通信接口，9为壳体，10为固定前盖，11为固定后盖，12为限位板，14为双凹扩束透镜，15为调节透镜座，101为激光发射透镜，102为激光器，103为第一底座，106为第二底座，107为探测器，110为滤光透镜，111为窗口透镜，112为BOSA管壳，113为分光片，116为透镜座。
具体实施方式
[0018]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]实施例一如图1所示，本专利技术实施例一提供了一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，包括：配对使用且结构相同的两个激光通信单元，两个所述激光通信单元均本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，其特征在于，包括配对使用且结构相同的两个激光通信单元，两个所述激光通信单元均包括一端开口的壳体（9），所述壳体（9）内固定设置有与开口平面平行的电路板（6）和限位板（12），所述电路板（6）中心固定设置有BOSA组件（1），所述BOSA组件（1）的出光口设置有双凹扩束透镜（14）；所述BOSA组件（1）包括BOSA管壳（112），其一端设置有第一底座（103），另一端设置有透镜座（116），中心处设置有镀膜的分光片（113），侧壁上设置有第二底座（106）；所述第一底座（103）和第二底座（106）分别用于安装激光器（102）和探测器（107），或，所述第一底座（103）和第二底座（106）分别用于安装探测器（107）和激光器（102）；所述透镜座（116）上设置有窗口透镜（111）；所述双凹扩束透镜（14）通过螺纹可调地设置在所述透镜座（116）上；所述透镜座（116）固定设置在所述限位板（12）上；所述分光片（113）用于将本地的激光器（102）发射的本地激光传输至本地的窗口透镜（111），还用于将本地的窗口透镜（111）收集的对向的激光器发出的对向激光传输至本地的探测器（107）。2.根据权利要求1所述的一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，其特征在于，所述第一底座（103）和第二底座（106）分别安装激光器（102）和探测器（107）时，所述分光片（113）的镀膜为对本地激光的波长透射，对对向激光的波长反射。3.根据权利要求1所述的一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，其特征在于，所述第一底座（103）和第二底座（106）分别安装探测器（107）和激光器（102）时，所述分光片（113）的镀膜为对本地激光的波长反射，对对向激光的波长透射。4.根据权利要求1所述的一种基于BOSA的视距空间光双向通信系统，其特征在于，所述壳体（9）开口上还设置有无线充电线圈，所述无线充电线圈中心设置有通光孔；所述电路板上还设置有主控处理单元、信号调理单元和充放电控制单元，所述壳体上设置有通信接口（8）。...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞俊奇，任华，熊继军，谭秋林，董和磊，张磊，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：