[发明专利]星载低功耗光信标系统及其实现方法

权利要求书

1.一种星载低功耗光信标实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将空间信标需求分解为目标区域覆盖要求和卫星轨道及飞行特性，从而确定目标区域所需覆盖范围；

2)根据目标区域覆盖要求、卫星轨道及飞行特性以及地面站的跟踪能力，设定单个半导体激光器波束覆盖的最优解；

3)将高集中度的激光精确扩散成与上述最优解的张角和功率分布一致的激光光束，即构成信标单灯；

4)将多个同一辐射指向的信标单灯组成信标灯组，不同的信标灯组采用不同的安装角度分布阵列，并结合灯组之间的交叠覆盖设计，实现对地面目标观测区域的组合覆盖；

5)结合卫星轨道特点及飞行特征，利用卫星星下点经纬度信息对各信标灯组实施定向分时逻辑开关控制，并采用灯组间开关时间的重叠设计，实现对过境弧段的不间断组合覆盖。

2.根据权利要求1所述的星载低功耗光信标实现方法，其特征在于，步骤1)中所述的确定目标区域所需覆盖范围，具体方法为：

将空间信标需求分解为目标区域覆盖要求和卫星轨道及飞行特性，获得以下参数：卫星的轨道高度H，测站的捕获仰角α，过境跟踪结束的仰角β，并根据卫星轨道推知卫星相对测站的航捷点仰角；综合上述参数，在地球上绘制出覆盖测站的球面四边形A₀B₀C₀D₀，同时考虑姿态控制的偏差角度，将球面四边形A₀B₀C₀D₀按照该偏差角度向外扩大，即获得信标的覆盖范围。

3.根据权利要求1所述的星载低功耗光信标实现方法，其特征在于，步骤2)中所述的设定单个半导体激光器波束覆盖的最优解，具体方法为：

若测站的捕获仰角为α，过境跟踪结束的仰角为β，则地面站的观测夹角为(π-α-β)，若要保证在测站的跟踪能力范围内，星载光信标系统能够不间断地被观测，则系统的信标光覆盖张角也应不小于(π-α-β)，结合所需信标单灯数目及系统功率，设定信标单灯张角优选范围，得出单个半导体激光器波束覆盖的最优解。

4.根据权利要求1所述的星载低功耗光信标实现方法，其特征在于，步骤5)所述的定向分时逻辑开关控制，具体方法为：

根据卫星轨道及过境时间的不同，各灯组依据卫星星下点的经纬度信息对各信标灯组实施分时逻辑开关控制，开启相应安装角度的信标灯组，利用灯组间开关时间的重叠使光束间呈现交叠区域覆盖，在过境时间内对目标区域实现高辐照强度的完整覆盖。

5.一种星载低功耗光信标系统，其特征在于，包括卫星，在卫星对地面板上布置有若干不同安装方位角、仰角的信标灯组，每组信标灯组包括若干安装方位角、仰角一致的信标单灯，所述的信标单灯包括信标单灯灯座及安装在灯座上的半导体激光器及张角和功率优化装置，不同信标灯组的安装指向分别与预先设定的组合覆盖方案的指向要求一致，保证光路互不遮挡并且不受星体其他部件遮挡；每个信标灯组按照组合覆盖方案要求以及单个半导体激光器波束覆盖的最优解分配相应单灯个数，并设置冷备份灯作为冗余备份，各信标灯组利用卫星星下点经纬度信息实施定向分时逻辑开关控制。