[发明专利]自由空间光通信机之间的快速引导捕获方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于动平台自由空间光通信机之间的快速引导捕获方法及系统，其中系统包括主通信机和从通信机；所述主通信机和从通信机均包括呼叫光信号探测模块、方位呼叫光源、俯仰呼叫光源、控制模块、姿态基准模块、光学指向器和伺服扫描及测角模块；本发明基于空间分区编码扫描和握手反馈技术的复合光学引导技术，将扫描时空间角度信息调制到呼叫光中，通过主从引导设备呼叫光及呼叫光的特征识别实现空间角度传递，进而实现快速捕获。

技术领域

本发明涉及空间光通信，尤其涉及一种可在不依赖光学瞄准装置、无线射频通信情况下，实现动平台自由空间光通信机之间快速引导捕获方法及系统。

背景技术

自由空间光通信以光波为通信的载体，将空间大气作为信道，实现通信机之间点对点无线通信，其结合了无线通信技术和光纤通信技术。相比于传统射频通信，自由空间光通信具有保密性好、通信码率高、不受频谱管制及抗外界电磁干扰强等优点。自由空间光通信中通信光束具有很强定向性，其发散角一般较小。光通信机之间引导捕获是建立通信链路的重要前提。

在动平台自由空间光通信中，通信机一般可通过两种光学方式进行引导捕获。在近距离情况下，可以通过光学瞄准装置和光学经纬仪进行引导捕获和定向。但这种引导捕获和定向方式受限于光学系统的视场，需要事先通过射频手段给予外部引导；第二种方式：文献(李君波，一种基于扫描与空间分割的激光引导技术，中国光学学会光学大会，2010。)中基于激光扫描和空间分割探测实现通信机之间捕获，其中一个通信机利用其呼叫激光进行空间扫描，另外一个通信机中激光引导装置将多个探测头将监控空域进行空间分割，每一个探测头对应一个空域，依据每个探测头接收到激光能量强度得到引导角度，进而实现通信机之间引导捕获。但该方法中引导角精度受限于视场中探测头个数，只能通过扩展探测头个数提升引导角精度，文献中引导精度为±5度，其准确性直接受限于四象限探测器一致性、探测器动态范围、周围物体的散射效应等，导致在实际使用环境中引导误差增大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的上述缺陷，提供一种可在不依赖光学瞄准装置、无线射频通信情况下，实现动平台自由空间光通信机之间快速引导捕获方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种用于动平台自由空间光通信的快速光学引导捕获方法，包括方位捕获和俯仰捕获：

其中方位捕获包括以下步骤：

A1.主通信机的引导设备先在水平方向发射方位呼叫光进行扇形扫描，所述方位呼叫光的调制方式由扫描方位角与真北角的夹角决定；

A2.从通信机的引导设备接收到所述方位呼叫光，并对呼叫光信号进行解调算出夹角信息，并依据自身真北角信息得出两通信机之间的引导方位角；

A3.从通信机的引导设备依据所述引导方位角与自身真北角的夹角发射呼叫光信号，呼叫光信号调制特性由该夹角决定；

A4.主通信机的引导设备接收到从通信机设备发射的呼叫光信号，并解算出夹角信息，进而实现方位捕获；

俯仰捕获包括以下步骤：

B1.当主从通信机实现方位捕获后，主通信机的引导设备在垂直方向发射俯仰呼叫光进行扇形扫描，所述俯仰呼叫光调制特性由扫描俯仰角与水平零位之间夹角决定；

B2.从通信机的引导设备接收到所述俯仰呼叫光信号，并解算出夹角信息，同时由自身水平零位得出两通信机之间的引导俯仰角；

B3.从通信机的引导设备依据所述引导俯仰角发射呼叫光信号，呼叫光信号调制特性由俯仰角决定；

B4.主通信设备的引导设备接收到从通信机发射的呼叫光信号，并解算出俯仰角，进而实现俯仰捕获。