[发明专利]一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机

权利要求书

1.一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机，其特征在于，包括激光发射单元、MEMS反射镜扫描单元、跟踪和接收通信单元；

所述MEMS反射镜扫描单元由两轴准静态MEMS反射镜代替机械结构进行光束扫描，由MEMS反射镜和正负透镜组组成的伽利略式望远镜构成；

跟踪和接收单元，主要由光电检测单元、伺服跟踪单元、通信解调单元组成，通过以加法电路和减法电路为主的电子学处理手段分别完成通信和跟踪功能；

双光端机用束散角较大的信标光在不确定区域内互相扫描，缩小不确定区域；然后再使用通信光完成捕获跟踪，具体过程如下：

步骤1，A端机和B端机初始化，其中的MEMS反射镜角度回零，变焦光学天线复位；

步骤2，A端机和B端机的指向调整范围为40°×60°，A端机使用CMOS探测器配合变焦光学天线将保持凝视，即CMOS有效区域的对角线全视场约为70°；B端机使用大束散角信标光以螺旋扫描方式扫描整个指向调整范围；A端机探测到B端机的信标光后，调整光轴，指向B端机；

步骤3，B端机扫描完成后，返回中心零位，A端机围绕B端机的方向使用大束散角信标光小范围扫描，B端机探测到A端机信标光后，调整光轴，指向A端机；

步骤4，A、B端机分别完成扫描后，获得不确定区域，此时光学天线需完成变焦，将大束散角信标光切换为小束散角信号光，进入二级捕获跟踪；不确定区域大小取决于CMOS探测器及质心提取算法的细分能力，二级捕获跟踪光路中探测器视场大于不确定区域，保证二级探测器能够接收光信号；

步骤5，二级捕获跟踪中，采用四象限探测器，进一步调整光轴指向，并实现跟踪通信一体化。

2.根据权利要求1所述的一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机，其特征在于，所述MEMS反射镜扫描单元是基于MEMS反射镜和伽利略望远镜组成的收发共口径复用单元，伽利略望远镜包括开普勒式望远系统和伽利略式望远系统，MEMS反射镜包括两轴准静态MEMS反射镜、两轴谐振态MEMS反射镜和x轴准静态MEMS反射镜。

3.根据权利要求1所述的一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机，其特征在于，所述激光发射单元，使用激光器产生所要求频率和能量的激光，利用随机数生成模块模拟激光通信所传输的数据，使用RS编解码技术增强系统的抗干扰能力。

4.根据权利要求1所述的一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机，其特征在于，所述跟踪和接收单元采用大靶面中空型四象限探测器，用于解决靶面尺寸、通信带宽、通信速率之间的矛盾，在实现高精度目标位置解算的同时保证激光通信速率。

5.根据权利要求2所述的一种适用于带载能力有限的无人机平台的激光通信光端机，其特征在于，所述的伽利略望远镜，由一个正透镜组和一个负透镜组组成，能够根据两透镜组的焦距大幅拓展扫描口径；伽利略望远镜系统角放大能力都由两个透镜组的焦距倍数决定。