[发明专利]一种基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置

说明书

本发明具体涉及一种基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置，包括第一光端机和第二光端机，第一光端机和第二光端机摆放在大气信道中，且保持链路无遮挡；所述第一光端机和第二光端机结构相同，且都包括调制器、激光器、光功率放大器、四象限探测器、信号光调制及解调测控板和光学系统；第一光端机和第二光端机接收到对方发送的光信号及自身发射遇到对方反射回来的信号光，第一光端机和第二光端机接收到光信号后，通过各自的信号光调制及解调测控板对接收到的信号光进行解算获得解算结果，所述解算结果为接收到的通信信息及位置和方位。本发明使用设备及方法较为简单，在不增加设备复杂度的前提下，实现了通信，测距及定位的一体化。

技术领域

本发明涉及空间激光通信及激光雷达定位技术领域，具体涉及一种基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置。

背景技术

近年来随着高速互联网、视频会议、实时流媒体等的使用越来越多，带宽和容量需求急剧增加。对数据和多媒体服务不断增长的需求已导致传统使用的射频 (RF) 频谱出现拥塞，光载波具有不需要任何频谱许可，高带宽和大容量等，使得空间激光通信越来越受欢迎。激光雷达可以快速精确地获取环境的深度信息，抗干扰能力强，而且受环境变化的影响小、分辨率高、成本低的优点，近年来在诸多领域得到广泛应用。本发明采用四象限探测器(QD)作为接收设置，四象限探测器是把四个性能完全相同的光电二极管按照直角坐标要求排列而成的光电探测器件，能将接收到的光功率转换成位置信息，相较于其他位置探测装置具有响应速度快、数据处理简单、位置分辨率高、测量精度高等优点。在空间激光通信中，将接收到的激光信号根据接收功率恢复出原始信号，并根据四象限的输出结算出位置信息。

若激光雷达设备只包含光束扫描与测距功能时，当多个激光雷达设备在同一场景下工作时，雷达发射激光回波信号会相互干扰，因此对于每个激光雷达设备应当具有各自标识地址（IP），使激光雷达可以不受干扰地接收和识别发射信号的回波，实现准确的测距。此外，随着物联网的发展，智能家居，智能机器人的广泛应用，不同激光雷达设备间的通信功能也变得十分重要，并且在很多复杂的通信场景下，对于激光通信终端的功能也不在仅限制于实时通信，还需要对通信设备的位置进行确定，例如，在军事，航天，无人机协作等领域，传统的单收发通信模式已经不能满足应用要求。因此如何做到产生简单实现通信、测距及定位一体化是一个难题。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于解决目前没有实现通信、测距及定位一体化方案的缺陷，从而提供一种基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置。

一种基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置，包括第一光端机和第二光端机，第一光端机和第二光端机摆放在大气信道中，且保持链路无遮挡；

所述第一光端机和第二光端机结构相同，且都包括调制器、激光器、光功率放大器、四象限探测器、信号光调制及解调测控板和光学系统；

第一光端机和第二光端机接收对方发送的光信号，第一光端机和第二光端机接收到光信号后，通过各自的信号光调制及解调测控板对接收到的光信号进行解算获得解算结果，所述解算结果为接收到的发射信息及位置和方位。

一种基于上述的基于四象限探测器的通信、测距及定位一体化的装置的通信、测距及定位一体化方法，包括以下步骤：

S1:将第一光端机和第二光端机摆放在大气信道中，并给装置供电；

S2: 开启数据输入，将输入数据与伪随机码进行模二运算作为发射数据，第一光端机中通过调制器将发射数据加载在激光器上，由激光器通过外调制实现电信号到光信号的转换；

S3: 第一光端机中经激光器转换后的光信号通过光功率放大器放大，并通过光学系统发射至空间中；

S4: 第二光端机接收到第一光端机发送的光信号后，通过第二光端机中的光学系统汇集到第二光端机的四象限探测器上；