[发明专利]一种卫星光通信终端在轨标定及收发同轴度校正装置及方法

说明书

为克服现有技术通过激光通信地面站对卫星光通信终端进行在轨标定时，只能在夜间进行接收光轴位置标定，无法校正终端自身收发同轴度，也无法对终端的捕跟、通信状态进行检查的缺陷，本发明提供一种卫星光通信终端在轨标定及收发同轴度校正装置及方法，该装置包括外标校发射支路、标校反射器、粗指向机构、光学天线、精指向机构、分光片Ⅰ、分光片Ⅱ、分光片Ⅲ、超前瞄机构Ⅰ、信号内标校发射支路、超前瞄机构Ⅱ、信标内标校发射支路、通信接收支路、通信探测器、捕跟接收支路、捕跟探测器、通信收发机、终端控制器。该装置及方法能够满足卫星激光通信终端实现在轨自标校的要求，且校正收发光轴的同轴度可达到微弧度量级。

技术领域

本发明属于一种空间激光通信技术，主要涉及一种卫星光通信终端在轨标定及收发同轴度校正装置及方法。

背景技术

一般卫星光通信终端的信标信号光发散角只有几百乃至几十微弧度，因此光学系统的收发同轴度必须控制在几个微弧度以内。激光通信终端随空间平台经地面发射、入轨剧烈振动和入轨后的热变形等因素都可能会影响光学系统的收发光轴同轴度，对于双向全双工的卫星激光通信设备而言，光学系统收发同轴度决定了双方终端能否正常建立捕跟和通信链路，因此，在轨标校是卫星光通信设备上天后进行捕跟、通信状态自检的首要任务。

卫星光通信设备通常采用地面站进行在轨标定，借助地面站大口径望远镜的优势，在夜间可以直接对卫星目标进行跟踪观测，同时发射信标激光始终覆盖星上终端，星上终端接收地面信标激光后可以通过光电探测器标定自身的接收光轴位置，但是无法校正自身发射光轴与自身接收光轴的同轴度。建设激光通信地面站本身成本高昂，且只能在夜间进行接收光轴位置标定，无法校正终端自身收发同轴度，也无法对终端的捕跟、通信状态进行检查。

《Airbone optical communication demonstrator design and preflight testresults》，出自Proceedings of the SPIE,Volume 5712,p.205-216(2005)，该文献介绍了卫星骨干链路激光终端收发光轴标定方法，单模耦合1550信号光和多模耦合980信标光经过同一发射支路发射，利用主要由快速转镜、波长分光片、平面反射镜以及CCD相机组成的收发光轴标定装置，进行光通信设备的收发光轴标定；

但是，上述技术具有如下缺点：

1、使用平面反射镜反射回光标定收发同轴度，由于平面反射镜没有角锥的反射特性(即反射光始终沿入射光的方向返向传播)，平面反射镜经地面发射、入轨剧烈振动和入轨后的热变形等因素影响，都有可能使标定位置发生变化，因此，平面反射镜作为标定光轴基准的装置依然存在较大的标定误差风险；

2、该文献中的收发光轴标定装置只具备激光通信终端在轨标定自身收发光轴同轴度的功能，不具备在轨校正自身收发光轴同轴的功能，该激光通信终端发射上天后，一旦收发光轴不同轴，可能面临激光通信终端性能下降乃至任务失败的风险。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在只能进行收发光轴位置标定，无法校正收发同轴度的缺陷，提供一种卫星光通信终端在轨标定及收发同轴度校正装置及方法，能够对卫星光通信终端的捕跟、通信状态进行检查，满足卫星激光通信终端对于实现在轨自标校的要求。

本发明原理：

本发明提出通过在通信收发器(通信终端)锁紧停靠位置附近安装外标校发射支路和标校反射器(角锥)的方法对卫星激光通信设备进行在轨自标校，结合终端自身配套的超前瞄机构、信标内标校发射支路和信号内标发射支路共用的设计，不仅成本远低于建设地面站的成本，且具有全天候高精度的捕跟、通行状态自检功能，不仅能实现卫星光通信终端的在轨标定，同时还能校正终端光学系统收发同轴度。

为达到上述目的，本发明提供的技术解决方案是：