[发明专利]一种非直视自由空间光通信的对准装置及其对准方法

权利要求书

1.一种非直视自由空间光通信的对准装置，其特征在于，包括发射端和接收端，所述发射端包括依次连接的激光器(1)、强度调制器(2)、光纤放大器(3)、发射天线(4)，所述强度调制器(2)还连接有信号源(5)，所述发射天线(4)底部设置有用于光束瞄准的二维瞄准平台(6)，所述二维瞄准平台(6)依次连接有第一计算机(8)、第一通信模块(7)；

所述接收端包括依次连接的光束传感器(9)、第二计算机(10)、第二通信模块(11)，所述第二通信模块(11)与第一通信模块(7)连接；还包括有依次连接的二维反射镜(12)、接收天线(13)、分光系统，所述分光系统与光束传感器(9)连接，所述二维反射镜(12)连接有用于控制其转动的电机控制器(19)，所述电机控制器(19)与第二计算机(10)连接；所述分光系统还连接有光电探测器(17)、示波器(18)。

2.根据权利要求1所述的一种非直视自由空间光通信的对准装置，其特征在于，所述分光系统包括分光镜(14)，所述分光镜(14)分别连接有第一聚焦透镜(15)、第二聚焦透镜(16)，所述第一聚焦透镜(15)与光束传感器(9)连接，所述第二聚焦透镜(16)与光电探测器(17)。

3.根据权利要求1所述的一种非直视自由空间光通信的对准装置，其特征在于，所述光束传感器(9)为红外相机。

4.一种非直视自由空间光通信的对准方法，其特征在于，采用权利要求1所述的非直视自由空间光通信对准的装置，包括以下步骤：

步骤1、所述信号源(5)发出的信源信息以方波电信号的形式加载到强度调制器(2)，对所述激光器(1)发出的激光信号进行强度外调制，得到调制信号；

步骤2、所述调制信号通过光纤放大器(3)放大后，通过所述发射天线(4)进行发射；

步骤3、所述光束传感器(9)捕获发射天线(4)发射的光束，并提取光斑反馈给第二计算机(10)，所述第二计算机(10)对光斑进行处理，同时通过第一计算机(20)对二维瞄准平台(6)进行调整，直至光斑达到最亮，完成光束的粗对准；

步骤4、所述发射天线(4)发射粗对准后的光束依次经过二维反射镜(12)、接收天线(13)、分光系统后，在所述光束传感器(9)上进行成像；

步骤5、所述光束传感器(9)对成像信息进行质心的提取，并通过所述第二计算机(10)处理后反馈至电机控制器(19)，所述电机控制器(19)对二维反射镜(12)进行调整，实现光束的精对准；

步骤6、光束的精对准完成后，所述发射天线(4)发射的光束依次经过二维反射镜(12)、接收天线(13)、分光系统、光电探测器(17)后，通过示波器(18)输出信号波形，完成通信。

5.根据权利要求4所述的一种非直视自由空间光通信对准的方法，其特征在于，步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、所述光束传感器(9)捕获发射天线(4)发射的光束，并提取光斑反馈给第二计算机(10)，所述第二计算机(10)对所述光斑信息进行存储，同时通过第一计算机(20)对二维瞄准平台(6)进行随机调整；

步骤3.2、所述光束传感器(9)捕获并提取调整后的光斑反馈给第二计算机(10)，所述第二计算机(10)将当前时刻光斑与上一时刻光斑进行对比，若该时刻的光斑大于上一时刻的光斑，则按照上述步骤对二维瞄准平台(6)进行下一次调整；若该时刻的光斑小于上一时刻的光斑，则对二维瞄准平台(6)进行反向调整；

步骤3.3、重复步骤3.1-3.2，直至光斑达到最亮，完成光束的粗对准。

6.根据权利要求4所述的一种非直视自由空间光通信对准的方法，其特征在于，步骤6的具体过程如下：

所述光束传感器(9)对成像信息进行质心的提取，所述第二计算机(10)对质心采用边缘提取、圆域拟合算法计算得到当前时刻光斑所处的位置(x_c,y_c)，并将所述光束传感器(9)的中心位置坐标记为(x₀,y₀)，则所述当前时刻光斑所处的位置与光束传感器(9)中心位置的x、y方向的偏移量为(x_c-x₀,y_c-y₀)，将所述偏移量为(x_c-x₀,y_c-y₀)输入电机控制器(19)对二维反射镜(12)进行调整，实现光束的精对准。