[发明专利]一种空间激光通信终端的在轨自校准装置及其校准方法

说明书

本发明公开了一种空间激光通信终端的在轨自校准装置及其校准方法，包括信标光发射端、第一分光片、中继支路、分色片、光学天线、第一反射镜、信标光接收端、信号激光发射端、第二分光片、第二反射镜及信号激光接收端；将全光反射棱镜连接在光学天线上，将发射光路原路返回到自身接收系统中，对激光通信终端信标光、信号激光收发光轴相对偏差位置和偏差量进行快速自标定，无需通过地面光学通信系统和其它在轨卫星激光通信终端配合实现光轴偏差标定，并通过偏差量算法补偿的方式确保激光通信终端的快速互相定位和跟瞄，大幅降低了卫星在轨运行时激光通信终端进行调试阶段的人工、时间、难度及花费。

技术领域

本发明属于空间激光通信设备技术领域，涉及一种空间激光通信终端的在轨自校准装置，还涉及上述校准装置的校准方法。

背景技术

目前卫星通信在军民两用方向市场前景非常广阔，卫星空间激光通信主要是通过在卫星平台、各类飞行器或地面安装激光通信终端实现卫星间、卫星与各类飞行器间、卫星与地面间通过激光实现高速通信。优点十分明显，带宽大、实时性好、频率使用自由、安全保密、功耗小、体积小，解决了常规微波通信的带宽小、频率使用受限、功耗大、安全性差等缺陷，对国民经济和国防安全在信息领域的发展提供了全新手段，因此近几年成为国际卫星通信领域发展的热点。

我国在卫星空间激光通信领域发展较快，在该领域处于世界第一梯队，与欧美日并驾齐驱，先后开展了包括“鸿云”、“鸿雁”“行云”、“天地一体化网络”、“北斗”等多个了多个激光通信及组网的发射计划，并着手开始进行空间激光通信实验，取得了丰硕的成果，但同时在验证过程中也暴露出了很多问题与不足，激光通信终端在地面调试过程中，同轴光学系统通过调试和固定实现收发同轴，但是由于在卫星发射过程中会受到火箭发射推进系统的剧烈振动影响、进入到近地空间后还会有引力释放，原本在地面校标的激光通信机的收发光路和互相瞄准的信标光收发光轴会产生一定量的偏差，这种偏移则会导致在数千公里或者上万公里的两颗卫星或上百公里的星地激光通信中，收发光轴不平行，光在长距离传输后，光斑位置差距巨大，会导致光强分布核心地带超出光学接收天线范围，链路预算严重不足，同事导致激光通信握手失败。更有可能会导致信标光收发光轴产生偏差，不能同时相互瞄准。常规采用卫星上面的激光通信终端光学天线与地面光学天线对准进行校标，首先进行信标光对准，对准后再对准信号激光，找出信标光收发光轴和信号激光收发光轴的偏离量，然后进行算法修正，确保能够同时互相瞄准和通信链路畅通。由于卫星对于地面站而言每次过顶时间十分有限，因此这种方法调试期长达几十天到数月或者更久，且需要地面站人员在卫星过顶时盲试，不停的收集数据调整跟踪瞄准系统状态才能完成。

发明内容

本发明的目的是提供一种空间激光通信终端的在轨自校准装置，解决了现有技术中存在的星地校准难度大、校准时间过长的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种空间激光通信终端的在轨自校准装置，包括信标光发射端、第一分光片、中继支路、分色片、光学天线、第一反射镜、信标光接收端、信号激光发射端、第二分光片、第二反射镜及信号激光接收端；光学天线上活动连接有用于对其射出光信号进行反射的全光反射棱镜；信标光发射端发射的信标光经过第一分光片、中继支路、分色片到达光学天线，光学天线接收的信标光通过全光反射棱镜后，经过分色片、中继支路、第一反射镜到达信标光接收端；信号激光发射端发射的激光经过第二分光片、分色片、中继支路到达光学天线，光学天线接收的激光通过全光反射棱镜后，经过中继支路、分色片、第二分光片、第二反射镜到达信号激光接收端。

本发明的特点还在于：

还包括有用于对全光反射棱镜进行工作、闲置状态切换的控制器，光学天线顶部固定有支撑架，支撑架通过转轴活动连接有框架，全光反射棱镜固定在框架上；控制器通过驱动装置与转轴连接。

中继支路包括反射分光/合光镜、光学滤光片、波片。

信标光接收端包括信标光探测模块。

信标光探测模块包括依次设置的四象限探测器、CCD探测器。