[发明专利]一种适用于空间光通信的人机交互捕跟系统及方法

说明书

本发明公开了一种适用于空间光通信的人机交互捕跟系统及方法，系统包括空间光信号发射源、收发光学通道、光电探测器，捕跟探测器以及液晶显示等部组件；在空间光通信过程中，利用人眼望远镜与捕跟探测器结合形成人机交互光束的捕跟系统。本发明针对自由空间光通信设备中，采用伺服机构实现目标的捕获跟踪，带来设备笨重，体积大，功耗大问题。实现的人机交互捕跟系统形式简单，操作灵活，适合诸多自由空间光通信使用。

技术领域

本发明属于工业以及电子信息领域，涉及一种适用于空间光通信的人机交互捕跟系统及方法。

背景技术

市场上小型化自由空间光通信设备，通信距离相对较远时，一般需要在通信建立之前，需要先进行捕获跟踪以双方锁定光束位置，如此才能稳定的建立。

超远距离卫星光通信之间的捕获跟踪采用超精密的伺服机构以实现动态的跟踪，因此星间光通信设备的伺服机构占据着相当的体积和功耗，而且成本大，不适用于手持式光通信的应用。

现有市场上自由空间光通信中的捕获跟踪的实现，一般采用伺服机构实现捕获跟踪，如此带来体积大，重量大，很不适用于手持小型化应用需求。

因此发展无伺服机构的捕跟系统是必须的，可以满足很多超小型化光通信设备的发展需求，而现在市场上没有此类产品。

现有技术中，没有适用于空间光通信的人机交互捕跟系统及方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：现有自由空间光通信设备中，采用伺服机构实现目标的捕获跟踪，带来设备笨重，体积大，功耗大，不适用超小型化光通信设备的需求。本发明采用人机交互的捕跟模式，没有笨重的伺服机构，因此设备体积小，重量可以轻，满足了超小型化光通信设备的需求。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：观测目镜、波长分光镜、液晶显示器、接收光电探测器及调理电路、捕跟探测器、功率分光镜、结构框架、聚焦透镜、五棱镜、光束透镜、反射镜、空间光信号发射源。

适用于空间光通信的人机交互捕跟系统的流程：空间光信号发射源中发出的光束经过发射波长分光镜合成一束光束，光束通过聚焦透镜和光束透镜传递光束到达接收方。接收孔径利用光束透镜和聚焦透镜接收汇聚光束，光束经过率分光镜分光，一小部分进入捕跟探测器，另外大部分光束进入五棱镜倒像转换，再经过波长分光镜分离出通信光束到接收光电探测器及调理电路，另外分离光束经过液晶显示器后，光束到达观测目镜。双方通信的系统相同对称，不再赘述对方系统过程。

所述空间光信号发射源功能为电信号加载到光信号的光发射源，包括光源及电光调制(驱动)器，光学光束准形器。

所述的接收光电探测器及调理电路功能是聚集光信号并转换成电信号放大，由聚焦透镜和光电响应器一体化探测器，聚焦透镜前端的滤光片和电信号调理电路组成。

所述的液晶显示器功能是显示捕跟探测器上的光斑位置，且液晶显示器预设标识位置与发射光束的质心位置相同。液晶显示器位置处于观测目镜的前端。

所述的捕跟探测器功能是捕获跟踪接收通信光斑，且计算光斑的质心位置。

一种适用于空间光通信的人机交互捕跟方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)工作开始启动，通信双方根据对方的目标轨迹或者预设的位置，手持望远镜眼睛开始搜索，同时不含信号调制的发射光束开始工作；

(2)利用位置跟踪的捕跟探测器探测对方发射光束，如果捕跟探测器接收到光束后，根据聚焦光斑质心位置检测方法，计算出光斑位置，再把位置光斑反馈给液晶显示器，液晶显示器的光斑与捕跟探测器对应空间映射反位置。如果捕跟探测器没有接收到光束，液晶上没有显示光斑，重复继续(2)。

(3)人为根据液晶光斑，通过手动使得光斑进入液晶显示器预设的中心位置点标识内，如此通知发射光发送编码调制的开启握手光束。