[发明专利]一种运动平台激光通信终端的紧凑型轻量化设计方法

权利要求书

1.一种运动平台激光通信终端的紧凑轻量型设计方法，其特征在于：该方法利用的结构包括周期性锯齿状旋转双棱镜，第一电机（6），第二电机（7），分光镜（3），捷联惯性测量单元（10），快反镜（4），探测器（2），缩束器（5）和激光发射器（1），周期性锯齿状旋转双棱镜包括第一锯齿状旋转棱镜（8），第二锯齿状旋转棱镜（9），周期性锯齿状旋转双棱镜可以使得系统体积和质量减少，使得整个系统结构紧凑轻量化；

第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）和缩束器（5）同轴安装，第一电机（6）可控制第一锯齿状旋转棱镜（8）绕轴旋转，第二电机（7）可控制第二锯齿状旋转棱镜（9）绕轴旋转；

本地通信终端上激光发射器（1）产生的激光束依次到达分光镜（3）、快反镜（4）、缩束器（5）、第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9），远端到达本地的光束依次经过第二锯齿状旋转棱镜（9）、第一锯齿状旋转棱镜（8）、缩束器（5）、快反镜（4）、分光镜（3）到达探测器（2）上；

分光镜（3）使得发射光束与探测光束分离开来；

捷联惯性测量单元（10）可以测得平台的三轴加速度和速度，通过坐标变换的方式将平台振动解算到棱镜的旋转轴和快反镜的偏转方向上，从而实现振动的抑制；

快反镜（4）通过偏转角度使得光束能够进行快速小角度偏转，让光束稳定高速精确到达目标位置；

探测器（2）在运动平台激光通信终端中主要是探测来自通信过程中远端通信终端解调后的光束；

缩束器（5）用于保证本地通信终端光斑发出的较大光束能够限制在成像设备中，以及远端通信终端发出的较弱光束能够被探测器所探测到；

在激光通信过程中对光束的控制有以下几个方面：

第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）垂直于发射光束传播方向平行放置，第一电机（6）、第二电机（7）分别带动第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）独立绕轴转动，将缩束器（5）平行放置在锯齿状旋转双棱镜的正前方，保证光斑较大的光束和较弱的光束都能通过锯齿状旋转双棱镜从而被探测到；

本地通信终端发出的光束通过分光镜（3）、快反镜（4）、缩束器（5）后到达锯齿状旋转双棱镜上，第一电机（6）、第二电机（7）通过给定指令带动第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）独立绕轴转动；第一电机（6）、第二电机（7）接收的指令通过期望探测器探测到目标的方位角和偏转角得到；具体为通过发射光束的方位角偏转角，以及期望目标的方位角和偏转角，再通过旋转双棱镜中的反向解算方法计算得到第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）的偏转角度，由第一电机（6）、第二电机（7）带动第一锯齿状旋转棱镜（8）、第二锯齿状旋转棱镜（9）转动，使得光束按照期望的角度出射。

2.根据权利要求1所述的一种运动平台激光通信终端的紧凑轻量型设计方法，其特征在于，其中的周期性锯齿状旋转双棱镜可以将整块传统旋转双棱镜通过精密切割成周期性锯齿状，也可以通过将多块棱镜拼接成周期性锯齿状旋转双棱镜。

3.根据权利要求1所述的一种运动平台激光通信终端的紧凑轻量型设计方法，其特征在于，其中捷联惯性测量单元（10）用于测量平台的三轴速度和加速度信息，并通过捷联惯性稳定和坐标变换的方式解算到棱镜的旋转轴和快反镜（4）的偏转方向上，从而对平台振动抑制。

4.根据权利要求1所述的一种运动平台激光通信终端的紧凑轻量型设计方法，其特征在于，其中的基于周期性锯齿状旋转双棱镜的激光通信终端信息的发射与接收，通过周期性锯齿状旋转双棱镜和快反镜提供发射光束和接收光束的偏转角度，一方面可以保证本地通信终端发射光束到达远端的通信终端，另一方面可以保证本地通信终端接收到的远端通信终端发来的光束能在本地探测器上探测到。