一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法
2023-06-03 10:55:56 1
一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法
【專利摘要】本發明公開了一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法，引入一束信標光和兩塊快速控制反射鏡，分別叫做下45°光軸快速控制反射鏡和平臺光瞳快速控制反射鏡，在方位軸以上放置檢測光軸和光瞳的光軸探測器和光瞳探測器，光軸探測器與下45°光軸快速控制反射鏡組成閉環控制系統，實現對光軸自動調整；光瞳探測器與平臺光瞳快速控制反射鏡組成閉環控制系統，實現對光瞳自動調整。本發明利用兩塊快速控制反射鏡作為執行元件，光電探測器作為處理單元，有效提高了方位軸與發射光軸重合調整的速度和精度。
【專利說明】一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方 法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及雷射通信領域望遠鏡系統發射光軸的調整方法，特別是涉及一種自動 調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法。
【背景技術】
[0002] 自人類從20世紀60年代進行空間探索以來，信息的傳送都是依賴於電波，然而隨 著無線電波頻譜的日益擁擠以及人們傳輸的數據量的日益增大，科學家們開始將目光逐漸 投向建立以光波為基礎的通信鏈路。雷射通信的優點：通信頻帶寬、信息容量大；抗幹擾、 抗截獲能力強；體積小、質量輕、功耗低。
[0003] 雷射通信望遠鏡系統是建立雷射通信鏈路的前提，同時也是雷射通信的一個主要 技術難點。對於共孔徑發射與接收望遠鏡系統而言，為了實現與目標的星地雷射通信，望 遠鏡系統方位軸會隨著目標的移動進行旋轉，信號光經方位軸、俯仰軸、主鏡筒最終到達目 標。但當發射軸與系統光軸不重合時，到達目標的光斑也會隨著方位軸的旋轉形成圓形的 軌跡，大大降低了通信效率。即使事先進行了相應的調整，由於環境溫度變化、重力作用以 及平臺震動等原因，也會造成望遠鏡方位軸和發射光軸發生偏離、不重合，從而影響了系統 的指向瞄準精度。因此，在望遠鏡裝調過程中，需要對系統方位軸與發射光軸重合度進行 檢測和調整，並且在實際應用過程中需要定期檢測和調整望遠鏡方位軸和發射光軸的重合 度，以保證最終的指向瞄準精度。
[0004] 目前的光路調整必須經驗豐富的工作人員進行操作，通過多次重複調整下45°反 射鏡和平臺反射鏡以達到對系統方位軸與發射光軸重合。由於通過人工判讀，具有較強的 主觀性，而且精度差，耗時長。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種自動調整雷射通 信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法。引入一束信標光和兩塊快速控制反射鏡，分別叫 做下45°光軸快速控制反射鏡和平臺光瞳快速控制反射鏡，在方位軸以上放置檢測光軸和 光瞳的光軸探測器和光瞳探測器，光軸探測器與下45°光軸快速控制反射鏡組成閉環控制 系統，實現對光軸自動調整；光瞳探測器與平臺光瞳快速控制反射鏡組成閉環控制系統，實 現對光瞳自動調整。在實現快速調整系統方位軸與發射光軸重合度時，具有時間短、精度高 的優點。本發明利用快速反射鏡和光電探測器自動的實現調整，提高了調整速度和精度。
[0006] 本發明所採用的技術方案是：如圖1所示，自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發 射光軸重合的方法，其特徵在於：在望遠鏡13中引入一束信標光，通過下45°光軸快速控 制反射鏡11、平臺光瞳快速控制反射鏡8、光軸探測器2和光瞳探測器4實現方位軸與系統 光軸重合的快速自動調整。旋轉方位軸10,利用光軸探測器2和光瞳探測器4輸出的脫靶 量數據，擬合出光軸以及光瞳閉環中心，分別驅動下45°光軸快速控制反射鏡11和光瞳快 速控制反射鏡8實現自動快速調整。
[0007] 所述的光瞳探測器與平臺光瞳快速反射鏡組成閉環控制系統，實現對光瞳的自動 調整；光軸探測器與下45°光軸快速反射鏡組成閉環控制系統，實現對光軸的自動調整。
[0008] 所述的光瞳探測器和光軸探測器可以是電荷耦合器件CCD，或者位置敏感傳感器 PSD以及其它的二維陣列探測器。
[0009] 所述的信標光口徑需要充滿光路中反射鏡的口徑。
[0010] 本發明所述的自動調整望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法通過以下步驟實 現：
[0011] 步驟1、雷射器9開啟，信標光由雷射器9發出，並開啟下45 °光軸快速控制反射 鏡11、平臺光瞳快速控制反射鏡8、光軸探測器2、光瞳探測器4、驅動控制單元1，並進行初 始化；
[0012] 步驟2、光軸探測器2探測到信標光，望遠鏡方位軸旋轉一周，方位軸每旋 轉1°時，計算信標光在光軸探測器2靶面上的質心位置，分別為（Xal，Yal)，（Xa2， Ya2)，...（Xa360, Ya360)，利用以上的質心位置數據，擬合得到圓心的位置（Xa，Ya);信標 光在光瞳探測器4靶面上的質心位置，分別為（Xpl，Ypl)，（Χρ2, Υρ2)，· · ·（Xp360, Yp360)， 利用以上的質心位置數據，擬合得到圓心的位置（Χρ，Υρ)。
[0013] 步驟3、檢測當前信標光在光軸探測器2靶面上的位置為（Xa'，Ya'），檢測當前信 標光在光瞳探測器4靶面上的位置為（Χρ'，Υρ'）。
【權利要求】
1. 一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方法，其特徵在於：引入一 束信標光、兩塊快速控制反射鏡以及光軸探測器和光瞳探測器，該方法所述引入一束信標 光即在雷射通信望遠鏡中引入一束信標光；兩塊快速控制反射鏡分別叫做下45°光軸快 速控制反射鏡和平臺光瞳快速控制反射鏡，在方位軸以上放置檢測光軸和光瞳的光軸探測 器和光瞳探測器，光軸探測器與下45°光軸快速控制反射鏡組成閉環控制系統，實現對光 軸自動調整；光瞳探測器與平臺光瞳快速控制反射鏡組成閉環控制系統，實現對光瞳自動 調整；具體的利用光軸探測器和光瞳探測器輸出的脫靶量數據，擬合出光軸以及光瞳閉環 中心，分別驅動光軸快速控制反射鏡和光瞳快速控制反射鏡實現自動快速調整，該方法通 過下45°光軸快速控制反射鏡、平臺光瞳快速控制反射鏡、光軸探測器和光瞳探測器實現 發射光軸快速自動調整。
2. 根據權利要求1所述的一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方 法，其特徵在於：光軸探測器與下45°光軸快速控制反射鏡組成閉環控制系統，通過算法 實現對光軸的調整；光瞳探測器與平臺光瞳快速控制反射鏡組成閉環控制系統，通過算法 實現對光瞳的調整。
3. 根據權利要求1所述的一種自動調整雷射通信望遠鏡方位軸與發射光軸重合的方 法，其特徵在於：光瞳探測器、光軸探測器可以是電荷耦合器件CCD，或者位置敏感傳感器 PSD以及其它的二維陣列探測器。
【文檔編號】G02B7/182GK104049354SQ201410317841
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年7月5日 優先權日:2014年7月5日
【發明者】邊疆, 譚毅, 亓波, 任戈 申請人:中國科學院光電技術研究所