机载激光通信设备的制作方法

本发明创造涉及一种通信设备，尤其是一种机载激光通信设备。

背景技术：

未来战争的主战场将是太空、临近空间、航空、地面、海洋的立体空间，越来越多的国家认识到和掌握空间对打赢未来战争的重要性。目前的航空、航天等侦察平台正向高空间分辨率、高时间分辨率、高光谱分辨率和多传感器复合侦察等方向发展，迫切需要将海量原始数据以无损方式从侦察平台直接传输或中继传输至指控终端，满足现代军事实时性的要求。

当前的主要通信模式是射频通信，其传输速率远远满足不了通信速率要求，不得不采取数据压缩技术，虽然可以保证实时传输，但是图像压缩将引起图像分辨率的降低；另外可以进行大容量存储器缓冲模式进行数据传输，但虽然可以保证局部区域的空间分辨率，但是不能保证宽覆盖和实时传输），从而制约了信息化水平的整体提高。虽然射频通信速率也在不断提高，但是由于在理论上其通信带宽受取限制，其通信速率已经接近极限。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明创造提供了一种机载激光通信设备，包括有舱内和舱外两部分，舱内为系统的电子处理模块，舱外为光机检测和伺服系统，其特征在于：所述的舱外部分包括有壳体，壳体上的整流罩，在壳体内，整流罩对应位置处安装有光学平台，光学平台通过俯仰轴连接在二维常平台上，实现光学平台的俯仰转动；二维常平台通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构，实现外壳、二维常平台与光学平台的同步平面转动；光学平台上安装有可见光相机、接收天线、发射天线和红外照相机。解决了现有技术中存在的没有一种通信设备能够同时进行信号的发射传输和跟踪处理的技术问题。

为了实现上述目的，本发明创造采用的技术方案是：机载激光通信设备，包括有舱内和舱外两部分，舱内为系统的电子处理模块，舱外为光机检测和伺服系统，其特征在于：所述的舱外部分包括有壳体，壳体上的整流罩，在壳体内，整流罩对应位置处安装有光学平台，光学平台通过俯仰轴连接在二维常平台上，实现光学平台的俯仰转动；二维常平台通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构，实现外壳、二维常平台与光学平台的同步平面转动；光学平台上安装有可见光相机、接收天线、发射天线和红外照相机。

所述的壳体上部设置有阻尼隔振，用于进行被动隔振处理。

所述的电子处理模块包括有通信天线电路和操控台电路，通信天线电路将接收到的光信号传输给操控台电路进行信号的分析处理，操控台电路将发射的光信号传输给通信天线电路进行信号的发射和反馈。

所述的通信天线电路中包括有信源光发射组件、信源光接收组件、信标光发射组件、信标光感应接收组件，精跟踪控制组件和跟踪轴系；操控台电路中包括有处理单元、主控单元和通信处理单元。

通信天线电路中：

所述的信标光发射组件、信标光感应接收组件，精跟踪控制组件和跟踪轴系与操控台电路中的处理单元连接，将信标光信号传输到操控台电路中进行处理，操控台电路处理后的信标光回馈信号通过信标光发射组件发射出去同时操控台电路回馈信号控制跟踪轴系的运动，进行信号的回馈与跟踪调整；

所述的信源光发射组件、信源光接收组件与操控台电路中的通信处理单元连接，将接收到的信源光信号传输到通信处理单元中，同时将接收到的通信处理单元回馈的信号转换为信源光进行发射；

操控台电路中：通信处理单元与处理单元连接主控单元，在主控单元中设置有通信接口、处理机和人机结构，进行信息的人机交换和信息上传。

本发明创造的有益效果在于：一种机载激光通信设备，包括有舱内和舱外两部分，舱内为系统的电子处理模块，舱外为光机检测和伺服系统，其特征在于：所述的舱外部分包括有壳体，壳体上的整流罩，在壳体内，整流罩对应位置处安装有光学平台，光学平台通过俯仰轴连接在二维常平台上，实现光学平台的俯仰转动；二维常平台通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构，实现外壳、二维常平台与光学平台的同步平面转动；光学平台上安装有可见光相机、接收天线、发射天线和红外照相机。本实用新型通过上述结构，提供了一种使用方便，设备占用空间小、在实现信号接收和发射的同时实现信号的跟踪和捕捉的通信设备。

附图说明

图1：为本实用新型结构示意图。

图2：为本实用新型光学平台工作原理图。

图3：为本实用新型电子处理模块电路原理图。

具体实施方式

机载激光通信设备，包括有舱内和舱外两部分，舱内为系统的电子处理模块，舱外为光机检测和伺服系统，其特征在于：所述的舱外部分包括有壳体，壳体上的整流罩（1），在壳体内，整流罩（1）对应位置处安装有光学平台（4），光学平台（4）通过俯仰轴连接在二维常平台（6）上，实现光学平台（4）的俯仰转动；二维常平台（6）通过上部的方位轴连接壳体和外部的转动机构，实现外壳、二维常平台（6）与光学平台（4）的同步平面转动；光学平台（4）上安装有可见光相机（5）、接收天线（3）、发射天线（2）和红外照相机（10）。所述的壳体上部设置有阻尼隔振（8），用于进行被动隔振处理。

具体的舱外部分还设置有伺服转塔7，使吊舱能够进行方位旋转和俯仰旋转，可实现系统跟瞄和光学信号收发功能，在机舱升降装配面9和伺服转塔7之间设置有阻尼隔振8，用于进行被动隔振处理。

所述的电子处理模块包括有通信天线电路（12）和操控台电路（11），通信天线电路（12）将接收到的光信号传输给操控台电路（11）进行信号的分析处理，操控台电路（11）将发射的光信号传输给通信天线电路（12）进行信号的发射和反馈。

所述的通信天线电路（12）中包括有信源光发射组件、信源光接收组件、信标光发射组件、信标光感应接收组件，精跟踪控制组件和跟踪轴系；操控台电路（11）中包括有处理单元、主控单元和通信处理单元。

通信天线电路（12）中：

所述的信标光发射组件、信标光感应接收组件，精跟踪控制组件和跟踪轴系与操控台电路（11）中的处理单元连接，将信标光信号传输到操控台电路（11）中进行处理，操控台电路（11）处理后的信标光回馈信号通过信标光发射组件发射出去同时操控台电路（11）回馈信号控制跟踪轴系的运动，进行信号的回馈与跟踪调整；

所述的信源光发射组件、信源光接收组件与操控台电路（11）中的通信处理单元连接，将接收到的信源光信号传输到通信处理单元中，同时将接收到的通信处理单元回馈的信号转换为信源光进行发射；

操控台电路（11）中：通信处理单元与处理单元连接主控单元，在主控单元中设置有通信接口、处理机和人机结构，进行信息的人机交换和信息上传。

光学平台4中通过接收天线2同时接收信标光和信源光信号，通过滤波器过滤后，通过分光镜分光，之后将信号分别通过设置的粗捕获探测器或精跟踪探测器输出到通信天线电路12中的信源光接收模块和信标光接收模块中。光学平台4上还设置有信源光和信标光分别的发射天线，对传输回馈后的光信号进行分别的发射。

机载激光通信设备的控制方法，其特征在于：

1、信号的接收：

1a、使用同一个光学的接收天线3同时接收对方终端发射的信源光和信标光；

1b、在接收天线3后端中继光路部分通过滤波器经过滤波，之后通过快速倾斜镜将光信号反射到分光镜中，进行信源光和信标光分离；

1c、分离后的信源光通过滤波器后传输到通信源光探测器中，通信源光探测器将捕捉到的光信号上传至通信天线电路12中的信源光接收模块中，进行数据调节处理后上传到操控台电路11，进行处理；

分离后的信标光通过滤波器后，一部分的信标光通过分光片传至粗对准探测器，之后通过通信天线电路12上传至操控台电路11进行粗对准分析控制，另一部分的信标光通过分光片传至精跟踪探测器，之后通过通信天线电路12上传至操控台电路11进行精对准分析控制；

2、设备调整：接收到的光信号传输到通信源光探测器中，通信源光探测器将捕捉到的光信号上传操控台电路11，回馈的信息至通信天线电路12中的方位轴系和俯仰轴系进行控制，并将控制调整信号输出，从而调整接收设备俯方位角度和俯仰角度，对信号进行实时跟踪，保证双方的信标光和信源光能够实时收发畅通；

3、信号的发射：信标光和信源光分别进行放射，输出的信源光首先经过强度调制并放大，然后同终极光系统准直扩束，在通过快速倾斜镜反射后，采用无焦望远镜进行放射；信号光则直接进行准直扩束后进行发射。

本实用新型通信终端采用对称式结构，一个较大口径的光学天线同时接收对方终端发射的信号光和信标光，并在天线后端中继光路部分完成波长隔离；信标光和信号光分别采用不同波长的激光，信号光和信标光采用独立的发射孔径，信号光发射和接收支路共用一个快速倾斜镜。

在发射支路上，信号光首先经过强度调制并放大，然后用中继光学系统准直扩束，再通过快速倾斜镜反射后用一个无焦望远镜发射；信标光则直接进行准直扩束和发射。在接收支路上，光学主天线同时接收信号光和信标光，依次通过快速倾斜镜和分色棱镜，然后分别对信号光和信标光进行处理。其中信标光通过窄带干涉滤波器后进入捕跟探测器执行捕获和跟踪功能；信号光则通过窄带干涉滤波器后直接探测并进行信号解调。

信号接收时，信号激光通过光学接收天线，被聚焦在通信探测器通信探测器上。首先经过光检测器转换成射频电流，然后馈入射频检波器，最后由解码器解调出原来的信号。采用自动瞄准系统，以保证当空间信道介质变化引起光斑漂移时，自动调整光学天线，保证双方始终处于对准的状态。光天线接收到光信号后，经过光学分束，信标光的一部分至粗对准探测器，输出信号由粗对准控制、驱动粗对准机构完成粗对准；信标光的另一部分经精对准机构、分光片、分束片至精探测器，由精对准控制器控制精对准机构，完成双方的精确对准与跟踪。

具体使用时，吊舱玻璃窗口应该镀上符合军用标准的增透膜，其玻璃窗口的曲率要和吊舱相匹配，并且要能够做到近乎零光焦度。这种设计能够将光学平台在扫描过程中的光学瞄准误差降低到最小，同时也将外部气动流的干扰降低到最小。为了降低成本和适应机载平台，光学天线采用卡塞格伦式望远镜，主镜采用抛物面反射镜，次镜采用双曲反射镜，并采用折轴光路以进一步压缩终端的体积。热控设计采用被动热控设计和主动热控设计想配合的方法，尽量将跟踪机构、电子部件和光学部件三个部分实施热隔离，并分别对其采取相应的热控措施。为实现视轴的稳定，采用主被动抑制措施对视轴进行稳定，无角位移特种橡胶实现被动减振，抑制平台的高频振动分量对视轴的影响；采用以宽带、低漂移的速率陀螺为核心器件的主动视轴稳定系统，对低频、大幅度扰动进行有效抑制。为实现高精度动态跟踪，采用粗精复合轴ATP跟踪技术。粗跟踪环具有较大的视场和较低的伺服带宽，以实现快速捕获和稳定粗跟踪；精跟踪环具有较小的动态范围、较高的伺服带宽和高跟踪精度，以保证快速和高精度的对准和跟踪。