的实施例做进一步详细描述。
【具体实施方式】
[0034] -、技术原理
[0035] 参照图4,本发明通过通信端机控制天线波束的输出，通信端机包括发射系统、接 收系统W及控制系统。其中，发射系统包括激光器、分束器、发射单元和光学智能天线;接收 系统包括合并器、数据与信息处理单元、接收单元及光学智能天线;控制系统由激光控制单 元和光开关控制器两部分组成。
[0036] 当光学智能天线上的接收单元接收到光信号后，由合并器整合光信号并输出数 据，将数据传入给数据与信息处理单元，分析是否满足通信链路建立需求:如果满足则直接 将结果传送给控制系统，否则，启用EC-EKF算法预测对端通信机下一时刻的状态信息，并确 定对端通信机位于本端通信机光学智能天线上的哪个发射单元覆盖范围内，再将此结果传 送给控制系统;根据数据与信息处理单元分析的最终结果，控制系统中的激光控制器控制 激光器生成光信号，光信号经分束器进行分束，由光开关控制器选择合适的光学智能天线 上的发射单元，最后将波束发射出去，继续进行通信进程。
[0037] 二、实现实例
[0038] 参照图1，根据上述原理，本实例的实现步骤如下：
[0039] 步骤1，设计光学智能天线：
[0040] 参照图5,本发明设计的光学智能天线为一个正二十面体整体结构，标记为0,该整 体结构由二十个完全相同的等边=角形拼接而成，每个等边=角形为一个发射面，其上均 匀分布着发射单元和接收单元。由于该结构中的每个面都是完全相同的=角形，故只需考 虑其中一个面上的发射单元和接收单元的分布情况，其他面与之相同。
[0041] 步骤2,设计每个面的上发射单元和接收单元的分布：
[0042] (2a)确定最大发射覆盖面
[0043] 为了确定光学智能天线发射单元和接收单元的分布，本发明从光学智能天线形成 的发射覆盖面来分析。
[0044] 如图6所示，0代表光学智能天线，AABC代表光学智能天线其中一个发射面所形成 的发射覆盖面，所有的发射面所形成的发射覆盖面拼接起来，最终同样呈现一个外形尺寸 大于光学智能天线的正二十面体结构F，对于较长的通信距离，该结构远大于光学智能天线 的正二十面体结构；
[0045] 双方通信机相距较远时，在保证发射端天线每个面所形成的发射覆盖面之间为无 缝隙连接的基础上，得到最大发射覆盖面的边长为
[0046] (2b)等分发射覆盖面
[0047] 如图7所示，AABC为一个最大发射覆盖面，将该最大发射覆盖面的边长进行n等 分，连接各个等分点，即将最大发射覆盖面分为n 2个小=角形；
[0048] (2c)确定发射单元的数量与位置
[0049] 在确定最大发射覆盖面后，需要考虑至少要有多少个发射单元形成的圆形光斑可 W将其无缝且无重合地完整覆盖。为将最大发射覆盖面完整覆盖，本发明对每个小=角形 采用外接圆方式填充，如图7所示，填充所需圆形光斑个数为n(n+l)/2,即需要天线每个面 上的发射单元数量为N=n(n+l)/2;
[0050] 由于每一个圆形光斑是由光学智能天线的每一个发射单元形成的，因此，该圆形 光斑填充的位置即为对应光学智能天线发射单元的位置；
[0051] (2d)确定发射单元半径
[0052] 由发射端机的通信半径R，与发射面上分布的发射单元个数姉角定每个发射单元的 最大半径为：
[0054]由于在光学智能天线的每个面上需要排布发射单元与接收单元，因此需要将发射 阵元按照最大的尺寸进行缩小，剩余出的面积用于排布接收单元，因此，本发明将光学智能 天线每个面上的发射单元半径r设定为rmax/2，即
[0056] 其中，R为光学智能天线的通信半径，N为每个发射面上分布的发射单元个数；
[0057] (2e)接收单元的分布
[005引在光学智能天线的每个面上，除了分布发射单元之外，还要考虑接收单元的排布， W便满足能够接收任意方向发来的光信号；
[0059] 如图8所示，将接收单元均匀的排布在发射单元的空隙内。
[0060] 步骤3,对发射面和发射单元进行编号：
[0061] 对该光学智能天线的正二十面体结构0的每个面按照逆时针、自上而下进行编号， 每个面上的发射单元按照自左向右、自上而下进行编号。具体编号过程如下所述：
[0062] 如图9(a)所示，对光学智能天线的发射面进行编号：将最上层正对着的面设为Ol 号，再按逆时针方向分别编号直至05号，完成最上层所有面的编号；然后，对第二层的所有 面进行编号，将第二层正对着的面设为06,再依次按逆时针方向编号直至15号；最后，对第 =层的所有面进行编号，取第二层06号正下方逆时针方向的第一个面为16号，再依次按逆 时针方向编号直至20号，至此发射面全部编号完毕；
[0063] 如图9(b)所示，对光学智能天线的发射单元进行编号：由于光学智能天线的每个 面都是完全相同的=角形，故只需考虑其中一个面的发射单元编号情况，其他面与之相同； 第一层排布一个发射单元，编号设为0,第二层的编号从左向右分别设为1和2,第=层的编 号从左向右分别设为3、4和5,剩余发射单元均按照该规律继续进行编号，最后完成所有发 射单元的编号。
[0064] 为了便于完成天线波束控制过程，本发明将本端发射面、发射单元编号W及本端 收到的来自对端的发射面、发射单元编号加在通信数据包内，使得通信双方能够交换运些 发射面和发射单元的编号，并在天线波束控制过程中，光学智能天线可W根据W上编号打 开对应的发射面上的发射单元，正确执行波束控制过程，保持通信连续。
[0(?日]步骤4,天线波束控制：
[0066] 参照图2,本发明采用基于EC-EKF算法的光学智能天线波束控制方法进行波束控 审IJ，具体流程如下：
[0067] (4a)发射单元初始化：
[0068] 参照图3,发射单元初始化过程是全双工过程，需要通信双方进行交互信息，因此， 通信双方均需进行该初始化过程。此处W本端通信机的光学智能天线发射单元初始化过程 进行描述，对端通信机与之相同，具体流程如下：
[0069] (4al)本端通信机打开所有发射单元和全球定位系统GI^模块；
[0070] (4a2)判断本端通信机的接收单元是否收到对端通信机发射的反馈光信号，如果 收到，则执行(4a3);如果未收到，则返回(4al )，重新进行GPS目标位置的确定；
[0071] (4a3)本端通信机记录对端通信机的反馈信息，该反馈信息包括本端通信机对应 打开的发射单元编号和对端通信机的状态信息；
[0072] (4a4)根据对端通信机的反馈信息，保持本端通信机对应的发射单元打开，关闭其 他发射单元和GI^模块，即完成发射单元初始化，通信双方的链路完成建立；
[0073] (4b)本端通信机和对端通信机进行通信：
[0074] 在双方通信进程中，由于本端光学智能天线的发射单元波束宽度受限，天线覆盖 范围也是有限的，一旦对端通信机移动出该范围时，通信进程将中断；因此需要在对端通信 机移动的过程中实时的进行本端光学智能天线的发射单元切换，保证通信进程的不间断；
[0075] (4c)发射单元切换：
[0076] (4cl)本端通信机判断是否收到对端通信机天线发射的光信号：
[0077] 如果收到光信号，则更新对端通信机当前的运动状态信息；
[0078] 若未收到光信号，则关闭本端天线当前的发射单元，执行步骤(4c2);
[0079] (4c2)采用误差修正的扩展卡尔曼滤波算法EC-EKF，预测对端通信机的下一时刻 运动状态信息，得到对端通信机的下一时刻运动状态信息预测值：
[0080] 传统的扩展卡尔曼算法EKF是非线性系统中的一种最小方差估计方法，多用于目 标跟踪、位置信息预测和滤波系统中；目标位置信息的预测精度决定了整个APT系统的性能 好坏，其中影响邸F算法预测精度的误差来源包含了