一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法

本发明涉及一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，属于空间激光通信。

背景技术：

1、空间激光通信系统是以激光作为信息载体建立高速数据通信链路的通信终端，相较于射频通信具有通信容量大、传输速率高、保密性好和抗干扰能力强等特点，并逐渐向深空通信及组网通信领域发展，是实现未来天地一体化信息网络的关键技术之一。传统的激光通信系统一般采用大发散角信号光束进行捕获跟踪，大发散角信号光捕获难度低，缺点是为了输出信标光所导致的激光光源的输出功率、终端质量、体积和复杂度等都显著增加。随着卫星发射搭载轻小型通信载荷以及空间组网等应用需求的不断发展，激光通信终端将更加趋向于高集成度、小型化以及轻量化的发展方向。轻小型激光通信终端是在保证系统性能的基础上去除信标光以实现探测终端的简化，其捕获过程是采用小发散角信号光束扫描覆盖不确定区域的新型无信标捕获机制，主要采用信号光束扫描以及视轴校正的捕获模式以实现链路的建立。本发明的主要目的是解决轻小型通信终端由小发散角信号光束实现无信标捕获时的扫描模式设计问题，确保无信标复合扫描子区域与不确定区域过程覆盖的准确性，提高复合扫描覆盖效率与捕获概率。

技术实现思路

1、本发明提出了一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，通过精跟踪振镜在子区域内执行正过程与逆过程两种模式的光栅扫描，同时，结合轻小型二维转台在不确定区域内执行光栅螺旋扫描的方案，解决了目前轻小型激光通信终端系统无信标捕获过程中由于信号光发散角小而不能直接采用传统信标捕获扫描方法的问题。

2、一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，所述轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法包括以下步骤：

3、s100、轻小型二维转台初始指向不确定区域；

4、s200、利用轻小型二维转台在不确定区域内由内向外执行光栅螺旋扫描，同时，利用精跟踪振镜在子区域内执行光栅扫描，直至完成整个扫描覆盖不确定区域的复合无信标扫描周期；

5、s300、判断成像传感器是否探测到目标信号光束，若捕获成功，则根据所述目标信号光束的位置偏差量对视轴指向进行校正，并执行s400；若捕获失败，则返回s100；

6、s400、轻小型激光通信终端采用无信标复合扫描方法，利用s300中捕获到的目标信号光束，切换到目标信号光的跟踪模式，依据光斑偏离探测视场中心的偏差量生成控制量驱动终端伺服系统进行跟踪。

7、进一步的，在s200中，子区域的大小由精跟踪振镜的扫描范围确定。

8、进一步的，在s200中，精跟踪振镜在子区域内执行光栅扫描时包含两种光栅扫描方式，一种是精跟踪振镜控制信号光束从子区域左下角位置开始扫描，右下角位置结束扫描，定义为正过程；另一种是精跟踪振镜控制信号光束从子区域右下角位置开始扫描，左下角位置结束扫描，定义为反过程，完成一次正过程与反过程均视为完成一次光栅扫描。

9、进一步的，在s200中，轻小型二维转台在不确定区域内执行光栅螺旋扫描的方法为：从初始指向位置由内向外执行光栅螺旋跳步，以实现从高概率区域向低概率区域的扫描过程，轻小型二维转台的光栅螺旋跳步步距由子区域扫描范围确定。

10、进一步的，在s200中，精跟踪振镜控制信号光束执行光栅扫描的过程中，每列光栅扫描之间设定信号光扫描子区域的重叠因子。

11、进一步的，在s200中，轻小型二维转台从初始指向位置执行一步光栅螺旋扫描，并在两步光栅螺旋扫描之间设定子区域间的重叠系数。

12、进一步的，轻小型二维转台每执行结束一步光栅螺旋扫描，精跟踪振镜控制信号光束就完成一次光栅扫描，每相邻的两次光栅扫描的检测方向相反，即正过程和反过程依次切换。

13、一种存储介质，该存储介质上储存有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法。

14、一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法。

15、本发明的有益效果：本发明主要结合轻小型激光通信系统的二维转台与精跟踪振镜两种执行机构之间扫描速度与扫描范围等结构特点，采用无信标复合扫描方法将子区域内两种光栅扫描模式的设计与不确定区域内光栅螺旋扫描方式通过复合控制实现。有效解决了小发散角信号光束扫描覆盖不确定区域的优化设计问题，确保无信标复合扫描子区域与不确定区域过程覆盖的准确性，保证复合扫描覆盖效率以及提高捕获概率。

16、本发明提出了一种全新的适用于轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，该方法在轻小型二维转台与精跟踪振镜两种执行机构复合条件下，能够始终保证信号光束在子区域以及不确定区域内的扫描覆盖效率以及捕获时间最优，降低了小发散角信号光束捕获过程的复杂程度，提升了轻小型激光通信终端的扫描速度与捕获概率。

技术特征：

1.一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，其特征在于，所述轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，其特征在于，在s200中，子区域的大小由精跟踪振镜的扫描范围确定。

3.根据权利要求2所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，其特征在于，在s200中，轻小型二维转台在不确定区域内执行光栅螺旋扫描的方法为：从初始指向位置由内向外执行光栅螺旋跳步，以实现从高概率区域向低概率区域的扫描过程，轻小型二维转台的光栅螺旋跳步步距由子区域扫描范围确定。

4.根据权利要求3所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，其特征在于，在s200中，精跟踪振镜控制信号光束执行光栅扫描的过程中，每列光栅扫描之间设定信号光扫描子区域的重叠因子。

5.根据权利要求4所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，其特征在于，在s200中，轻小型二维转台从初始指向位置执行一步光栅螺旋扫描，并在两步光栅螺旋扫描之间设定子区域间的重叠系数。

6.一种存储介质，该存储介质上储存有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-5任一项所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法。

7.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现权利要求1-5任一项所述的一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法。

技术总结
本发明提出了一种轻小型激光通信终端的无信标复合扫描方法，属于空间激光通信领域。本发明通过轻小型二维转台和精跟踪振镜复合扫描覆盖不确定区域，降低了不必要的重叠区域设计，可以减少捕获时间。其中，精跟踪振镜在子区域内执行正逆两种模式的光栅扫描，结合轻小型二维转台在不确定区域内执行光栅螺旋扫描。轻小型二维转台由内向外执行每一步光栅螺旋扫描中，均需要复合一次精跟踪振镜在每个子区域内的光栅扫描，直至完成不确定区域的覆盖，捕获到目标信号光束。该方法能够充分实现精跟踪振镜的高速性，提高了捕获效率。本发明是空间激光通信领域的创新技术，对轻量化、小型化的激光通信终端研发具有重要意义。

技术研发人员：王英泽,滕云杰,张敏
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13