[实用新型]大气激光通信自动跟踪系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光通信领域，特别涉及一种大气激光通信自动跟踪系统。

背景技术

大气激光通信又称自由空间光通信或无线光通信。它是利用激光作为信息的载体，直接在大气中进行信息传输的一种通信方式。它不仅具有速率高、通信容量大、保密性好、无射频干扰、使用灵活性强等特点，而且相对光纤通信它避免了昂贵的光纤铺设和维护费用，相对微波通信它避免了繁杂的频率使用许可证的申请，不受无线电干扰，造价低、施工简单快捷，可用来进行数据、语音、视频等信息的全双工传输。

与传统的光纤通信不同，大气激光通信使用光学透镜或反射镜组成的光学系统来控制激光束的发射和接收，从而将信息从一端直接经过大气信道传送至另外一端。与传统的微波通信不同，大气激光通信是以激光作为信息的载体，因而要求通信的点对点之间必须无遮挡，且通信两端设备必须保证相对精确的、稳定的对准要求。由此可见，尽管大气激光通信有诸多优点，但仍然存在一些不足：

1、大气信道对光束传输的影响。各种天气都会对通信带来影响，特别是大气湍流使激光束在大气信道传送时发生传播路径的扭曲和偏转，造成接收端光束聚焦点的偏移，影响通信质量。

2、精确、稳定的对准比较困难。大气激光通信设备发射的光束直径有一定的大小。过小则不利于设备的对准，过大则增大了光束的扩展损耗，不利于远距离的通信。为了保证信息的正常传输，必须使两端保持精确对准。但对准后由于风力等外力因素的作用，设备及其固定底座实际上存在某种程度的漂移和摇摆，使通信两端不能稳定地保持精确对准。

因此，要保证通信两端正常的信息传输，就必须使两端设备保持稳定的精确对准。但由于上述原因造成设备之间对准后偏移，使两端设备不能稳定地保持对准状态，这就需要两端设备能够根据设备偏移的情况自动跟踪实现调整，保证通信两端始终对准。

目前，常用的保持对准的自动跟踪方法是利用光电位置探测器件，探测出设备因偏移导致的偏离原来位置的偏差，再进一步控制驱动执行部件，补偿因外部因素造成的位置偏移。这种方式需要信号光束以外的信标光束来做位置探测，结构上不仅需要增加信标光束发射天线，还需要信标光束接收天线，光学系统复杂，光束平行度装调要求高。此外，还需要增加信标光束调制驱动电路以及位置偏差提取电路，因而设备造价较高，不利于设备在市场上的广泛应用。

因此，目前市场上亟需一种更加廉价的保持对准的自动跟踪方法，使两端设备稳定地保持精确对准，保证通信正常，又能满足装调工艺简单、造价低等特征要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种造价低廉、装调工艺相对简单又能保持精确对准的大气激光通信自动跟踪系统。

本实用新型的构思是利用外部因素引起的偏移直接导致光功率变化的原理，通过控制驱动执行部件去调节本端光学天线或远端光学天线，使双端接收光功率值保持最优化状态，从而使通信质量稳定可靠。

根据上述构思所设计的大气激光通信自动跟踪系统，包括检测本端光功率信息的本端光功率检测模块和本端光学天线、以及检测远端光功率信息的远端光功率检测模块和远端光学天线。此外，系统还包括有一自动跟踪控制模块，所述自动跟踪控制模块主要由下述单元构成，

接收远端光功率信息，在保证远端功率下降不超过设定阈值的前提下，发出信号去调节本端光学天线，同时监测本端的功率信号值使之达到最大的单元；

接收本端光功率信息，在保证本端功率下降不超过设定阈值的前提下，发出信号去调节远端光学天线，同时监测远端的功率信号值使之达到最大的单元；

接收本端光功率信息，在保证本端功率下降不超过设定阈值的前提下，发出信号去调节本端光学天线，同时监测远端的功率信号值使之达到最大的单元；

接收远端光功率信息，在保证远端功率下降不超过设定阈值的前提下，发出信号去调节远端光学天线，同时监测本端的功率信号值使之达到最大的单元；

比较本端和远端光功率值，如果两端功率差值小于3dB，则自动跟踪完成；如果两端功率差值大于3dB，则在保证两端光功率总和不变小的前提下，调节本端光学天线，使两端光功率差值尽量小的单元；

比较本端和远端光功率值：如果两端功率差值小于3dB，则自动跟踪完成；如果两端功率差值大于3dB，则在保证两端光功率总和不变小的前提下调节远端光学天线，使两端光功率差值尽量小的单元。