[发明专利]一种采用激光无线供电和激光无线通信的无线箭地接口

说明书

本发明主要公开一种采用激光无线供电和激光无线通信的无线箭地接口，以无线激光传输技术为载体，实现大功率激光无线能量与高速激光通信的发射、传输，采用波分复用方式通过基于波分复用的通信/传输系统一体化、兼容性设计技术现大功率无线能源传输与无线通信的一体化集成设计，实现地面到箭上的单向无线激光无线供电和箭地间双向高速无线激光通信；通过对箭上母线的不同工作模式控制，可实现箭上电池与箭地无线供电设备的配合工作，可实现箭上电池的不下箭充电与维护；通过对设备发热的热能综合利用，实现对箭上仪器设备、管路的加温与无线箭地接口散热需求的集成。

技术领域

本发明涉及一种采用激光无线供电和激光无线通信的无线箭地接口，属于运载火箭地面电气系统设计领域。

背景技术

我国现役运载火箭仍普遍采用脱插、脱拔等机械电连接器作为影响发射成败的关键电气系统有线箭地接口，采用有线接口进行信息交互及供电通道。在发射场测试及发射准备过程中脱插、脱拔等机械电连接器需要大量的人工操作，使用操作约束条件多，增加了发射场安装、检查等工作量，尤其是在低温推进剂加注后存在较大的安全性风险；并且在脱插、脱拔连接过程中历史上出现过较多连接不可靠、脱落不正常等问题，存在较大的质量风险和隐患；当运载火箭发生紧急关机或其他异常情况导致电连接器断开时，无法实现箭地接口的自动对接，无法自动恢复地面对箭上的控制。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种采用激光无线供电和激光无线通信的无线箭地接口，实现地面测发控系统对火箭箭上设备的无线供电、无线控制和无线测试功能。

本发明的技术解决方案是：

一种采用激光无线供电和激光无线通信的无线箭地接口，包括：箭上部分和地面部分，箭上部分和地面部分之间的供电信号传输和通信信号传输均采用无线激光传输方式实现。

箭上部分包括光电转换装置、箭上光学天线、通信发射机、通信接收机、电源管理设备以及导热结构；

光电转换装置用于接收地面发送的传能激光，通过光电转换装置进行光电转换将传能激光转换为直流供电信号并输出给电源管理设备，电源管理设备进行电压变换及稳压，输出给箭上电气系统的配电器，并给箭上电池充电；同时，电源管理设备还用于控制箭上母线的工作模式判别与切换；导热结构用于将光电转换装置释放的热能传到其他需要加热的箭上设备、箭体结构和管路；箭上光学天线接收/发送通信光信号，进行光电转换后与通信发射/接收机连接，通信发射/接收机与箭上电气系统的箭载计算机进行数据通信。

所述导热结构包括热沉、石墨烯导热膜和石墨烯导热带；

光电转换装置产生的热量被热沉吸收，之后通过石墨烯导热膜将热量传递给箭上设备，通过石墨烯导热带将热量传递给箭体结构和管路。

石墨烯导热膜为薄膜状柔性结构，覆盖在箭上设备表面，石墨烯导热带为带状柔性结构，缠绕在箭体结构或者管路上。

箭上光学天线包括箭上光学透镜组、箭上光滤波器、箭上光单向器、箭上光耦合器、箭上光二极管以及箭上光探测器；

地面发送的光信号通过光学透镜组进入到箭上光耦合器后通过箭上光滤波器进行滤波，之后通过箭上光探测器进行光电转换，最终发送到箭上通信接收机中；

箭上通信发射机发出的电信号通过箭上光二极管转换为光信号后，通过箭上光单向器和箭上光耦合器后，通过箭上光学透镜组发射给地面。

光电转换装置以及箭上光学透镜组设置在箭舱壁外侧。

根据无线供电功率和负载功率判别箭上母线的工作模式，箭上母线的工作模式包括四种，分别为：功率限制模式、最大功率模式、联合放电模式以及单独放电模式。