[发明专利]运载器导航系统

说明书

一种用于运载器的导航系统的照明系统，该照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件。每个照明组件包括被构造为发射光的一个或多个激光二极管，包括一个或多个透镜元件的透镜阵列，以及与每个激光二极管电联接的控制器。透镜阵列接收来自激光二极管的入射光，并将入射光从透镜阵列引导为准直光束。控制器分别控制每个激光二极管的功率水平。激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上并设置在公共壳体中。每个照明组件相对于扫描单元成弧形布置。扫描单元接收来自每个照明组件的准直光束，并在两个正交方向上引导来自每个照明组件的准直光束。

相关申请的交叉引用

本申请是2017年4月26日提交的美国专利第10,443,812号的部分继续申请，并要求其优先权，该美国专利第10,443,812号要求2016年6月10日提交的美国临时申请序列号为62/348,291的优先权。其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开大体涉及导航系统，并且更具体地涉及用于运载器导航系统的照明系统。

背景技术

导航和控制运载器(诸如飞行器)是困难而复杂的过程。无论飞行器是由飞行员手动操作还是自动操作(诸如无人飞行器)，飞行器的操作都会由于许多因素而变得复杂。恶劣的天气条件(例如暴风雨，大雾，冰雹，下降气流，黑暗和大风)会降低能见度并影响飞行器的性能。飞行器的操作也可能受到特定地理位置和操作地点周围环境的影响。例如，在拥挤或高风险环境(例如应急响应地点，船舶，海上石油钻井平台)中操作飞行器，需要精确而准确的控制以降低安全风险，例如碰撞。当飞行器进行复杂的演习(例如着陆，空中对接或空中加油)时，尤其如此。

为了增加飞行器操作的安全性，已经开发了系统以辅助导航，控制，着陆和空中加油。这些系统包括全球定位系统(GPS)，无线电导航系统，惯性导航系统(INS)，非定向信标(NBD)，光学导航系统和激光导航系统。激光导航系统相对于其他类型的系统具有某些优势。例如，激光导航系统是独立的，可以在恶劣的天气条件和其他系统无法操作的环境中操作。

然而，对于特定移动应用中的某些应用而言，现有激光导航系统太大。通常，用于空中应用的导航信标使用强度调制的405nm激光二极管，或用于光束整形的具有大量光学器件的1.55um光纤激光器，以及用于光束偏转的两轴振镜。这些系统倾向于放在一个或两个大盒子中，以容纳激光源和大量光学器件与控制电子器件的分离单元。

另外，所生成的激光功率太低而无法将导航信息传输到期望的距离，例如6,000英尺或更长。通常，现有系统不能生成足够紧密的成形光束以在图案的外周上获得信号电平。

另外，现有系统中的光学器件不能在长距离上维持适当的性能，这减小了系统的操作范围。通常，光束形成光学器件不能在长传播距离上维持正确的形状，尤其是对于光束的宽发散部分。如果光束出现畸变或扭曲，则进入的飞行器所收到的信号强度会降低，这会降低SNR，并降低系统可操作的范围。

发明内容

根据一个实施例，一种用于运载器的导航系统的照明系统，该照明系统包括扫描单元和一个或多个照明组件。一个或多个照明组件中的每一个包括被构造为发射光的一个或多个激光二极管，包括一个或多个透镜元件的透镜阵列，以及与一个或多个激光二极管中的每一个电联接的控制器。透镜阵列被构造为接收来自一个或多个激光二极管的入射光，并且将入射光从透镜阵列引导为准直光束。控制器被构造为分别控制一个或多个激光二极管中的每一个的功率水平。一个或多个激光二极管，透镜阵列和控制器设置在基板上并设置在公共壳体中。一个或多个照明组件中的每一个相对于扫描单元成弧形布置。扫描单元接收来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束，并在两个正交方向上引导来自一个或多个照明组件中的每一个的准直光束。