[发明专利]一种基于卫星的激光捕获和通信系统及方法

权利要求书

1.一种基于卫星的激光捕获和通信系统，其特征在于，包括主动终端和逆反射调制终端，其中，

逆反射调制终端配置为在不确定角度范围内按螺旋方式自内向外进行捕获扫描和利用捕获探测器实时监测主动终端发射的信号光；

主动终端和逆反射调制终端配置为双向螺旋扫描使得彼此捕获探测器上均探测到对方光斑且光斑位置稳定保持在双方捕获探测器中心，并且跟踪探测器同时探测到光斑，从而跟踪转向通信。

2.根据权利要求1所述的激光捕获和通信系统，其特征在于，主动终端配置为：

根据先验知识预测位置初始化瞄准，确定最优不确定区域以视场角A1凝视逆向调制终端；

按照时间间隔T向待扫描区域中的下一扫描点发出方向为主动端光轴方向的信号光；

其中，主动终端的视场角A1的范围能够保证前一扫描点的回光信号在主动端捕获范围之内，时间间隔T大于逆向调制终端回光光束的传输时延。

3.根据权利要求1或2所述的激光捕获和通信系统，其特征在于，逆向调制终端配置为：

在信号光到达待扫描区域中的扫描点的同时，开启未调制信号光作为回光光束，以视场角B1在主动端出现的不确定区域内进行螺旋扫描；

在探测到主动终端发射的用于扫描的未调制信号光后，根据逆向调制终端捕获探测器上的光斑位置，通过驱动逆向调制终端粗跟踪机构CPA调整逆向调制终端光学天线指向，使逆向调制终端探测到的光斑中心与逆向调制终端捕跟探测器中心重合后，从当前位置开始通过驱动捕获与跟踪机构实现半径为B2圆域内的螺旋扫描；

依据自身捕获探测器探测到的光斑位置信息使逆向调制终端探测到的光斑中心与逆向调制终端捕跟探测器中心重合后，通过驱动逆向调制终端捕获与跟踪机构实现半径为B3圆域内的螺旋扫描；

依据自身捕获探测器探测到的光斑位置信息使逆向调制终端探测到的光斑中心与逆向调制终端捕跟探测器中心重合后，通过驱动逆向调制终端捕获与跟踪机构实现半径为B4圆域内的螺旋扫描；

其中，B4B3B2。

4.根据权利要求1或2所述的激光捕获和通信系统，其特征在于，在探测到逆向调制终端发出的回光光束的情况下，根据主动终端捕获探测器上的光斑位置，通过驱动主动端粗跟踪执行机构CPA调整主动终端光学天线指向，使主动终端探测到的光斑中心与主动端捕获探测器中心重合后，从当前位置开始通过驱动捕获与跟踪机构实现半径为A2圆域内的螺旋扫描；

依据自身捕获探测器探测到的光斑位置信息使主动终端探测到的光斑中心与主动端捕获探测器中心重合后，通过驱动主动端捕获与跟踪机构实现半径为A3圆域内的螺旋扫描；

依据自身捕获探测器探测到的光斑位置信息使主动终端探测到的光斑中心与主动端捕获探测器中心重合后，通过驱动主动端捕获与跟踪机构实现半径为A4圆域内的螺旋扫描；

其中，A4A3A2。

5.根据前述权利要求任一所述的激光捕获和通信系统，其特征在于，所述逆向调制终端至少包括猫眼光学系统、分束镜、光电探测器、信号处理与控制器、调制器驱动、反射式空间光调制器、信源；其中，

光电探测器和反射式空间光调制器分别位于猫眼光学系统的焦平面上，猫眼光学系统接收主动端发射光束，并将光束并分束镜分别聚焦于位于焦平面处的光电探测器和反射式空间光调制器上，光电探测器将入射光束转换为探测信号并传输给信号处理与控制器，信号处理与控制器根据探测信号控制信源产生信息并接收信息产生通信信号传输给调制器驱动，调制器驱动根据通信信号产生驱动信号传输给反射式空间光调制器，反射式空间光调制器根据驱动信号调制入射光束，形成逆向反射光并将其原路返回。