[发明专利]一种利用反射镜快速搜索的路径优化方法

说明书

本发明公开的一种利用反射镜快速搜索的路径优化方法，具体按照以下步骤实施：步骤1，建立球坐标系坐标将反射镜面看作是在一个球形坐标系内的旋转；步骤2，建立光斑脱靶量与反射镜旋转角度之间对应关系，利用电机控制进行反射镜的角度的旋转；根据二维旋转反射镜模块在接收端的控制回路，建立对应的光斑脱靶量与反射镜旋转角度之间的关系；步骤3，按照步骤1方法进行寻优，通过步骤2中反射镜上光斑脱靶量与反射镜旋转角度对应关系进行控制驱动，完成利用反射镜的快速搜索，提高无线激光通信系统的链路建立速度。该方法能够进行反射镜在小角度内的偏转，就可以实现激光束能到达接收端视场内，提高通信链路的建立速度。

技术领域

本发明属于无线激光通信技术领域，具体涉及一种利用反射镜快速搜索的路径优化方法。

背景技术

无线激光通信是点对点的通信，光束发散角很小，需要精确对准后才能实现通信。建立激光光束的捕获、对准和跟踪系统可以保证链路的长时间稳定、有效，而通信链路的快速建立是进行无线激光通信的前提。

如今在无线激光通信系统中，将反射镜模块架设在无人机作为中继的研究已经相继开展。当激光从发送端出射，先到达反射镜面上，然后由于反射镜的反射作用使激光的传输方向发生改变，从反射镜面向接收端进行传输。对于基于反射镜的无线激光通信系统，其通信链路的建立速度很大程度都依赖于反射镜的搜索方法。反射镜从初始姿态调整到目标姿态，实现小角度内的偏转，使光束到达接收端，而在实际中，接收端捕获到发端发出的光束仍需要较长时间，通信链路的快速建立问题亟待解决。因此，如何利用反射镜进行快速搜索已经成为无线激光通信的研究领域之一。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用反射镜快速搜索的路径优化方法，能够进行反射镜在小角度内的偏转，就可以实现激光束能到达接收端视场内，减少不必要的扫描时间，提高通信链路的建立速度。

本发明所采用的技术方案是，一种利用反射镜快速搜索的路径优化方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，路径优化

建立球坐标系坐标当进行二维旋转反射镜模块中的反射镜俯仰和旋转角度调整时，将反射镜面看作是在一个球形坐标系内的旋转；利用随机并行梯度下降算法对反射镜在三维方向的偏转角度进行自动循环迭代优化，迭代循环结束之后，使得反射镜的偏转角度达到最小，实现利用反射镜的激光折转传输；

步骤2，控制反射镜的角度旋转

建立光斑脱靶量与反射镜旋转角度之间对应关系，利用电机控制进行反射镜的角度的旋转；根据二维旋转反射镜模块在接收端的控制回路，建立对应的光斑脱靶量与反射镜旋转角度之间的关系；

步骤3，按照步骤1方法进行寻优，通过步骤2中反射镜上光斑脱靶量与反射镜旋转角度对应关系进行控制驱动，完成利用反射镜的快速搜索，提高无线激光通信系统的链路建立速度。

本发明的特征还在于，

步骤1的具体过程如下：

步骤1.1，初始化

建立球坐标系坐标在已建立球坐标系坐标上，设定随机生成反射镜的初始角度姿态性能评价函数

步骤1.2，校正迭代

已知第j次的迭代结果，进行第j+1次迭代，产生相互独立且符合伯努利分布的随机的三维方向偏转角度Δθ，为第j次迭代时的反射镜角度姿态，Δθ_j为第j次迭代时所产生的随机三维方向偏转角度；将偏转角度和分别施加给反射镜，并计算对应偏转角度变化后的系统评价函数和由和计算出系统评价函数变化量δJ^(j)；

步骤1.3，校正更新

反射镜偏转角度控制量的迭代公式：