[发明专利]基于星敏感器的地面激光终端多光轴平行标定方法

说明书

本发明提供一种基于星敏感器的地面激光终端多光轴平行标定方法。该方法包括：首先在地面激光终端的收发天线旁安装星敏感器，选择10‑15颗恒星作为校准源，然后地面激光终端按星图信息计算标号为n的恒星的瞄准角度，粗瞄装置记录瞄准完成后的控制反馈角度位置，如果星敏感器视场上未出现该恒星的光斑，则粗瞄装置扫描探测光斑位置，星敏感器探测到恒星的光斑位置后，计算粗瞄装置的修正角度；按修正角度调整粗瞄装置的瞄准角度，记录瞄准完成后的控制反馈角度位置，得到标定指向误差量，利用每路收发天线后光路的精瞄装置进行光轴偏移量修正；最后取n=n+1，返回执行瞄准步骤，直至n=15。本发明具有体积小、标定范围全面等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于星敏感器的地面激光终端多光轴平行标定方法，属于激光通信技术领域。

背景技术

与现有的微波通信技术相比，星地激光通信技术具有数据率高、抗干扰和保密性好等显著优点，可是实现卫星平台遥感数据的高速下行传输。尽管激光通信具有潜在的优势，但由于大气湍流效应(例如受大雨、雾、雪、云和风影响的指向稳定性)，星地激光链路的可用度受到很大影响。

星地激光链路系统中，为降低大气对激光信号传输的影响，在地面激光终端基本采用多路收发天线结构。采用上述结构情况下，要求地面激光终端多光轴保持严格的平行度，对标定技术要求较高。现有的标定方法是，在每路收发天线的后端光路中安装专用CCD探测器，调整其对应的光轴与收发天线光轴平行。在标定过程中，地面激光终端瞄准标定装置（主要由大口径平行光管和激光光源组成），接收标定装置向地面激光终端发射的准直光光束。地面激光终端根据CCD探测器检测到的偏差角度，调整收发天线光轴二维角度方向，确保多个光轴满足平行度要求。

现有的多光轴平行标定方法存在的主要问题是：（1）标定装置体积重量大，不便于室外使用；（2）标定状态少，只能对地面激光终端的低仰角状态进行标定，对高仰角状态无法标定，标定效果差。今后的星地激光链路系统中，要求地面接收端具有灵活机动性，一般将地面激光终端安装在车、船等移动平台上。对于安装在车/船平台上的地面激光终端，现有的多光轴平行标定方法在体积重量、测试覆盖性等多个方面无法满足要求。

发明内容

本发明的目的是针对星地激光链路系统中的车/船载地面激光终端在线标定需求，提出了一种基于星敏感器的多光轴平行标定方法，利用安装在收发天线上的星敏感器，通过观星直接进行多光轴平行标定，具有体积小、标定范围全面等优点。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

基于星敏感器的地面激光终端多光轴平行标定方法，该方法包括如下步骤：

S1.在地面激光终端的收发天线旁安装星敏感器，调整星敏感器接收视轴与收发天线光轴平行，利用惯导设备现场测量地面激光终端所在平台的位置和姿态，作为地面激光终端瞄准坐标系的基准参数；

S2.根据地面激光终端所在地面位置和星图信息，选择10-15颗恒星作为多光轴平行标定校准源，将选定的全部恒星标定校准源编号为n，第1次标定时取n=1，第2次标定时取n=2，依次类推；

S3.在地面激光终端瞄准坐标系下，地面激光终端按星图信息计算标号为n的恒星的瞄准角度，粗瞄装置记录瞄准完成后的控制反馈角度位置；

S4.如果星敏感器视场上未出现该恒星的光斑，则粗瞄装置以当前瞄准位置为中心，按分行螺旋的方式进行分步扫描探测光斑位置；

S5.星敏感器探测到恒星的光斑位置后，停止扫描，计算该光斑位置与星敏感器视场的中心位置的指向误差量，根据得出粗瞄装置的修正角度，其中为星敏感器探测单位位置量对应的粗瞄装置瞄准角度；

S6.按调整粗瞄装置的瞄准角度，记录瞄准完成后的控制反馈角度位置，得到标定指向误差量，该标定过程需要重复10次以上，取标定指向误差量的平均值，以消除随机误差量的影响；