[发明专利]一种基于空间光通信的运动目标相对位置测量系统

说明书

本发明公开了一种基于空间光通信的运动目标相对位置测量系统，包括设置于固定端的激光扫描发射装置和设置于运动目标上的激光接收测距装置；激光扫描发射装置包括可调制脉冲激光器，可调制脉冲激光器通过发射光学机构连接有激光扫描机构；可调制脉冲激光器和激光扫描机构均连接至同一总控单元；本发明利用激光良好的单色性、准直性与可调制性，结合光电探测与激光测距技术，实现在卫星拒止、无线电静默等强电磁对抗环境下相对定位导航与通信的难题，可以提升电磁干扰条件下相对定位引导的定位精度，且具有作用距离远、数据更新率高、体积重量小、功耗低等优点，可以应用于无人机自主着陆/着舰、空中加油、编队协同等关键作战任务中。

技术领域

本发明属于运动目标相对位置测量技术领域，尤其涉及一种基于空间光通信的运动目标相对位置测量系统。

背景技术

运动目标指的是可以进行动作的目标，通常指的是空中运动目标，如航天器、无人机等。无人机自主着陆/着舰、空中加油、编队协同等关键作战任务对高精度相对定位引导技术有着迫切需求。

目前常用的引导技术包括卫星引导、雷达引导和光电引导等。卫星引导技术是利用几何定位原理，通过卫星高精度三维导航信息测量出载体间相对位姿的一种方式，具有全天时、全天候、高精度、低成本、小型化等诸多优点。雷达引导着舰技术通过舰载雷达装置测量出飞机与舰船的相对速度、高度、方位等导航信息，并将解算出的信息与理想轨迹的偏差量和下滑道信息等发送给机载接收端，进而引导无人机沿下滑道着舰，其优点在于不受光照条件影响，在能见度较差的复杂环境下作用距离仍大于数十公里。光电引导技术主要通过采用视觉相机对载体或合作目标(即无人机)成像，通过图像处理与目标识别跟踪算法配合高精度双轴伺服机构，实现对无人机的实时跟踪与角度测量，再实现高精度距离测量，获得机舰间相对位置关系，其优点在于系统结构简单、成本低、定位精度较高等特点。

但是，卫星引导技术和雷达引导技术易受电磁干扰，光电引导技术易受天气影响，因此，会导致相对定位引导的误差增大。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于空间光通信的运动目标相对位置测量系统，以激光扫描方式完成无人机的相对定位，进而减小相对定位引导的误差。

本发明采用以下技术方案：一种基于空间光通信的运动目标相对位置测量系统，包括设置于固定端的激光扫描发射装置和设置于运动目标上的激光接收测距装置；

激光扫描发射装置包括可调制脉冲激光器，可调制脉冲激光器通过发射光学机构连接有激光扫描机构；

可调制脉冲激光器和激光扫描机构均连接至同一总控单元；其中，总控单元用于接收运动目标的导航信息，并根据导航信息生成激光扫描机构的第一控制信息，以使激光扫描机构在预定区域形成激光场区；

激光接收测距装置用于当检测到激光场区内的第一激光信号时，解析第一激光信号，并根据解析结果向激光扫描发射装置的角反射器发射第二激光信号，以及接收反射后的第二激光信号，根据第二激光信号计算运动目标与固定端的相对位置信息。

进一步地，激光接收测距装置包括接收光学机构，接收光学机构用于接收激光场区内的第一激光信号并发出，还用于接收反射后的第二激光信号并发出；

接收光学机构连接转换处理机构，转换处理机构连接有激光测距机构；转换处理机构用于接收光学机构发出的第一激光信号并解析，根据解析结果向激光测距机构发送第二控制信息；转换处理机构还用于接收接收光学机构发出的反射后的第二激光信号，并根据反射后的第二激光信号计算运动目标与固定端的相对位置信息。

进一步地，发射光学机构包括第一发射光学单元和第二发射光学单元；其中，第一发射光学单元用于发射第一激光束，第二发射光学单元用于发射第二激光束，第一激光束与第二激光束相互垂直。