[发明专利]星载激光无线能量传输系统

摘要

本发明公开了一种星载激光无线能量传输系统，包括无线激光能量发射机和无线激光能量接收机；无线激光能量发射机和无线激光能量接收机分别安装在能量发送航天器和能量接收航天器上；使用本发明可以进行卫星之间或模块航天器之间的无线能量传递，不仅可以增加飞行器能量获取来源，延长飞行器使用寿命，加大对太空资源的利用率，同时也可为空间运载工具输电等。

主权项

星载激光无线能量传输系统，其特征在于，该星载激光无线能量传输系统包括无线激光能量发射机和无线激光能量接收机；无线激光能量发射机由激光器（1）、发射端控制机（2）、发射光学天线（3）、发射端二维转台（4）组成，其中激光器（1）与发射光学天线（3）通过光纤相连，发射端控制机（2）与发射端二维转台（4）、发射光学天线（3）、激光器（1）均通过电缆相连，发射端控制机为二维转台提供电源和控制信号，发射光学天线（3）通过螺接设置在发射端二维转台（4）上，由发射端二维转台的运动带动发射光学天线运动,实现对准；在发射光学天线（3）内设置有非球面透镜，光纤的出射端设置在非球面透镜的焦点上；发射光学天线(3)内还设置有CCD探测器和线光源发射器，二者的光轴均与非球面透镜的光轴平行；无线激光能量接收机由接收光学天线(6)、接收端二维转台(7)和能源管理系统(8)组成，其中接收端控制机(5)与接收端二维转台(7)、接收光学天线(6)通过电缆相连，接收光学天线(6)与能源管理系统(8)通过电缆相连，接收光学天线(6)通过螺接设置在接收端二维转台(7)上；接收光学天线(6)内设置有球面镜且在所述球面镜的焦平面上安装有光电转换器；接收光学天线内的接收面上还设置有角反射棱镜；无线激光能量发射机和无线激光能量接收机分别安装在能量发送航天器和能量接收航天器上；所述发射端控制机进行以下操作：（1）接收星务发来的两航天器的位姿信息，计算得到无线激光能量发射机和无线激光能量接收机相对光轴信息，启动发射端二维转台，以无线激光能量发射机和无线激光能量接收机相对光轴为中心，确定扫描区域,启动捕获模式；（2）启动发射光学天线中的线光源发射器发送线光源，调节发射端二维转 台在扫描区域内进行俯仰、方位扫描即以发射端和接收端相对光轴为中心，进行螺旋扫描；（3）判断发射光学天线的CCD探测器的像平面内是否有角反射棱镜返回的光源图像，如果有则扫描结束，进入精跟踪状态；如果没有返回的光源图像，则循环步骤（3）继续进行扫描；（4）进入精跟踪状态后，调节二维转台，对光源图像进行微调，使光源图像调整到CCD探测器的图像中心,锁定发射方向；(5)当锁定发射方向后，打开激光器，将激光器的激光光束通过光纤发送到发射光学天线，通过发射光学天线设置的非球面透镜压缩准直后，将激光器的激光光束发射出去；所述接收端控制机进行以下操作：接收星务发来的两航天器的位姿信息，计算得到无线激光能量发射机和无线激光能量接收机相对光轴信息，启动接收端二维转台，令接收光学天线指向所述相对光轴，接收光学天线通过球面透镜将激光光束汇聚到光电转换器上，完成光电转换后送入能源管理系统，对星载电池充放电或对负载直接供电，完成能量的无线传输。