[發(fā)明專(zhuān)利]基于微波測(cè)控的艦載激光通信雙向光束跟蹤系統(tǒng)及其跟蹤方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010734739.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111884721B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙占鋒;于思源;周志權(quán);卜文君;周憲堂
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/112
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/112
• 代理公司: 威海科星專(zhuān)利事務(wù)所 37202
• 代理人: 初姣姣

1.基于微波測(cè)控的艦載激光通信雙向光束跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，它包括：兩個(gè)激光光束跟蹤系統(tǒng)和微波測(cè)控信道；

兩個(gè)激光光束跟蹤系統(tǒng)分別設(shè)置在兩個(gè)艦船上；

微波測(cè)控信道設(shè)置在激光光束的鏈路中，用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)激光光束跟蹤系統(tǒng)的實(shí)時(shí)信息互傳；

激光光束跟蹤系統(tǒng)包括：激光通信終端、定位系統(tǒng)和上位機(jī)；

激光通信終端，設(shè)置在艦船上，用于發(fā)射和接收激光光束；

定位系統(tǒng)，用于獲取激光通信終端的三維位置信息；

上位機(jī)，根據(jù)兩個(gè)激光通信終端的實(shí)時(shí)三維位置信息，對(duì)激光光束跟蹤的瞄準(zhǔn)角度進(jìn)行預(yù)測(cè)；

所述對(duì)激光光束跟蹤的瞄準(zhǔn)角度進(jìn)行預(yù)測(cè)的方法包括：

兩個(gè)定位系統(tǒng)分別采集兩個(gè)激光通信終端的實(shí)時(shí)三維位置信息，并將實(shí)時(shí)三維位置信息發(fā)送至上位機(jī)；

兩個(gè)上位機(jī)分別根據(jù)實(shí)時(shí)三維位置信息預(yù)測(cè)期望時(shí)刻的瞄準(zhǔn)期望角位置；

重復(fù)執(zhí)行，根據(jù)兩個(gè)激光通信終端的實(shí)時(shí)三維位置信息實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)期望時(shí)刻的瞄準(zhǔn)期望角位置，完成光束跟蹤；

所述上位機(jī)根據(jù)實(shí)時(shí)三維位置信息預(yù)測(cè)期望時(shí)刻的瞄準(zhǔn)期望角位置的過(guò)程包括：

兩個(gè)激光光束跟蹤系統(tǒng)分別為激光光束跟蹤系統(tǒng)A和激光光束跟蹤系統(tǒng)B，分別設(shè)置在艦船A和艦船B上，激光光束跟蹤系統(tǒng)A包括激光通信終端A、定位系統(tǒng)A和上位機(jī)A，激光光束跟蹤系統(tǒng)B包括激光通信終端B、定位系統(tǒng)B和上位機(jī)B；

激光光束跟蹤系統(tǒng)A獲取實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)期望時(shí)刻的瞄準(zhǔn)期望角位置的過(guò)程為：

上位機(jī)A根據(jù)S1獲取的實(shí)時(shí)三維位置信息計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻艦船A的瞄準(zhǔn)偏差[Δθ_A,Δθ_E]，同時(shí)記錄當(dāng)前時(shí)刻艦船A光束跟蹤角度的絕對(duì)位置[θ_A0,θ_E0]；

上位機(jī)A根據(jù)激光通信終端A的實(shí)時(shí)三維信息獲得激光通信終端A的位置矢量t_A表示激光通信終端A實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間；

上位機(jī)A通過(guò)微波測(cè)控信道接收激光通信終端B的實(shí)時(shí)三維信息，獲得激光通信終端B的位置矢量t_B表示激光通信終端B實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的測(cè)量時(shí)間；

上位機(jī)A根據(jù)和分別預(yù)測(cè)提前瞄準(zhǔn)傳輸時(shí)延Δt后的三維數(shù)據(jù)和其中：t_PA表示期望時(shí)刻，t_PA＝t_A+Δt_A＝t_B+Δt_B；

然后上位機(jī)A計(jì)算艦船A和艦船B之間的相對(duì)位置矢量：

上位機(jī)A計(jì)算出期望時(shí)刻t_PA的提前瞄準(zhǔn)角度量：

其中，θ_v,h(·)表示激光終端A瞄準(zhǔn)激光光束的角度量，ρ(t)表示激光通信終端A的斜矩，c表示光速，t_D表示激光通信終端A的響應(yīng)時(shí)間；

根據(jù)提前瞄準(zhǔn)角度量獲得瞄準(zhǔn)期望角位置：

[θ_A1,θ_E1]＝[θ_A0+Δθ_A+ζ_v(t_PA),θ_E0+Δθ_E+ζ_h(t_PA)]；

其中，ζ_v(t_PA)表示期望時(shí)刻提前瞄準(zhǔn)角度量在俯仰角方向上的分量，ζ_h(t_PA)表示期望時(shí)刻提前瞄準(zhǔn)角度量在方位角方向上的分量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波測(cè)控的艦載激光通信雙向光束跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，它還包括：

二維擺鏡，設(shè)置在激光通信終端的收發(fā)光路中，對(duì)激光光束跟蹤的瞄準(zhǔn)角度的預(yù)測(cè)值進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微波測(cè)控的艦載激光通信雙向光束跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，所述定位系統(tǒng)通過(guò)GPS或北斗衛(wèi)星定位獲得激光通信終端的三維位置信息。