[發明專利]基于星敏感器的地面激光終端多光軸平行標定方法

有效

• 申請號: 202111049110.3
• 申請日: 2021-09-08
• 公開（公告）號: CN113483699B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 吳世臣;黎發志;李民益;劉紅恩;陳彧龍;權振;周子元
• 申請（專利權）人: 南京英田光學工程股份有限公司
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01C1/00;G01M11/02;H04B10/118
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 許小莉

本發明提供一種基于星敏感器的地面激光終端多光軸平行標定方法。該方法包括：首先在地面激光終端的收發天線旁安裝星敏感器，選擇10?15顆恒星作為校準源，然后地面激光終端按星圖信息計算標號為n的恒星的瞄準角度，粗瞄裝置記錄瞄準完成后的控制反饋角度位置，如果星敏感器視場上未出現該恒星的光斑，則粗瞄裝置掃描探測光斑位置，星敏感器探測到恒星的光斑位置后，計算粗瞄裝置的修正角度；按修正角度調整粗瞄裝置的瞄準角度，記錄瞄準完成后的控制反饋角度位置，得到標定指向誤差量，利用每路收發天線后光路的精瞄裝置進行光軸偏移量修正；最后取n=n+1，返回執行瞄準步驟，直至n=15。本發明具有體積小、標定范圍全面等優點。

技術領域

本發明涉及一種基于星敏感器的地面激光終端多光軸平行標定方法，屬于激光通信技術領域。

背景技術

與現有的微波通信技術相比，星地激光通信技術具有數據率高、抗干擾和保密性好等顯著優點，可是實現衛星平臺遙感數據的高速下行傳輸。盡管激光通信具有潛在的優勢，但由于大氣湍流效應(例如受大雨、霧、雪、云和風影響的指向穩定性)，星地激光鏈路的可用度受到很大影響。

星地激光鏈路系統中，為降低大氣對激光信號傳輸的影響，在地面激光終端基本采用多路收發天線結構。采用上述結構情況下，要求地面激光終端多光軸保持嚴格的平行度，對標定技術要求較高。現有的標定方法是，在每路收發天線的后端光路中安裝專用CCD探測器，調整其對應的光軸與收發天線光軸平行。在標定過程中，地面激光終端瞄準標定裝置（主要由大口徑平行光管和激光光源組成），接收標定裝置向地面激光終端發射的準直光光束。地面激光終端根據CCD探測器檢測到的偏差角度，調整收發天線光軸二維角度方向，確保多個光軸滿足平行度要求。

現有的多光軸平行標定方法存在的主要問題是：（1）標定裝置體積重量大，不便于室外使用；（2）標定狀態少，只能對地面激光終端的低仰角狀態進行標定，對高仰角狀態無法標定，標定效果差。今后的星地激光鏈路系統中，要求地面接收端具有靈活機動性，一般將地面激光終端安裝在車、船等移動平臺上。對于安裝在車/船平臺上的地面激光終端，現有的多光軸平行標定方法在體積重量、測試覆蓋性等多個方面無法滿足要求。

發明內容

本發明的目的是針對星地激光鏈路系統中的車/船載地面激光終端在線標定需求，提出了一種基于星敏感器的多光軸平行標定方法，利用安裝在收發天線上的星敏感器，通過觀星直接進行多光軸平行標定，具有體積小、標定范圍全面等優點。

上述的目的通過以下的技術方案實現：

基于星敏感器的地面激光終端多光軸平行標定方法，該方法包括如下步驟：

S1.在地面激光終端的收發天線旁安裝星敏感器，調整星敏感器接收視軸與收發天線光軸平行，利用慣導設備現場測量地面激光終端所在平臺的位置和姿態，作為地面激光終端瞄準坐標系的基準參數；

S2.根據地面激光終端所在地面位置和星圖信息，選擇10-15顆恒星作為多光軸平行標定校準源，將選定的全部恒星標定校準源編號為n，第1次標定時取n=1，第2次標定時取n=2，依次類推；

S3.在地面激光終端瞄準坐標系下，地面激光終端按星圖信息計算標號為n的恒星的瞄準角度，粗瞄裝置記錄瞄準完成后的控制反饋角度位置；

S4.如果星敏感器視場上未出現該恒星的光斑，則粗瞄裝置以當前瞄準位置為中心，按分行螺旋的方式進行分步掃描探測光斑位置；

S5.星敏感器探測到恒星的光斑位置后，停止掃描，計算該光斑位置與星敏感器視場的中心位置的指向誤差量，根據得出粗瞄裝置的修正角度，其中為星敏感器探測單位位置量對應的粗瞄裝置瞄準角度；

S6.按調整粗瞄裝置的瞄準角度，記錄瞄準完成后的控制反饋角度位置，得到標定指向誤差量，該標定過程需要重復10次以上，取標定指向誤差量的平均值，以消除隨機誤差量的影響；