一种舰载无线光通信系统技术方案

本发明专利技术公开了一种舰载无线光通信系统，其特征在于，所述舰载无线光通信系统设有顺序连接的通信处理单元、光学天线单元和瞄准捕获跟踪PAT单元。这种系统采用红外偏振成像光电探测和识别方式确定海上目标方位，能克服电磁波干扰和海面复杂光学环境的干扰，具有抗干扰、保密性强，且通信容量大的优点。且通信容量大的优点。且通信容量大的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种舰载无线光通信系统


[0001]本专利技术属于无线光通信领域，涉及舰船之间的大容量无线激光通信，具体是一种舰载无线光通信系统。

技术介绍

[0002]传统舰船之间的通信常用电磁波作为信息载体，这种方式存在易受干扰、易被截获和速率低等缺陷。无线光通信具有抗电磁干扰、不易截获和通信速率高等优点，将无线光通信应用到舰船通信中，能提供高带宽、高可靠性的通信保障。舰船之间的无线光通信首先需要定位对端方位，然后才能搜索捕获目标，同时还需在舰船运动漂移状态中隔离摇晃和振动，才能使激光束自动精确对准，实现无线激光通信的目的；因舰船初始方位未知，且位置在不断变化，传统的定位对端方位方式是采用雷达探测目标引导光电跟踪设备或采用全球定位系统+惯性导航系统（GPS/INS），这两种方式都存在电磁波易受干扰、易被截获的缺陷。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种舰载无线光通信系统。这种系统采用红外偏振成像光电探测和识别方式确定海上目标方位，能克服电磁波干扰和海面复杂光学环境的干扰，具有抗干扰、保密性强，且通信容量大的优点。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案是：一种舰载无线光通信系统，所述舰载无线光通信系统设有顺序连接的通信处理单元、光学天线单元和瞄准捕获跟踪PAT单元，其中：通信处理单元设有光电转换电路和电光转换电路：光电转换电路包括顺序连接的接口转换电路、信号处理电路、信号放大电路、光电探测器；电光转换电路包括顺序连接的接口转换电路、信号处理电路、调制驱动电路、信号激光器和光功率放大器，光电转换电路和电光转换电路共用接口转换电路、信号处理电路，通信处理单元完成用户业务信号接口转换、信号纠错编解码、激光器调制及驱动、光信号放大和信号探测接收功能，实现用户数据到空间传输激光信号间的转换和空间传输激光信号到用户数据间的转换；光学天线单元设有信标光发射光路、信标光接收光路、信号光收发光路，其中，信标光发射光路设有依次间隔设置的信标光发射主镜、信标发射单元、信标光激光器和激光器驱动单元，信标光发射光路实现信标光的发送，为保证大范围扫描捕获，信标光为大发散角发射，采用一路独立的发射光路；信标光接收光路设有依次间隔设置的信标光接收主镜、信标光接收次镜、第一光阑、第一分光镜、第一聚焦镜、第一准直镜、第二聚焦镜，还包括置于第一分光镜测面旁边位置处的第三聚焦镜，信标光接收光路实现信标光的接收和分光；信号光收发光路设有依次间隔设置的信号光收发主镜、信号光收发次镜、第二光阑、第四聚焦镜、第二准直镜、分色镜、第五聚焦镜、第三准直镜、滤光镜、第二分光镜和第六聚焦镜，其中，第四准直镜置于分色镜测面与分色镜连接，另一端与信号发射单元相连，信号发射单元
与通信处理单元中的光功率放大器连接，第七聚焦镜置于第二分光镜侧面并相连，另一端与信号接收单元相连，光学天线单元完成信号收发光束的缩束、扩束、分色、滤光和分光处理；瞄准捕获跟踪 PAT单元设有描捕获及粗跟踪控制器及与描捕获及粗跟踪控制器连接的探测定位引导单元、伺服稳定二维转台、扫描捕获CCD、粗跟踪QD、还设有依次连接的振镜、精跟踪控制器、精跟踪QD，粗跟踪QD与光学天线单元中的第三聚焦镜连接，扫描捕获CCD与光学天线单元中的第二聚焦镜连接，振镜与光学天线单元连接，瞄准捕获跟踪 PAT单元实现空间光束的初始指向、快速捕获和精确自动跟踪。
[0005]所述探测定位导引模块设有两路光路：一路包括顺序连接的全景镜头、全景红外偏振成像单元、探测CCD、图像处理器和扫描捕获及粗跟踪控制单元，另一路包括顺序连接长焦镜头、长焦红外偏振成像单元、识别CCD、图像处理器和扫描捕获及粗跟踪控制单元，两路光路共用图像处理器和扫描捕获及粗跟踪控制单元，实现对目标的探测、识别和定位，引导设备的初始指向。
[0006]本技术方案将信号光收发光路和信标光路分离设计，降低了系统复杂度，对精度要求高的信号光收发光路和精跟踪光路进行空间结构优先布局，可提高了系统可靠性。
[0007]本技术方案在链路建立时，首先进行目标探测，舰船各端瞄准捕获跟踪 PAT单元通过探测定位引导单元35获取对端位置信息，根据对端位置信息计算出指向角度，伺服稳定二维转台33进行初始指向，然后进入扫描捕获阶段，一端发射信标光并扫描不确定区域，同时实时探测CCD相机接收信号，并准备接收对端返回的信标光，另一端处于凝视接收状态，扫描端发射的信标光一旦扫描进入对端CCD 相机的接收视场，即可捕获信标光，并可根据探测的目标位置进行信标光的精确指向，实现粗跟踪闭环，粗跟踪闭环后跟踪精度可保证信号光覆盖对端光学天线，进入精跟踪探测器QD的接收视场，探测器QD接收到信号光后可计算出目标的精确位置，驱动振镜对信号光进行精确指向，实现精跟踪闭环，其中初始指向、扫描捕获和粗跟踪的执行机构均为伺服稳定二维转台，伺服稳定二维转台调节角度大、方位角调节范围为 360
°
、俯仰角调节范围为 120
°
，可隔离船舶航行时的低频、大幅度晃动；信号光发散角小，接收视场小，系统要求精跟踪QD实现高频、高精度的角度分辨，并采用执行速度快、精度高的压电陶瓷驱动振镜进行补偿，隔离舰船航行时的高频、小幅度震动；从而保证信号光能接收到足够的光功率来实现通信链路的建立。
[0008]本技术方案采用全景成像，扩大了探测范围，同时也克服了用雷达或GPS等电磁波探测方式易受干扰和破坏的缺点；本技术方案采用红外偏振度图像和红外强度辐射图像融合增强技术进行目标探测和识别，抑制了海面背景噪声，提高了目标的对比度和信噪比，增强了光电探测技术对海面弱小目标的探测能力和目标成像的识别能力；本技术方案克服了传统电磁波通信过程中易受干扰、易被截获的缺陷，提高了保密通信的可靠性和安全性，同时具备通信容量大的优点。
[0009]这种系统采用现红外偏振成像光电探测和识别方式确定海上目标方位，能克服电磁波干扰和海面复杂光学环境干扰，具有抗干扰、保密性强，且通信容量大的优点。
[0010]附图说明
[0011]图1为实施例的系统原理示意图；图2为实施例中探测引导定位单元的原理示意图；图3为实施例中探测引导定位单元的探测逻辑原理示意图；图4为实施例中弱目标的红外成像示意图；图5为实施例中弱目标在红外偏振度和强度融合成像示意图；图6为实施例中弱目标在原全景图中的定位示意图；图7为实施例中弱目标在融合图中的定位示意图；图8为实施例中目标的帆船识别图像示意图；图9为实施例中目标的货船识别图像示意图。
[0012]图中，1.信标光发射主镜2.信标发射单元3.信标光激光器4.激光器驱动单元5.第四准直镜6.信号发射单元7.信号接收单元8.第七聚焦镜9.分色镜10.聚焦镜11.准直镜12.滤光镜13.分光镜14.聚焦镜15.精跟踪QD16.信号光收发主镜17.信号光收发次镜18.光阑19.聚焦镜20.准直镜21.振镜22.精跟踪控制器23.信标光接收主镜24.信标光接收次镜25.光阑26.分光镜27.聚焦镜28.准直镜29.聚焦镜30.扫描捕获CC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种舰载无线光通信系统，其特征在于，所述舰载无线光通信系统设有顺序连接的通信处理单元、光学天线单元和瞄准捕获跟踪 PAT单元，其中：通信处理单元设有光电转换电路和电光转换电路：光电转换电路包括顺序连接的接口转换电路、信号处理电路、信号放大电路、光电探测器；电光转换电路包括顺序连接的接口转换电路、信号处理电路、调制驱动电路、信号激光器和光功率放大器，光电转换电路和电光转换电路共用接口转换电路、信号处理电路；光学天线单元设有信标光发射光路、信标光接收光路、信号光收发光路，其中，信标光发射光路设有依次间隔设置的信标光发射主镜、信标发射单元、信标光激光器和激光器驱动单元，信标光为大发散角发射，采用一路独立的发射光路；信标光接收光路设有依次间隔设置的信标光接收主镜、信标光接收次镜、第一光阑、第一分光镜、第一聚焦镜、第一准直镜、第二聚焦镜、还包括置于第一分光镜测面旁边位置处的第三聚焦镜，信标光接收光路实现信标光的接收和分光；信号光收发光路设有依次间隔设置的信号光收发主镜、信号光收发次镜、第二光阑、第四聚焦镜、第二准直镜、分色镜、第五聚焦镜、第三准直镜、滤光镜、第二分光镜和第六聚焦镜，其中，第四准直镜置于分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琛，杨乾远，马建军，安建欣，蒋蔚，蒋祖运，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十四研究所，
类型：发明
国别省市：