机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明属于空间激光通信领域，特别是涉及一种机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法。
【背景技术】
[0002]对于机载平台的激光通信终端来说，温度引起的材料胀缩、气压引起的空气密度变化、高速飞行引起的气动光学效应，都将导致通信终端中光学系统离焦。在文献“机载激光通信中气动光学的影响及补偿”以及“The aero optics effect on near space lasercommunicat1n optical system”中提到，可采用固定光学镜组对温度或附面层引起的离焦进行补偿。但该方法仅对某一量级的离焦进行补偿，不能全面的对气压、气动光学效应等其他环境引起的离焦进行实时的动态补偿。申请号为201210445099.7，名称为“基于楔形棱镜补偿光学焦平面的装置”的专利，采用棱镜和透镜组的移动作为执行机构对离焦进行补偿，但这种方法的执行机构体积大、结构复杂，且响应速度较慢。目前还有一种通行方法，即控制移动探测器与光学系统之间的相对位置进行离焦补偿，但该方法结构复杂、精度不易控制。为此需要设计一种机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法，可以对各种环境因素造成的光学系统离焦进行综合动态补偿，提高通信系统响应速度，利于结构轻小型化。
【发明内容】
[0003]本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种响应速度快、能够动态补偿各种环境离焦的机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:本发明的一种机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法，包括以下步骤，
[0005]步骤一、利用光学天线对机载激光通信系统的激光光束进行缩束，缩束后的激光光束进入光学天线后部沿光轴方向设置的液体透镜，液体透镜通过电控信号控制，连续改变焦距；
[0006]步骤二、激光光束经过液体透镜后，经第一分光片分光，一路激光光束由离焦探测光学模块会聚到图像探测器上，一路激光光束进入收发子光学系统中的第二分光片，图像探测器判读激光光斑直径，并将激光光斑直径信息传递给系统控制器；
[0007]步骤三、系统控制器根据激光光斑直径，计算得出激光通信系统环境离焦量，进而获得需要液体透镜的补偿量，并将液体透镜的补偿量转化为电控信号，传递给液体透镜，液体透镜接收电控信号后，改变曲率半径，进而改变焦距对离焦自适应补偿；
[0008]步骤四、步骤二中所述的收发子光学系统内设有通信发射单元、通信接收单元、信标发射单元、信标接收单元，通信发射单元用于通信激光光束发射，通信接收单元用于通信激光光束接收，信标发射单元用于信标激光光束发射，信标接收单元用于信标激光光束接收，通信激光光束发射与接收、信标激光光束发射与接收均通过液体透镜，并共用光学天线。
[0009]所述的离焦探测光学模块和图像探测器位于收发子光学系统中，具体设置于激光光束经分光后的一路子光路中。
[0010]所述的离焦探测光学模块和图像探测器位于收发子光学系统中，具体设置于激光光束经第一分光片分光后的信标跟踪子光路中，图像探测器采用信标接收单元中的信标跟踪探测器
[0011]所述的图像探测器采用CXD或CMOS探测器。
[0012]本发明的有益效果是:
[0013]1.本发明利用液体透镜作为离焦补偿执行机构，不需要移动任何光学部件，不仅响应速度快，功耗低，而且结构也易于实现轻小型化，适合机载平台等对终端体积及功耗有较严格要求的应用领域；
[0014]2.实现了环境离焦自适应补偿，液体透镜、离焦探测光学模块、图像探测器、系统控制器、液体透镜依次连接，形成一个闭环，整个离焦补偿过程是一个闭环的自适应补偿过程，适合复杂动态环境变化；
[0015]3.液体透镜通过电控信号控制，连续改变焦距，误差积累少，因此补偿精度高且易于控制。
【附图说明】
[0016]图1是本发明机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法的原理示意图；
[0017]图2是本发明机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法的离焦探测光学模块位于收发子光学系统中时的原理示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0019]由图1-图2可知，本发明的一种机载激光通信系统环境离焦自适应补偿方法，包括以下步骤，
[0020]步骤一、利用光学天线I对机载激光通信系统的激光光束进行缩束，缩束后的激光光束进入光学天线I后部沿光轴方向设置的液体透镜2，液体透镜2通过电控信号控制，连续改变焦距；
[0021]步骤二、激光光束经过液体透镜2后，经第一分光片6分光，一路激光光束由离焦探测光学模块3会聚到图像探测器4上，一路激光光束进入收发子光学系统7中的第二分光片8，图像探测器4判读激光光斑直径，并将激光光斑直径信息传递给系统控制器5 ;
[0022]步骤三、系统控制器5根据激光光斑直径，计算得出激光通信系统环境离焦量，进而获得需要液体透镜2的补偿量，并将液体透镜2的补偿量转化为电控信号，传递给液体透镜2，液体透镜2接收电控信号后，改变曲率半径，进而改变焦距对离焦自适应补偿；
[0023]步骤四、步骤二中所述的收发子光学系统7内设有通信发射单元9、通信接收单元10、信标发射单元13、信标接收单元14，通信发射单元9用于通信激光光束发射，通信接收单元10用于通信激光光束接收，信标发射单元13用于信标激光光束发射，信标接收单元14用于信标激光光束接收，通信激光光束发射与接收、信标激光光束发射与接收均通过液体透镜2，并共用光学天线I。
[0024]所述的离焦探测光学模块3和图像探测器4位于收发子光学系统7中，具体设置于激光光束经分光后的一路子光路中。
[0025]所述的离焦探测光学模块3和图像探测器4位于收发子光学系统7中，具体设置于激光光束经第一分光片6分光后的信标跟踪子光路中，图像探测器4采用信标接收单元14中的信标跟踪