无线光通信系统捕获、瞄准和跟踪研究进展

梁静远，陈瑞东，姚海峰，白 勃，曹明华，赵 黎，王 怡，邓佳新

1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048；2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130013；3 中国计量大学信息工程学院，浙江 杭州 310018；4 兰州理工大学计算机与通信学院，甘肃 兰州 730050；5 西安工业大学电子信息工程学院，陕西 西安 710021；6 西安电子科技大学通信工程学院，陕西 西安 710119

1 引言

无线光通信同时具有微波通信和光纤通信的优点[1]，是在实现空基、天基和陆基等通信链路的重要手段之一[2]，在军事保密通信、应急救援通信等领域具有广阔发展前景。但由于机械抖动和大气信道中各种不确定性因素(如大气湍流、雨、雪、扬尘等)的影响，造成接收端光斑位置偏移甚至丢失光斑信息，从而使系统误码率增大，最终导致通信系统性能下降，给无线光通信链路的建立和保持带来了困难[3]。因此，需要建立一套捕获、瞄准和跟踪(acquisition,pointing and tracking,APT)系统来防止通信链路中断。在无线光通信系统中，要求搭载发射端和接收端的两个平台上的光学元件实时共视轴，这个过程通常称为自动瞄准[4]。无线光APT 系统结构示意图如图1 所示，APT 系统包括粗、精跟瞄结构及其伺服单元，在收发双方完成初始指向后，信号光和信标光经过合束镜后通过发射天线准直发射输出，由接收端的捕获装置开始扫描合成光束完成捕获工作；位于接收端的分束镜将经过接收端的光束分别引导至跟踪探测器和通信探测器；当光束照射在接收端探测器感光面上，在伺服机构的驱动下使收发两端视轴瞄准；……