阅读说明：本技术 一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置 (Mobile single-mode optical fiber tracking and aiming method and mobile single-mode optical fiber tracking and aiming device ) 是由 谢臻达 田晓慧 顾昌晟 范鹏飞 胡明哲 刘华颖 龚彦晓 赵刚 祝世宁 于 2020-05-20 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置,该方法包括：接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；根据所述第一参考光信号,调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；控制所述第二参考光信号进行偏转,以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。这样,可以根据第一参考光信号,调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；还可以控制第二参考光信号进行偏转,以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。实现对移动装置的有效跟瞄。(The application provides a method and a device for mobile single-mode fiber tracking and aiming, wherein the method comprises the following steps: receiving a first reference optical signal transmitted by a target device in a moving state; adjusting the pitch angle and the yaw angle of a holder driven by a brushless motor in the mobile single-mode optical fiber tracking and aiming device according to the first reference light signal; receiving a second reference optical signal transmitted by the target device; and controlling the second reference light signal to deflect, so that the deflected second reference light signal is transmitted into a target single-mode optical fiber of the mobile single-mode optical fiber tracking device. Therefore, the pitch angle and the yaw angle of a holder driven by a brushless motor in the mobile single-mode optical fiber tracking and aiming device can be adjusted according to the first reference light signal; the second reference optical signal can also be controlled to deflect, so that the deflected second reference optical signal is transmitted into a target single-mode optical fiber of the mobile single-mode optical fiber tracking device. And the effective tracking of the mobile device is realized.)

一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置

技术领域

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置。

背景技术

单模光纤到单模光纤的跟瞄，即是指在两个装置间达到单模光纤孔径量级的实时指向。跟瞄是双向的，即发射装置和接收装置均识别对方并指向对方，链路建立完成后，即可传输光束。相关技术中，跟瞄针对的装置主要是相对固定的装置或者沿确定轨道运行的装置。当跟瞄针对的装置为移动的装置时，例如飞机、船、汽车或者热气球等等，对装置整体包括挂载的跟踪系统的重量和体积均有要求。快速移动的装置，相较于固定装置，稳定性以及精度要求都更加苛刻。相关技术中，无法实现对移动装置的有效跟瞄。

发明内容

本申请提供了一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置，以解决相关技术中，无法实现对移动装置的有效跟瞄的问题。

一方面，本申请提供一种移动单模光纤跟瞄方法，包括：

接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；

根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；

接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；

控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。

可选的，所述根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，包括：

获取所述第一参考光信号的第一位置坐标；

确定零点位置的第二位置坐标；

计算所述第一位置坐标与所述第二位置坐标的差值；

根据所述差值，调整所述无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，以使所述第一参考光信号的位置坐标与所述零点位置的第二位置坐标的差值的绝对值小于或者等于预设阈值。

可选的，在所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号的步骤之前，所述方法还包括：

检测所述无刷电机驱动的云台的空间角度是否发生变化；

在检测到所述无刷电机驱动的云台的空间角度发生变化的情况下，控制所述无刷电机驱动的云台所包含的俯仰轴、偏航轴和横滚轴进行旋转。

可选的，在所述控制所述第二参考光信号进行偏转的步骤之后，所述方法还包括：

接收目标光信号，其中，所述目标光信号为所述目标装置的准直望远镜对所述目标装置内的激光器所发射的光信号的发散角进行调整之后所获得的目标光信号。

可选的，在所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号的步骤之前，所述方法还包括：

对所述移动单模光纤跟瞄装置所包含的探测器进行开窗操作；

所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号，包括：

通过经过所述开窗操作的探测器接收处于移动状态的目标装置所发射的所述第一参考光信号。

另一方面，本申请还提供一种移动单模光纤跟瞄装置，包括：

第一接收模块，用于接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；

调整模块，用于根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；

第二接收模块，用于接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；

第一控制模块，用于控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。

可选的，所述调整模块包括：

获取子模块，用于获取所述第一参考光信号的第一位置坐标；

确定子模块，用于确定零点位置的第二位置坐标；

计算子模块，用于计算所述第一位置坐标与所述第二位置坐标的差值；

调整子模块，用于根据所述差值，调整所述无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，以使所述第一参考光信号的位置坐标与所述零点位置的第二位置坐标的差值的绝对值小于或者等于预设阈值。

可选的，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

检测模块，用于检测所述无刷电机驱动的云台的空间角度是否发生变化；

第二控制模块，用于在检测到所述无刷电机驱动的云台的空间角度发生变化的情况下，控制所述无刷电机驱动的云台所包含的俯仰轴、偏航轴和横滚轴进行旋转。

可选的，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

第三接收模块，用于接收目标光信号，其中，所述目标光信号为所述目标装置的准直望远镜对所述目标装置内的激光器所发射的光信号的发散角进行调整之后所获得的目标光信号。

可选的，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

执行模块，用于对所述移动单模光纤跟瞄装置所包含的探测器进行开窗操作；

所述第一接收模块用于通过经过所述开窗操作的探测器接收处于移动状态的目标装置所发射的所述第一参考光信号。

由以上技术方案可知，本申请提供一种移动单模光纤跟瞄方法以及移动单模光纤跟瞄装置，所述方法包括：接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。这样，可以根据第一参考光信号，调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；还可以控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。实现对移动装置的有效跟瞄。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种移动单模光纤跟瞄方法的流程图；

图2为本申请提供的移动单模光纤跟瞄装置的示意图；

图3为本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄方法的流程图；

图4为本申请提供的一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图；

图5为本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图；

图6为本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图；

图7为本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图；

图8为本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

参见图1，图1是本申请提供的一种移动单模光纤跟瞄方法的流程图。如图1所示，包括以下步骤：

步骤101、接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号。

在步骤101中，如图2所示，为移动单模光纤跟瞄装置的示意图。在图2中，移动单模光纤跟瞄装置包含一个三轴云台，云台由减震装置吊装于移动单模光纤跟瞄装置外部。三轴分别为偏航轴1、俯仰轴2和横滚轴3。激光器(附属器件1)用于发射参考光束；探测器(附属器件2)可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)，可加变换镜头调节视场。准直望远镜6，可以用于传输光束的发散角调整，使得光束可以远距离传播；精跟踪系统7可以进一步对光束的指向进行调整，达到单模光纤级别的跟瞄精度。

可以接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号。

步骤102、根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角。

在步骤102中，可以根据第一参考光信号，调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角。

需要说明的是，此时，对面的参考光信号在本地探测器上被探测到的位置坐标为(x1，y1)，可以获取参考光信号的位置坐标(x1，y1)与零点位置的位置坐标的差值。进而可以将该差值作为输入信号，通过比例-积分-微分(proportion-integral-derivative，PID)控制调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，使得参考光信号位置向零点位置移动。合理选择PID参数后，可使参考光信号位置一直处于零点位置附近，从而保证了云台的整体指向。根据不同的应用距离及精度要求，探测器前可加入变换镜头调节接收视场，探测器本身也可辅以开窗操作来进一步提高响应频率。

步骤103、接收所述目标装置所发射的第二参考光信号。

在步骤103中，当传输光束需要进一步收集进单模光纤时，可进行精跟踪。精跟踪系统可以包含探测器和偏转镜。探测器可以是CMOS、图像控制器(Charge-coupled Device，CCD)或者四象限探测器。偏转镜可以为压电陶瓷驱动偏转镜。

可以接收目标装置所发射的第二参考光信号。

步骤104、控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。

在步骤104中，可以通过偏转镜控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。此时移动单模光纤跟瞄装置和目标装置之间的链路已经建立完成，可以进行光束传输。

本申请提供的移动单模光纤跟瞄方法，应用于移动单模光纤跟瞄装置。接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。这样，可以根据第一参考光信号，调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；还可以控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。实现对移动装置的有效跟瞄。

参见图3，图3是本申请提供的另一种移动单模光纤跟瞄方法的流程图。如图3所示，包括以下步骤：

步骤301、接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号。

在步骤301中，仍以图2为例，如图2所示，为移动单模光纤跟瞄装置的示意图。在图2中，移动单模光纤跟瞄装置包含一个三轴云台，云台由减震装置吊装于移动单模光纤跟瞄装置外部。三轴分别为偏航轴1、俯仰轴2和横滚轴3。激光器(附属器件1)用于发射参考光束；探测器(附属器件2)可以为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal OxideSemiconductor，CMOS)，可加变换镜头调节视场。准直望远镜6，可以用于传输光束的发散角调整，使得光束可以远距离传播；精跟踪系统7可以进一步对光束的指向进行调整，达到单模光纤级别的跟瞄精度。

可以接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号。

可选的，在所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号的步骤之前，所述方法还包括：

检测所述无刷电机驱动的云台的空间角度是否发生变化；

在检测到所述无刷电机驱动的云台的空间角度发生变化的情况下，控制所述无刷电机驱动的云台所包含的俯仰轴、偏航轴和横滚轴进行旋转。

需要说明的是，偏航轴1、俯仰轴2和横滚轴3的轴心位置均装有陀螺仪传感芯片，当云台随着移动单模光纤跟瞄装置发生相对运动时，陀螺仪传感芯片可以感应到相应的角度变化。即可以检测无刷电机驱动的云台的空间角度是否发生变化。

在检测到无刷电机驱动的云台的空间角度发生变化的情况下，可以控制无刷电机驱动的云台所包含的俯仰轴、偏航轴和横滚轴进行旋转。即可以通过内部的控制电路产生控制信号驱动俯仰轴、偏航轴和横滚轴这3个轴旋转。这样可以保证云台上装载的设备不受外部运动的影响，而保持相对稳定的状态。

可选的，在所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号的步骤之前，所述方法还包括：

对所述移动单模光纤跟瞄装置所包含的探测器进行开窗操作；

所述接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号，包括：

通过经过所述开窗操作的探测器接收处于移动状态的目标装置所发射的所述第一参考光信号。

需要说明的是，还可以对移动单模光纤跟瞄装置所包含的探测器进行开窗操作，进而可以通过经过开窗操作的探测器接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号。这样，通过对探测器进行开窗操作，可以进一步提高响应频率。

步骤302、获取所述第一参考光信号的第一位置坐标。

在步骤302中，可以获取第一参考光信号的第一位置坐标。此时对面的第一参考光信号在本地探测器上被探测到的第一位置坐标为(x1，y1)。

步骤303、确定零点位置的第二位置坐标。

在步骤303中，可以确定零点位置的第二位置坐标。

步骤304、计算所述第一位置坐标与所述第二位置坐标的差值。

在步骤304中，可以计算第一位置坐标与第二位置坐标的差值，即可以获取第一参考光信号的第一位置坐标(x1，y1)与零点位置的第二位置坐标的差值。

步骤305、根据所述差值，调整所述无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，以使所述第一参考光信号的位置坐标与所述零点位置的第二位置坐标的差值的绝对值小于或者等于预设阈值。

在步骤305中，可以根据上述差值，调整无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，以使第一参考光信号的位置坐标与零点位置的第二位置坐标的差值的绝对值小于或者等于预设阈值。即可以将该差值作为输入信号，通过PID控制调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，使得第一参考光信号位置向零点位置移动。合理选择PID参数后，可使第一参考光信号位置一直处于零点位置附近，从而保证了云台的整体指向。

步骤306、接收所述目标装置所发射的第二参考光信号。

在步骤306中，当传输光束需要进一步收集进单模光纤时，可进行精跟踪。精跟踪系统可以包含探测器和偏转镜。探测器可以是CMOS、CCD或者四象限探测器。偏转镜可以为压电陶瓷驱动偏转镜。可以接收目标装置所发射的第二参考光信号。

步骤307、控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。

在步骤307中，可以通过偏转镜控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。此时移动单模光纤跟瞄装置和目标装置之间的链路已经建立完成，可以进行光束传输。

可选的，在所述控制所述第二参考光信号进行偏转的步骤之后，所述方法还包括：

接收目标光信号，其中，所述目标光信号为所述目标装置的准直望远镜对所述目标装置内的激光器所发射的光信号的发散角进行调整之后所获得的目标光信号。

移动单模光纤跟瞄装置和目标装置之间的链路建立完成之后，可以接收目标光信号。其中，目标光信号为目标装置的准直望远镜对目标装置内的激光器所发射的光信号的发散角进行调整之后所获得的目标光信号。需要说明的是，激光器发出的光是发散的，而只有平行光才能在空气中传输而没有太多损耗。准直望远镜对激光器所发射的光信号的发散角进行调整就是使光束由发散到平行。

本申请提供的移动单模光纤跟瞄方法，应用于移动单模光纤跟瞄装置。可以根据第一参考光信号，调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；还可以控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。实现对移动装置的有效跟瞄。

参见图4，图4是本申请提供的一种移动单模光纤跟瞄装置的结构图。如图4所示，移动单模光纤跟瞄装置400包括第一接收模块401、调整模块402、第二接收模块403和第一控制模块404，其中：

第一接收模块401，用于接收处于移动状态的目标装置所发射的第一参考光信号；

调整模块402，用于根据所述第一参考光信号，调整所述移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；

第二接收模块403，用于接收所述目标装置所发射的第二参考光信号；

第一控制模块404，用于控制所述第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至所述移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。

可选的，如图5所示，所述调整模块402包括：

获取子模块4021，用于获取所述第一参考光信号的第一位置坐标；

确定子模块4022，用于确定零点位置的第二位置坐标；

计算子模块4023，用于计算所述第一位置坐标与所述第二位置坐标的差值；

调整子模块4024，用于根据所述差值，调整所述无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角，以使所述第一参考光信号的位置坐标与所述零点位置的第二位置坐标的差值的绝对值小于或者等于预设阈值。

可选的，如图6所示，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

检测模块405，用于检测所述无刷电机驱动的云台的空间角度是否发生变化；

第二控制模块406，用于在检测到所述无刷电机驱动的云台的空间角度发生变化的情况下，控制所述无刷电机驱动的云台所包含的俯仰轴、偏航轴和横滚轴进行旋转。

可选的，如图7所示，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

第三接收模块407，用于接收目标光信号，其中，所述目标光信号为所述目标装置的准直望远镜对所述目标装置内的激光器所发射的光信号的发散角进行调整之后所获得的目标光信号。

可选的，如图8所示，所述移动单模光纤跟瞄装置还包括：

执行模块408，用于对所述移动单模光纤跟瞄装置所包含的探测器进行开窗操作；

所述第一接收模块401用于通过经过所述开窗操作的探测器接收处于移动状态的目标装置所发射的所述第一参考光信号。

移动单模光纤跟瞄装置400能够实现图1和图3的方法实施例中移动单模光纤跟瞄装置实现的各个过程，为避免重复，这里不再赘述。且移动单模光纤跟瞄装置400可以实现根据第一参考光信号，调整移动单模光纤跟瞄装置中无刷电机驱动的云台的俯仰角和偏航角；还可以控制第二参考光信号进行偏转，以使经过偏转的第二参考光信号传输至移动单模光纤跟瞄装置的目标单模光纤内。实现对移动装置的有效跟瞄。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。