號(hào)半反半透擺鏡20、Thorlabs公司的EB02-05-B望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II 21、Thorlabs公司的SL-800M分光單元II 22、Thorlabs公司的ML620G40型號(hào)粗信標(biāo)接收單元23和Thorlabs公司的ML620G40型號(hào)粗信標(biāo)發(fā)射單元24組成；在半反半透擺鏡20的透射方向上、望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II 21、分光單元
II22、粗信標(biāo)接收單元23同光軸依次排列放置，粗信標(biāo)發(fā)射單元II 24放在分光單元II 22的反射方向上；粗信標(biāo)發(fā)射單元24發(fā)出粗信標(biāo)光，通過分光單元II 22、望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II 21透射、半反半透擺鏡20反射后出射。粗信標(biāo)接收單元23接收己方通信終端的粗信標(biāo)光，對(duì)半反半透擺鏡20進(jìn)行控制，使粗信標(biāo)光經(jīng)半反半透擺鏡20入射到成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)3中，完成對(duì)己方通信終端的粗跟蹤。
[0025]所述的成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)3由Thorlabs公司的EB02_05_B望遠(yuǎn)光學(xué)單元11130，Thorlabs公司的EBS2型號(hào)半反半透單元II 31，Thorlabs公司的SL-1500M分光單元III 32，F(xiàn)luxdata公司的FD1665P型號(hào)偏振成像單元33，PerkinElmer公司的Nuance型號(hào)光譜成像單元34，PerkinElmer公司的inForm?型號(hào)信息融合處理單元35，PI公司的S-325PZT 振鏡單元 36，Thorlabs 公司的 SL-1500M 分光單元 37，Thorlabs 公司的 ML1550G40精信號(hào)光發(fā)射和接收單元38，Thorlabs-PDA8GS通信光發(fā)射和接收單元39組成。望遠(yuǎn)光學(xué)單元III30，半反半透單元II 31，分光單元III32，偏振成像單元33同光軸串聯(lián)排列，目標(biāo)光經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III 30，半反半透單元II 31，分光單元III 32透射，在偏振成像單元33上偏振成像；光譜成像單元34放在分光單元III 32的反射方向上，完成光譜成像。振鏡單元36，分光單元37同光軸串聯(lián)排列，放置在半反半透單元II 31的反射方向上，精信號(hào)光發(fā)射和接收單元38、通信光發(fā)射和接收單元39分別放置在分光單元IV 37的反射、透射方向上，精信號(hào)光發(fā)射和接收單元38發(fā)射精信號(hào)光經(jīng)過振鏡單元36反射入射到半反半透單元II 31，經(jīng)半反半透單元II 31反射入射到望遠(yuǎn)光學(xué)單元III 30，經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III 30出射；同時(shí)，目標(biāo)發(fā)射的精信號(hào)光經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III 30，半反半透單元II 31，振鏡單元36，分光單元IV 37后由精信號(hào)光發(fā)射和接收單元38接收，根據(jù)接收的精信標(biāo)成像產(chǎn)生控制信號(hào)控制振鏡單元36轉(zhuǎn)動(dòng)，直至精信標(biāo)成像最佳，完成對(duì)目標(biāo)的精跟蹤。通信光發(fā)射和接收單元39發(fā)射、接收信號(hào)光進(jìn)行通?目。
[0026]本發(fā)明的工作過程如下，首先根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)確定被探測(cè)碎片空間范圍，引導(dǎo)端機(jī)指向碎片；接著由探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)I發(fā)射探測(cè)與跟蹤激光，跟蹤C(jī)CD接收碎片的發(fā)射光，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤；再通過測(cè)距接收單元14的測(cè)距探測(cè)器測(cè)量碎片的位置、軌道、空間狀態(tài)等信息；然后通過成像單元偏振成像單元33、光譜成像單元34獲得碎片的形狀、光強(qiáng)、光譜、偏振等信息；信息融合處理單元35將對(duì)碎片探測(cè)與成像信息實(shí)現(xiàn)融合，加載到通信光發(fā)射和接收單元39中；然后通信粗跟蹤子系統(tǒng)2發(fā)射粗信標(biāo)光，對(duì)合作方進(jìn)行捕獲與粗跟蹤，實(shí)現(xiàn)對(duì)通信目標(biāo)的捕獲；再通過精信號(hào)光發(fā)射和接收單元38發(fā)射精信標(biāo)光，對(duì)合作方進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)與精跟蹤；最后將探測(cè)與成像信息發(fā)送給合作方。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.空間碎片探測(cè)成像及通信系統(tǒng)，其特征是:包括空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)(1)、通信粗跟蹤子系統(tǒng)(2)、成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)以及跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)(4)，其中空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)(I)、通信粗跟蹤子系統(tǒng)(2)、成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)放在跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)⑷上；空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)⑴與成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)⑶光軸平行，且并行排列；通信粗跟蹤子系統(tǒng)(2)與成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)光軸垂直； 所述空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)(I)包括望遠(yuǎn)光學(xué)單元I (10)、半反半透單元I(11)、分光單元I (12)、探測(cè)激光發(fā)射單元(13)、測(cè)距接收單元(14)、跟蹤探測(cè)單元(15)以及跟蹤處理單元(16)，望遠(yuǎn)光學(xué)單元I (10)、半反半透單元I (11)以及分光單元I (12)同光軸，且串聯(lián)排列；探測(cè)激光發(fā)射單元(13)放在半反半透單元I (11)的反射方向上，探測(cè)激光通過半反半透單元I (11)的反射后，經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元I (10)發(fā)射；測(cè)距接收單元(14)放在分光單元I (12)的反射方向上，跟蹤探測(cè)單元(15)放在分光單元I (12)的透射方向上；碎片反射光經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元I (10)、半反半透單元I (11)以及分光單元I (12)后，被測(cè)距接收單元(14)和探測(cè)跟蹤單元(15)接收，完成碎片測(cè)距和跟蹤成像；跟蹤處理單元(16)根據(jù)成像產(chǎn)生控制信號(hào)控制跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，完成對(duì)碎片的跟蹤； 所述通信粗跟蹤子系統(tǒng)(2)由半反半透擺鏡(20)、望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II (21)、分光單元II(22)、粗信標(biāo)接收單元(23)以及粗信標(biāo)發(fā)射單元(24)組成；在半反半透擺鏡(20)的透射方向上，望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II (21)、分光單元II (22)、粗信標(biāo)接收單元(23)同光軸，且依次排列放置；所述粗信標(biāo)發(fā)射單元(24)放在分光單元II (22)的反射方向上，粗信標(biāo)發(fā)射單元(24)發(fā)出粗信標(biāo)光，通過分光單元II (22)、望遠(yuǎn)光學(xué)系統(tǒng)II (21)透射以及半反半透擺鏡(20)反射后出射；粗信標(biāo)接收單元(23)接收己方通信終端的粗信標(biāo)光，對(duì)半反半透擺鏡(20)進(jìn)行控制，使粗信標(biāo)光經(jīng)半反半透擺鏡(20)入射到成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)中，完成對(duì)己方通信終端的粗跟蹤； 所述成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)包括望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)、半反半透單元II (31)、分光單元III (32)、偏振成像單元(33)、光譜成像單元(34)、信息融合處理單元(35)、振鏡單元(36)、分光單元IV (37)、精信號(hào)光發(fā)射和接收單元(38)以及通信光發(fā)射和接收單元(39)，所述望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)，半反半透單元II (31)、分光單元III (32)、偏振成像單元(33)同光軸，且串聯(lián)排列；目標(biāo)光經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)、半反半透單元II (31)、分光單元III (32)透射，在偏振成像單元(33)上偏振成像；所述光譜成像單元(34)放在分光單元III(32)的反射方向上，完成光譜成像；振鏡單元(36)、分光單元IV (37)同光軸，且串聯(lián)排列，設(shè)置在半反半透單元II (31)的反射方向上；所述精信號(hào)光發(fā)射和接收單元(38)放置在分光單元IV (37)的反射方向上，所述通信光發(fā)射和接收單元(39)放置在分光單元IV (37)的透射方向上，精信號(hào)光發(fā)射和接收單元(38)發(fā)射精信號(hào)光經(jīng)過振鏡單元(36)反射入射到半反半透單元II (31)，經(jīng)半反半透單元II (31)反射入射到望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)，經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)出射；同時(shí)，目標(biāo)發(fā)射的精信號(hào)光經(jīng)望遠(yuǎn)光學(xué)單元III (30)，半反半透單元II (31)，振鏡單元(36)，分光單元IV (37)后由精信號(hào)光發(fā)射和接收單元(38)接收，根據(jù)接收的精信標(biāo)成像產(chǎn)生控制信號(hào)控制振鏡單元(36)轉(zhuǎn)動(dòng)，直至精信標(biāo)成像在視場(chǎng)中心，完成對(duì)目標(biāo)的精跟蹤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片探測(cè)成像及通信系統(tǒng)，其特征是:所述通信粗跟蹤子系統(tǒng)(2)中半反半透擺鏡(20)的反射方向?qū)?zhǔn)成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)(3)的接收方向。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空間碎片探測(cè)成像及通信系統(tǒng)，其特征是:所述通信光發(fā)射和接收單元(39)用于發(fā)射、接收信號(hào)光進(jìn)行光通信。
【專利摘要】空間碎片探測(cè)成像及通信系統(tǒng)，屬于空間目標(biāo)探測(cè)與信息傳輸技術(shù)領(lǐng)域，包括空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)、通信粗跟蹤子系統(tǒng)、成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)以及跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)；空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)、通信粗跟蹤子系統(tǒng)、成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)放在跟蹤轉(zhuǎn)臺(tái)子系統(tǒng)上；空間碎片探測(cè)與跟蹤子系統(tǒng)與成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)光軸平行，且并行排列；通信粗跟蹤子系統(tǒng)與成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)光軸垂直；所述通信粗跟蹤子系統(tǒng)中半反半透擺鏡的反射方向?qū)?zhǔn)成像與通信精跟蹤子系統(tǒng)的接收方向。本發(fā)明通過光機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將激光測(cè)距、成像探測(cè)、激光通信高度結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)空間碎片的測(cè)量、成像及通信多功能一體化。
【IPC分類】G01V8-10
【公開號(hào)】CN104570146
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410814068
【發(fā)明人】付強(qiáng), 姜會(huì)林, 江倫, 安巖, 趙義武
【申請(qǐng)人】長春理工大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日