CN102141386B - 卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法 - Google Patents

Abstract

卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法，涉及卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法，适用于卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量；为了解决发射光束的精确瞄准，目前无此精度的测量方法问题。它通过如下步骤实现：步骤一，调整平面镜4使其光轴与卫星光通信终端3光轴1重合；步骤二，α₁、β₁即为卫星光通信终端3光轴1与自准直仪5光轴的夹角；步骤三，调整平行平晶6，使平行平晶6的光轴与平面镜4的光轴重合；步骤四，保证自准直仪5的光轴在测量终端基准面2时与测量卫星光通信终端3光轴1时是相同的；步骤五，可得卫星光通信终端3光轴1和终端基准面2反射光轴间的夹角为步骤六，换算。

Description

卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法

技术领域

本发明涉及卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法。

背景技术

卫星光通信是人们经过多年探索并于近几年取得突破性进展的新技术，它是一种崭新的空间通信手段，利用人造地球卫星作为中继站转发激光信号，从而实现在多个航天器之间以及航天器与地球站之间的通信。由于卫星光通信具有诸多优点，所以吸引着各国专家锲而不舍的探索。当然，事物都有两面性，由于激光通信的波束很窄(一般为几十微弧度)，对两个都处于运动的通信系统来说，激光束的捕获、跟踪和瞄准都具有较大的挑战性，因此卫星光通信终端安装在卫星上时，需要精确测量卫星光通信终端光轴与终端基准面间的夹角，以保证发射光束的精确瞄准，它是良好通信的基础。由于要求较高，目前无此精度的测量方法。

发明内容

本发明提出一种卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法，以精确测量卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角，保证发射光束的精确瞄准。

本发明通过如下步骤实现：步骤一，调整平面镜4使由卫星光通信终端3发出的光束经平面镜4后反射回卫星光通信终端3，且成像光斑位置与卫星光通信终端3光学系统收发同轴点重合，使平面镜4的光轴与卫星光通信终端3光轴1重合；步骤二，保持平面镜4位置不动，在卫星光通信终端3与平面镜间放入自准直仪5，利用自准直仪5测量平面镜4光轴与自准直仪5光轴的夹角(α₁，β₁)，由于此时平面镜4光轴与卫星光通信终端3光轴1重合，所以，(α₁，β₁)即为卫星光通信终端3光轴1与自准直仪5光轴的夹角；步骤三，保持自准直仪5和平面镜4的位置不动，在自准直仪5和平面镜4间放置一个平行平晶6，调整平行平晶6的方位使平行平晶6的光轴与自准直仪5光轴的夹角为(α₁，β₁)，此时平行平晶6的光轴与平面镜4的光轴重合；步骤四，保持平行平晶6不动，将自准直仪5移到平行平晶6和平面镜4之间，调整自准直仪5的方位，使平行平晶6的光轴与自准直仪5光轴的夹角为(α₁，β₁)；步骤五，保持自准直仪5不动，移走平行平晶6，则可以测得终端基准面2反射光轴和自准直仪5光轴的夹角(α₂，β₂)，根据卫星光通信终端3光轴1与自准直仪5光轴间的夹角(α₁，β₁)和终端基准面2反射光轴与自准直仪5光轴的夹角(α₂，β₂)，可得卫星光通信终端3光轴1和终端基准面2反射光轴间的夹角为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\α}={\mathrm{\α}}_2-{\mathrm{\α}}_1\\ \mathrm{\Δ\β}={\mathrm{\β}}_2-{\mathrm{\β}}_1\end{array}\right.;$

步骤六：把终端基准面2反射光轴与卫星光通信终端3光轴1的夹角

按此公式

换算为卫星光通信终端3光轴1与终端基准面2的夹角。

本发明的方法利用自准直仪5使卫星光通信终端3光轴1与终端基准面2间夹角的测量精度能达到0.5μrad。

附图说明

图1为步骤一的示意图，图2为步骤二的示意图，图3为步骤三的示意图，图4为步骤四的示意图，图5为步骤五的示意图。

具体实施方式

结合图1说明步骤一：在卫星光通信终端3前放置一个平面镜4，调整平面镜4的方位，使由卫星光通信终端3发出的光束经平面镜4后反射回卫星光通信终端3，且成像光斑位置与卫星光通信终端3光学系统收发同轴点重合(由于卫星光通信终端3光学系统为收发同轴系统，当光斑位于CCD上收发同轴点时，入射光的光轴与卫星光通信终端3光轴1重合)，此时，平面镜4光轴与卫星光通信终端3光轴1重合；

结合图2说明步骤二：保持平面镜4位置不动，在卫星光通信终端3与平面镜4间放入自准直仪5，利用自准直仪5测量平面镜4光轴与自准直仪5光轴的夹角(α₁，β₁)，由于此时平面镜4光轴与卫星光通信终端3光轴1重合，所以，(α₁，β₁)即为卫星光通信终端3光轴1与自准直仪5光轴的夹角；

结合图3说明步骤三：保持自准直仪5和平面镜4的位置不动，在自准直仪5和平面镜4间放置一个平行平晶6(平行平晶的两个反射面平行)，调整平行平晶6的方位使平行平晶6的光轴与自准直仪5光轴的夹角为(α₁，β₁)，此时平行平晶6的光轴与平面镜4的光轴重合；

结合图4说明步骤四：保持平行平晶6不动，将自准直仪5移到平行平晶6和平面镜4之间，调整自准直仪5的方位，使平行平晶6的光轴与自准直仪5光轴的夹角为(α₁，β₁)，此步的目的是保证自准直仪5的光轴在测量终端基准面2(终端基准面2是反光镜)时与测量卫星光通信终端3光轴1时是相同的；

结合图5说明步骤五：保持自准直仪5不动，移走平行平晶6，则可以测得终端基准面2反射光轴和自准直仪5光轴的夹角(α₂，β₂)，根据卫星光通信终端3光轴1与自准直仪5光轴间的夹角(α₁，β₁)和终端基准面2反射光轴与自准直仪5光轴的夹角(α₂，β₂)，可得卫星光通信终端3光轴1和终端基准面2反射光轴间的夹角为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\α}={\mathrm{\α}}_2-{\mathrm{\α}}_1\\ \mathrm{\Δ\β}={\mathrm{\β}}_2-{\mathrm{\β}}_1\end{array}\right.;$

步骤六：把终端基准面2反射光轴与卫星光通信终端3光轴1的夹角

按此公式

换算为卫星光通信终端3光轴1与终端基准面2的夹角。

Claims (1)

1.卫星光通信终端光轴与终端基准面间夹角的测量方法，其特征是它通过如下步骤实现：步骤一，调整平面镜(4)使由卫星光通信终端(3)发出的光束经平面镜(4)后反射回卫星光通信终端(3)，且成像光斑位置与卫星光通信终端(3)光学系统收发同轴点重合，使其光轴与卫星光通信终端(3)光轴(1)重合；步骤二，保持平面镜(4)位置不动，在卫星光通信终端(3)与平面镜(4)间放入自准直仪(5)，利用自准直仪(5)测量平面镜(4)光轴与自准直仪(5)光轴的夹角α₁、β₁，由于此时平面镜(4)光轴与卫星光通信终端(3)光轴(1)重合，所以，α₁、β₁即为卫星光通信终端(3)光轴(1)与自准直仪(5)光轴的夹角；步骤三，保持自准直仪(5)和平面镜(4)的位置不动，在自准直仪(5)和平面镜(4)间放置一个平行平晶(6)，调整平行平晶(6)的方位使平行平晶(6)的光轴与自准直仪(5)光轴的夹角为α₁、β₁，此时平行平晶(6)的光轴与平面镜(4)的光轴重合；步骤四，保持平行平晶(6)不动，将自准直仪(5)移到平行平晶(6)和平面镜(4)之间，调整自准直仪(5)的方位，使平行平晶(6)的光轴与自准直仪(5)光轴的夹角为α₁、β₁；步骤五，保持自准直仪(5)不动，移走平行平晶(6)，则可以测得终端基准面(2)反射光轴和自准直仪(5)光轴的夹角α₂、β₂，根据卫星光通信终端(3)光轴(1)与自准直仪(5)光轴间的夹角α₁、β₁和终端基准面(2)反射光轴与自准直仪(5)光轴的夹角α₂、β₂，可得卫星光通信终端(3)光轴(1)和终端基准面(2)反射光轴间的夹角为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ\α}={\mathrm{\α}}_2-{\mathrm{\α}}_1\\ \mathrm{\Δ\β}={\mathrm{\β}}_2-{\mathrm{\β}}_1\end{array}\right.;$

步骤六：把终端基准面(2)反射光轴与卫星光通信终端(3)光轴(1)的

夹角按此公式

换算为卫星光通信终端(3)光轴(1)与终端基准面(2)的夹角。

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