CN102694604A - 用于fso系统的正二十面体全向光学智能天线及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于正二十面体的光学智能天线，包括：将正二十面体的每个面作为一个接收单元，而在每个面上配置若干有序结构的激光发射单元，即这种结构天线的接收单元采用了接收镶嵌发射的方式。其激光收发阵列中的每个光收发单元与光开关阵列相关联并受光开关阵列控制，通过控制光开关阵列的通断从而改变一个或者多个激光束的指向，实现捕获、对准、在通信中进行跟踪的(APT)天线技术。本发明天线可根据通信双方的运动状态相应的切换发射单元，波束跟瞄速度更高，可以有效的克服机械方法旋转天线时惯性大、速度慢的缺点。并且在点对点快速移动的自由空间光通信(FSO)系统中实现全向空间的、精确的捕获，对准和跟踪功能。

Description

用于FSO系统的正二十面体全向光学智能天线及通信方法

技术领域

本发明属于信息通讯领域，尤其涉及一种适用于移动FSO系统的正二十面体全向光学智能天线。

背景技术

自由空间光通信(FSO：Free Space Optical Communication)又称无线激光通信，它利用红外激光束为载体，以自由空间为媒质，可以在站点之间实现高速通信。FSO的波束宽度很小(几个毫弧度乃至微弧度量级)，红外光不可见，因此安全、隐蔽性好。利用无线激光链路构成网络，可靠性高，其灵活性又与一般无线电通信系统相近，便于架设开通和撤收。采用自动跟踪瞄准技术，可以实现动中通。因此，FSO不但继承了光纤通信大容量的特点，还具备了无线电通信的灵活性，真正意义上实现了“宽带+无线”的优良通信方式，具有广阔的应用前景。

一个安全隐蔽、可靠、宽带、机动的FSO系统，对军事通信和民用通信都具有重要的应用价值。例如在军事通信领域，应用于舰艇编队内部舰艇之间的移动通信，用于机动作战的自行火炮群、防空阵地、战术地地导弹阵地、火箭炮群、野战指挥部等作战、指挥、保障等车辆之间的战术通信系统，无人机编队内部的数据传输，地空激光通信，以及星际激光通信等。在民用通信领域，应用于光纤链路替代或备份、最后一公里宽带接入、各种场合的应急通信或临时通信等，特别是近年来随着3G技术的部署，FSO也用于3G/4G基站与基站、基站与中心站之间的信息传输。

在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用WLC设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭店成功地实现了利用WLC设备向客户提供100Mb/s的数据业务^[1].2010年，Waqar Hameed，S.Sheikh muhammad等人进行了适用于第四代移动通信的FSO研究^[2]。目前国外生产厂商主要有Lightpointe、Fsona、Canon等^[3-5]，其产品应用于定点通信。例如Fsona的产品特点是工作在1550nm波长处，传输速率10Mb/s至155Mb/s，传输距离从1公里到7公里，采用四发单收天线，使用了光纤放大器EDFA，发射功率比较大，但不具备大范围快速的APT功能。

FSO是一种视距(LOS：Line Of Sight)传输系统。为了在发射端和接收端间建立一条有效的通信链路，精确可靠的捕获、对准和跟踪(APT：AcquisitionPointing and Tracking)技术至关重要，特别是在移动环境下。目前，定点的近地FSO技术已经较为成熟，通过系统本身的自动调整机械装置克服小范围的器件振动与形变等因素的影响，可以实现几公里内100Mbps至1Gbps量级的数据传输^[6-7]。然而移动激光通信(以下简称移动FSO)技术还处在实验阶段，这是因为对于移动特别是室外用途的快速移动FSO系统，大气效应^[8-9]、目标间相对高速运动、通信终端载荷重量及功率限制等问题对APT技术的影响将更加显著。一个最重要的技术——APT技术目前还不能满足移动FSO特别是快速移动的要求。

移动FSO系统的APT实现方式多是设定某种跟踪控制算法，然后根据移动过程中接收光斑落在位置光电探测器(PSD：position sensitive detector)、电荷耦合元件(CCD：charge coupled device)或四象限探测器(QD：quadrantdetector)上的误差信息对万向节或振镜进行调节，从而实现移动中的对准。由于采用机械伺服系统，上述方法仅适用于短距离的慢速(≤0.18m/s)通信，而且在持续对准过程中的频繁转动会出现时延，从而导致跟瞄速度出现误差，影响通信的实时性。

在接收端使用特殊几何结构的光学透镜(如球形透镜等)与光纤阵列代替万向节伺服系统，在大范围的广角接收中实现对准。由于光学器件尺寸的限制使得球形透镜的孔径不能无限增加，同时光纤阵列的排布遵从一定的规律以代表不同的目标位置，因此该系统仅适用于短距离通信。

一种APT解决方案为：利用发光二极管(LED：light emitting diode)构成多收发机的球面光学天线，实现球面上的角度分集和空间复用，为了避免每个节点的开销，使用电跟踪取代传统的机械跟踪。

由于使用LED代替高功率激光器，使得通信距离较短(在天气良好时设计的最大距离约为600m)，无法适用于室外用途的移动FSO系统；将LED置于光探测器(PD：photodiode)中心，不但会增加器件的制作难度，而且PD中心点的探测盲区也会影响其探测能力。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种光学智能天线模型，该天线采用了以正二十面体为载体、每个面作为一个接收单元并镶嵌若干个激光发射单元的阵元分布方式。在此基础上，提出了一种光波束控制算法，天线可根据通信双方的运动状态相应的切换发射单元，并将该信息反馈给光通路控制器以控制光开关阵列的通断，实现全向360度的、快速移动的点对点无线激光通信。

本发明实施例是这样实现的，一种适用于移动FSO系统的正二十面体全向光学智能天线，其特征在于，该智能天线将正二十面体的每个面作为一个接收单元，在每个面上配置若干有序结构的激光发射单元，所述接收单元采用了接收镶嵌发射的方式。

进一步，所述发射系统，用于发射信号，覆盖整个360度的空间，由分束装置和分束控制装置构成；

所述接收系统，主要包括接收天线和数据与信息处理单元，主要功能是对接收到的光斑位置信息电流值进行分析，并将分析结果传向控制系统；所述接收系统还包括：合并器，用于将多个接收天线单元检测到的信号光进行分集接收。

进一步，所述智能天线还包括：

控制系统，主要包括激光控制单元和光开关控制单元，这两个控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与具体的激光器和光开关具有对应关系，如果数据与信息处理单元的分析结果满足对准条件，则激光控制单元和光开关控制单元产生控制信号，利用该控制信号通过光通路控制电路产生相应的开关信号，选择合适的激光器与发射天线，从而实现双向通信。

进一步，初始时刻发射单元确定的详细步骤描述如下：

步骤1：打开所有发射单元；

步骤2：根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元；

步骤3：判断接收单元接收到几个对端发射单元的光信号，如果是接收到1个对端发射单元的光信号则转到步骤5，如果是接收到多个(大于等于2)对端发射单元的光信号则转到步骤4；

步骤4：确定处于接收单元最中心的那个对端发射单元。(这样可以保证在接收通信机移动的情况下，在后续的发射单元切换过程中切换更少的发射单元。)

步骤5：把本端的接收处理结果反馈给对端，使对端只打开该发射单元。

进一步，发射面内发射单元的切换流程为：

在发射面内切换时，分两种情况：1)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的非重叠区；2)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的重叠区；由于对端通信机的移动是随机的，故我们要打开足够多的发射单元已保证通信的连续性。对于第一种情况，根据正二十面体发射单元的分布特点，需要打开当前发射单元和其周围的6个发射单元，共7个发射单元；对于第二种情况，需要打开当前两个产生重叠区的发射单元和相邻的两个发射单元，共4个发射单元。

进一步，智能天线发射面内发射单元切换具体步骤如下：

步骤1：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元是否处于本端发射单元的重叠区。如果处于重叠区则转到步骤5，否则继续往下执行；

步骤2：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x、y；

步骤3：打开产生重叠区的2个发射单元，根据发射单元编号确定相邻的2个发射单元并打开；

步骤4：将步骤3打开的4个发射单元以外的所有发射单元关闭，转到步骤8；

步骤5：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x；

步骤6：打开该单元，根据发射单元编号确定相邻的6个发射单元并打开；

步骤7：将步骤6打开的7个发射单元以外的所有发射单元关闭；

步骤8：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元接收到的光信号来自本端的发射单元是否发生改变。如果改变则转到步骤1，否则继续执行步骤8。

本发明实施例的另一目的在于提供一种适用于移动FSO系统的智能天线通信方法，其特征在于，通信机是全双工的，通信双方的通信过程一致，设通信双方为A、B，整个通信过程如下：

第1步：激光器控制单元和光开光控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与激光器和光开关具有对应关系；初始时刻，通信双方都打开所有的发射单元。A根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元；A判断接收单元接收到几个B端发射单元的光信号，如果是接收到1个B端发射单元的光信号，把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元；如果是接收到多个B端发射单元的光信号，则确定处于接收单元最中心的那个B端发射单元，同样把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元；

第2步：通信机A通过接收系统接收光信号；

第3步：A处理收到的光信号，从接收数据包中提取来自对端B的反馈信息，通过发射单元编号可以得到通信机B所处的位置。然后，把处理结果传送到激光器控制单元和光开关控制单元；

第4步：A通过光通路控制电路，激光器控制单元完成打开激光器的选择，光开光控制单元控制光开关矩阵，它们一起完成发射单元编号的选择，即控制系统根据数据与信息处理系统的处理结果来控制发射系统选择相应的发射单元。并根据通信机B的位置，通过“同一发射面内发射单元之间的切换”以及“发射面之间的切换”；

第5步：利用发射系统发送带有本端(A)发射单元编号和对端(B)发射单元编号的光信号，完成APT功能。

本发明公开了一种基于正二十面体的光学智能天线，适用于快速移动的自由空间光通信(FSO)系统，包括：将正二十面体的每个面作为一个接收单元，而在每个面上配置若干有序结构的激光发射单元，即这种结构天线的接收单元采用了接收镶嵌发射的方式；在对发射面和发射单元进行编号的基础上，通过基于通信双方交换发射单元编号信息而实现的天线波束控制算法，可以实现快速移动激光通信全向的捕获、对准、跟踪功能。即激光收发阵列中的每个光收发单元与光开关阵列相关联并受光开关阵列控制，通过控制光开关阵列的通断从而改变一个或者多个激光束的指向，实现捕获、对准、在通信中进行跟踪的(APT)天线技术。与现有方法相比，本发明具有以下优点：天线可根据通信双方的运动状态相应的切换发射单元，波束跟瞄速度更高，可以有效的克服机械方法旋转天线时惯性大、速度慢的缺点。并且在点对点快速移动的自由空间光通信(FSO)系统中实现全向空间的、精确的捕获，对准和跟踪功能。

附图说明

图1是本发明实施例提供的通信端机结构示意图；

图2是本发明实施例提供的光学天线覆盖范围示意图；

图3是本发明实施例提供的发射单元覆盖方式；

图4是本发明实施例提供的接收单元示意图；

图5是本发明实施例提供的数据包格式；

图6是本发明实施例提供的光学智能天线初始时刻发射单元确定流程图；

图7是本发明实施例提供的光学智能天线发射单元切换整体流程图；

图8是本发明实施例提供的接收单元在发射单元覆盖范围内所处的位置示意图；

图9是本发明实施例提供的智能天线发射面内发射单元切换流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

设计的通信端机主要包括了：发射系统、接收系统以及控制系统，整个通信端机的结构如图1所示。由于通信机体积不能太大，故在发射系统内不能放置太多的激光器，而为了覆盖整个360度的空间，需要大量的发射单元，这就需要分束装置和分束控制装置；接收系统主要包括接收天线和数据与信息处理单元，主要功能是对接收到的光斑位置信息电流值进行分析，并将分析结果传向控制系统；控制系统包括激光控制单元和光开关控制单元，这两个控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与具体的激光器和光开关具有对应关系。如果数据与信息处理单元的分析结果满足对准条件，则激光控制单元和光开关控制单元产生控制信号，利用该控制信号通过光通路控制电路产生相应的开关信号，选择合适的激光器与发射天线，从而实现双向通信。由于多个接收天线单元都有可能检测到信号光，因此在接收系统中，合并器将这些已检测信号进行分集接收。

由于要实现全向天线功能，故通信机的形状必须是完全对称的。正二十面体把整个全向空间对称划分为二十个相同的部分，在每个面上排布发射单元是比较容易的，且这种划分有利于发射单元的切换，便于实现全向的波束控制。

为了实现长距离通信，发射单元的束散角应尽量小，同时，为了波束的快速全向切换，希望放置更多的发射单元。在此，不考虑每个正三角形上发射单元数量，而是从最终的覆盖范围来研究发射阵元的分布方法。在此，把正二十面体的一个三角形面称为发射三角形面。

对于不太短的通信距离，发射机可以看做是一个点。优化每个发射面上的发射单元分布，可以使整个通信机的发射覆盖范围呈正二十面体，如图2(a)所示，其中小的正二十面体为通信机，大的正二十面体为其整个通信机的发射覆盖范围。把每个发射三角形面看成一个整体，如果其覆盖范围为从二十面体的中心O出发形成的四面体(图2(a)的OABC)，则可以使天线正好覆盖整个三维空间。整个三角形ABC是由若干个发射单元的覆盖区域组成的。为了把三角形ABC无缝隙且无重合的完全覆盖，在此用小的正三角形来填充这个大的正三角形，从而达到无缝且无重合的完全覆盖，如图2(b)所示。由于其二十个面是完全相同的正三角形，故只需考虑其中某一个面的收发单元分布情况，而其他面与其一致。

实际发射单元的光斑都是圆形的，故覆盖的范围为圆形。为了保证全空间通信，发射单元间不能有盲区即缝隙，故采用如图3所示的覆盖方式。即4个三角形，只需要3个发射单元来覆盖。

在正二十面体的每个面上，在发射单元总的面积小于接收单元面积的前提下，选择合适的发射单元尺寸，形成如图4所示的接收单元镶嵌发射单元的设计，以满足天线系统接收来自任意方向光信号的条件。

由于发射单元面积就是接收盲区。如果对端通信机发射出来的光束的覆盖区域小于等于本端发射单元的大小，则本端可能无法正确接收光信号。由于通信距离一般远远大于通信机的半径，上述情况显然不会发生。

天线波束控制：首先，将正二十面体的发射面进行编号。其次，对每个发射面上的发射单元进行编号，可以根据每个面上的发射单元数量确定发射单元编号所占的字节数，并在编号前面加上一个字节的发射面编号，共同组成发射单元编号，从而方便处理器来处理这些信息。即，根据上述的发射面和发射单元编号，通过设计特定的通信协议，把本端发射面、发射单元的编号以及本端收到的来自对端的发射面、发射单元编号加在通信数据包中，使通信双方能够交换这些发射面和发射单元的编号，并根据以上编号得到发射面和发射单元的相互位置关系、当前发射单元是否处于发射面的边缘等信息，就能正确完成波束控制，保持通信的连续。

本系统在OSI七层模型中，物理层是间断通信，通过在数据链路层的流控实现连续通信，为应用层提供可靠连续的通信服务。

为了完成发射单元之间的切换需要对发射单元进行编号。这些“本端发射单元编号”和数据一起被发送到对端，对端再把接收到的“本端发射单元编号”和本机的“对端发射单元编号”一起发送回本端。这些编号被加在数据包中，数据包如图5所示。

其中，“本端发射单元编号”为本端发射单元的编号，占据1个字节，前四位为行号后四位为列号。“对端发射单元编号”为本端收到的对端光信号的发射单元号，占据1个字节，前四位为行号后四位为列号。数据的长度根据实际上层用到的协议来定。

初始时刻，通信双方都打开所有的发射单元，由于通信双方的光学天线都覆盖了全向空间，此时任一通信机必然有接收信号。根据本端通信机收到的对端通信机的反馈信息(即本端接收到的信息)来确定本端的发射单元。

初始时刻发射单元确定的详细步骤描述如下：

步骤1：打开所有发射单元。

步骤2：根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元。

步骤3：判断接收单元接收到几个对端发射单元的光信号，如果是接收到1个对端发射单元的光信号则转到步骤5，如果是接收到多个(大于等于2)对端发射单元的光信号则转到步骤4。

步骤4：确定处于接收单元最中心的那个对端发射单元。(这样可以保证在接收通信机移动的情况下，在后续的发射单元切换过程中切换更少的发射单元。)

步骤5：把本端的接收处理结果反馈给对端，使对端只打开该发射单元。

步骤6：结束。

该流程是全双工过程，需要通信双方交互信息，收/发通信机同时按上述流程进行初始时刻发射单元的确定。

在通信时，为了使功耗尽量低，应该尽量打开少的发射单元，但少的发射单元只能覆盖一定的范围，如果接收通信机移动出该覆盖范围将会造成通信的中断，这就要求采用发射单元切换的方式保证通信的连续性。

正二十面体把整个智能天线分成了二十个面，每个面看做一个大的范围，每个单元看做一个小的范围，这样使发射单元的切换快速而且高效。发射单元的切换涉及发射面之间的切换和同一发射面内发射单元之间的切换。整体流程图如图7所示。

当本端收到的反馈信息是，对端收到的光信号来自本端某个发射面的边缘发射单元，则本端要准备在发射面之间进行切换。反之，若是非边缘发射单元，则本端只进行本发射面内部发射单元之间的切换。

发射面间的切换和发射面内发射单元的切换过程类似，在这里仅说明发射面内发射单元的切换流程，如图9所示。

在发射面内切换时，分两种情况讨论：1)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的非重叠区(图8(a)所示的阴影区)；2)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的重叠区(图8(b)所示的阴影区)。由于对端通信机的移动是随机的，故我们要打开足够多的发射单元已保证通信的连续性。对于第一种情况，根据正二十面体发射单元的分布特点，我们需要打开当前发射单元和其周围的6个发射单元，共7个发射单元如图8(a)所示。对于第二种情况，我们需要打开当前两个产生重叠区的发射单元和相邻的两个发射单元，共4个发射单元如图8(b)所示。可以根据发射单元的编号来确定这些相邻的发射单元，由于相对简单故具体算法不再详述。

智能天线发射面内发射单元切换具体步骤如下：

步骤1：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元是否处于本端发射单元的重叠区。如果处于重叠区则转到步骤5，否则继续往下执行。

步骤2：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x、y。

步骤3：打开产生重叠区的2个发射单元，根据发射单元编号确定相邻的2个发射单元并打开。

步骤4：将步骤3打开的4个发射单元以外的所有发射单元关闭，转到步骤8。

步骤5：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x。

步骤6：打开该单元，根据发射单元编号确定相邻的6个发射单元并打开。

步骤7：将步骤6打开的7个发射单元以外的所有发射单元关闭。

步骤8：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元接收到的光信号来自本端的发射单元是否发生改变。如果改变则转到步骤1，否则继续执行步骤8。

通信机是全双工的，通信双方的通信过程一致，设通信双方为A、B，在此仅以一方(A)的通信过程进行说明。整个通信过程如下：

第1步：激光器控制单元和光开光控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与激光器和光开关具有对应关系。初始时刻，通信双方都打开所有的发射单元。A根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元。A判断接收单元接收到几个B端发射单元的光信号，如果是接收到1个B端发射单元的光信号，把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元；如果是接收到多个(大于等于2)B端发射单元的光信号，则确定处于接收单元最中心的那个B端发射单元，同样把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元。

第2步：通信机A通过接收系统接收光信号。

第3步：A处理收到的光信号，从接收数据包中提取来自对端B的反馈信息(由于B收到的光信号中含有A的发射单元编号，随后B将该编号和自身的发射单元编号发送至A)，通过发射单元编号可以得到通信机B所处的位置。然后，把处理结果传送到激光器控制单元和光开关控制单元。

第4步：A通过光通路控制电路，激光器控制单元完成打开激光器(一个或多个)的选择，光开光控制单元控制光开关矩阵，它们一起完成发射单元编号(一个或多个)的选择，即控制系统根据数据与信息处理系统的处理结果来控制发射系统选择相应的发射单元。并根据通信机B的位置，通过“同一发射面内发射单元之间的切换”以及“发射面之间的切换”。

第5步：利用发射系统发送带有本端(A)发射单元编号和对端(B)发射单元编号的光信号，完成APT功能。

本发明公开了一种基于正二十面体的光学智能天线，适用于快速移动的自由空间光通信(FSO)系统，包括：将正二十面体的每个面作为一个接收单元，而在每个面上配置若干有序结构的激光发射单元，即这种结构天线的接收单元采用了接收镶嵌发射的方式；在对发射面和发射单元进行编号的基础上，通过基于通信双方交换发射单元编号信息而实现的天线波束控制算法，可以实现快速移动激光通信全向的捕获、对准、跟踪功能。即激光收发阵列中的每个光收发单元与光开关阵列相关联并受光开关阵列控制，通过控制光开关阵列的通断从而改变一个或者多个激光束的指向，实现捕获、对准、在通信中进行跟踪的(APT)天线技术。与现有方法相比，本发明具有以下优点：天线可根据通信双方的运动状态相应的切换发射单元，波束跟瞄速度更高，可以有效的克服机械方法旋转天线时惯性大、速度慢的缺点。并且在点对点快速移动的自由空间光通信(FSO)系统中实现全向空间的、精确的捕获，对准和跟踪功能

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于移动FSO系统的正二十面体全向光学智能天线，其特征在于，该智能天线将正二十面体的每个面作为一个接收单元，在每个面上配置若干有序结构的激光发射单元，所述接收单元采用了接收镶嵌发射的方式。

2.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于，所述发射系统，用于发射信号，覆盖整个360度的空间，由分束装置和分束控制装置构成；

所述接收系统，主要包括接收天线和数据与信息处理单元，主要功能是对接收到的光斑位置信息电流值进行分析，并将分析结果传向控制系统；所述接收系统还包括：合并器，用于将多个接收天线单元检测到的信号光进行分集接收。

3.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于，所述智能天线还包括：

控制系统，主要包括激光控制单元和光开关控制单元，这两个控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与具体的激光器和光开关具有对应关系，如果数据与信息处理单元的分析结果满足对准条件，则激光控制单元和光开关控制单元产生控制信号，利用该控制信号通过光通路控制电路产生相应的开关信号，选择合适的激光器与发射天线，从而实现双向通信。

4.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于，初始时刻发射单元确定的详细步骤描述如下：

步骤1：打开所有发射单元；

步骤2：根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元；

步骤3：判断接收单元接收到几个对端发射单元的光信号，如果是接收到1个对端发射单元的光信号则转到步骤5，如果是接收到多个(大于等于2)对端发射单元的光信号则转到步骤4；

步骤4：确定处于接收单元最中心的那个对端发射单元。(这样可以保证在接收通信机移动的情况下，在后续的发射单元切换过程中切换更少的发射单元。)

步骤5：把本端的接收处理结果反馈给对端，使对端只打开该发射单元。

5.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于，发射面内发射单元的切换流程为：

在发射面内切换时，分两种情况：1)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的非重叠区；2)对端接收单元处于本端发射单元覆盖范围的重叠区；由于对端通信机的移动是随机的，故我们要打开足够多的发射单元已保证通信的连续性。对于第一种情况，根据正二十面体发射单元的分布特点，需要打开当前发射单元和其周围的6个发射单元，共7个发射单元；对于第二种情况，需要打开当前两个产生重叠区的发射单元和相邻的两个发射单元，共4个发射单元。

6.如权利要求1所述的智能天线，其特征在于，智能天线发射面内发射单元切换具体步骤如下：

步骤1：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元是否处于本端发射单元的重叠区。如果处于重叠区则转到步骤5，否则继续往下执行；

步骤2：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x、y；

步骤3：打开产生重叠区的2个发射单元，根据发射单元编号确定相邻的2个发射单元并打开；

步骤4：将步骤3打开的4个发射单元以外的所有发射单元关闭，转到步骤8；

步骤5：根据本端收到的反馈信息，确定对端当前收到的光信号来自本端发射单元的编号x；

步骤6：打开该单元，根据发射单元编号确定相邻的6个发射单元并打开；

步骤7：将步骤6打开的7个发射单元以外的所有发射单元关闭；

步骤8：根据本端收到的反馈信息，判断对端接收单元接收到的光信号来自本端的发射单元是否发生改变。如果改变则转到步骤1，否则继续执行步骤8。

7.一种适用于移动FSO系统的智能天线通信方法，其特征在于，通信机是全双工的，通信双方的通信过程一致，设通信双方为A、B，整个通信过程如下：

第1步：激光器控制单元和光开光控制单元中有光通路控制电路，该电路使得发射单元编号与激光器和光开关具有对应关系；初始时刻，通信双方都打开所有的发射单元。A根据每个接收单元收到的光信号功率大小，确定出接收功率最大的接收单元作为接收单元；A判断接收单元接收到几个B端发射单元的光信号，如果是接收到1个B端发射单元的光信号，把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元；如果是接收到多个B端发射单元的光信号，则确定处于接收单元最中心的那个B端发射单元，同样把接收处理结果反馈给B，使B只打开该发射单元；

第2步：通信机A通过接收系统接收光信号；

第3步：A处理收到的光信号，从接收数据包中提取来自对端B的反馈信息，通过发射单元编号可以得到通信机B所处的位置。然后，把处理结果传送到激光器控制单元和光开关控制单元；

第4步：A通过光通路控制电路，激光器控制单元完成打开激光器的选择，光开光控制单元控制光开关矩阵，它们一起完成发射单元编号的选择，即控制系统根据数据与信息处理系统的处理结果来控制发射系统选择相应的发射单元。并根据通信机B的位置，通过“同一发射面内发射单元之间的切换”以及“发射面之间的切换”；

第5步：利用发射系统发送带有本端(A)发射单元编号和对端(B)发射单元编号的光信号，完成APT功能。

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