CN107682079A - 一种用于自动跟踪fso设备中控制光学调节的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，列车沿铁轨运行时，列车上的FSO设备便不断接收沿线塔杆上的FSO设备发出的信标光和信号光，同时，塔杆上的FSO设备也不断接收列车上的FSO设备发出的信标光和信号光，当FSO设备只检测到信标光时，平面镜控制装置根据检测到了信标光这一信号对平面镜进行调节；当FSO设备检测到信号光时，平面镜控制装置根据检测到的信号光对平面镜进行调节；当FSO设备未检测到信标光和信号光时，平面镜控制装置将平面镜调回初始位置。本发明通过信号光和信标光的接收情况来对列车上的FSO设备和塔杆上的FSO设备中的平面镜实时调节，使得列车上的FSO设备与地面塔杆上的FSO设备正常通信。

Description

一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法

技术领域

本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法。

背景技术

光纤通信技术是利用光导纤维传输宽带信号，以实现信息传递的一种通信方式。光纤通信具有抗电磁干扰、抗辐射性强，保密性好，频带宽，抗干扰性好，防窃听、价格便宜等优点。在无光纤情况下，只有采用无线光通信技术才能传输高带宽的信号。光无线通信作为一种新型的通信技术，同时具有光纤通信和移动通信的优势，可实现宽带传输，组网机动灵活，无需频率申请，并且抗电磁干扰，保密性好，因此如今对无线光通信的研究受到了广泛的重视。但在无线光通信技术中，如果通信的一端是运动物体(如高铁列车)时，目前的无线光传输系统的调节方法无法满足要求。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，保证列车上的FSO设备与地面塔杆上的FSO设备正常通信。

本发明的技术方案如下：提供一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，在铁轨沿线每隔一段距离设置一个塔杆，塔杆上设置有一台FSO设备，塔杆上的FSO设备朝向的方向与列车行进的方向相同，列车上也安装有FSO设备，列车上的FSO设备朝向的方向与列车行进的方向相反，塔杆上的FSO设备与列车上的FSO设备之间为了实现通信，需要发送2束激光，一束激光为信标光，为较大发散角固定发射，不需通过平面镜反射发送；一束激光为信号光，其发散角较小，通过平面镜的反射进行发送和接收，信标光和信号光波长不同，信标光波长是650nm，信号光波长是850nm，所述FSO设备设置有信标光检测器和信号光检测器，包括以下步骤：

S1：列车从铁轨沿线的当前塔杆向下一塔杆运动时，列车上的FSO设备首先接收到当前塔杆上的FSO设备发出的信标光，这一变化信息指导列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜快速调节，用来接收信号光，同时也指示了光束的调节趋势；列车从铁轨沿线的当前塔杆向下一塔杆运动，当列车的FSO设备到达当前塔杆上的FSO设备的信标光区域时，列车的FSO设备会收到当前塔杆上的FSO设备的信标光，而接收信号光的平面镜的位置为初始状态，列车的FSO设备还没有接收到当前塔杆上的FSO设备的信号光，但列车上的FSO设备通过接收到当前塔杆上的FSO设备发出的信标光，这一变化信息指导列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜快速调节，使平面镜能够接收到当前塔杆上的FSO设备信号光。

S2：经过步骤S1的调节，列车继续向前行进，列车上的FSO设备同时接收到当前塔杆上的FSO设备的信标光和信号光，列车上的FSO设备根据信号光检测器检测到的信号光来控制平面镜控制装置对平面镜进行实时调节。

S3：列车继续向前行进，列车上的FSO设备只接收到当前塔杆上的FSO设备的信号光，没有接收到下一塔杆上的FSO设备的信标光，列车上的FSO设备根据信号光检测器检测到的信号光来控制平面镜控制装置对平面镜进行实时调节。

S4：列车继续向前行进，列车上的FSO设备没有接收到当前塔杆上的FSO设备的信号光，也没用接收到当前塔杆上的FSO设备的信标光，列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜恢复至初始状态。

进一步地，随着列车继续前行，列车上的FSO设备便进行“S1”到“S4”的重复，进行光学的自动实时调节来保证列车和地面的正常通信。列车上的FSO设备与沿线塔杆上的FSO设备的通信有一个中断的过程，但这个过程的时间很短，为毫秒级，对数据通信没有影响，有相对应数据通信的技术来保证通信的连续。

进一步地，所述塔杆上的FSO设备中的平面镜的调节步骤与列车上的FSO设备中平面镜的调节步骤相同。塔杆上的FSO设备与列车上的FSO设备的调整是实时的。

进一步地，所述平面镜的调节速度与列车运行速度有关，速度越快，平面镜转动的速度也越快。

进一步地，所述FSO设备采用信标光检测器检测信标光，所述FSO设备采用信号光检测器检测信号光，所述信标光检测器和信号光检测器为多象限光电探测器。

进一步地，所述信标光检测器为大面积的四象限光电探测器(QPD)，所述信号光检测器为小面积的四象限光电探测器(QPD)。

进一步地，所述信标光检测器为10mm*10mm的四象限光电探测器(QPD)，每个象限的面积是5mm*5mm；所述信号光检测器为5mm*5mm的四象限光电探测器(QPD)，每个象限探测器的面积是2.5mm*2.5mm。

进一步地，所述FSO中的平面镜控制装置工作方式如下：

(1)信标光检测器未检测到信标光，信号光检测器未检测到信号光，平面镜控制装置将平面镜恢复至初始状态；

(2)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器未检测到信号光，平面镜控制装置对平面镜进行粗调；

(3)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器检测到信号光的信号幅度差别巨大，平面镜控制装置对平面镜进行粗调；

(4)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器检测到信号光的信号幅度差别不大，平面镜控制装置对平面镜进行精调；

(5)信标光检测器未检测到信标光，信号光检测器检测到信号光，平面镜控制装置对平面镜进行精调。

采用上述方案，本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，采用信号光和信标光的接收情况来对FSO设备中的平面镜实时调节，使得列车上的FSO设备与地面塔杆上的FSO设备正常通信。

附图说明

图1为本发明方法的应用示意图；

图2为本发明的原理示意图；

图3为本发明的逻辑图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

请参阅图1和图2，本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，在铁轨10沿线每隔一段距离设置一个塔杆，塔杆上设置有一台FSO设备，所述沿线塔杆用BS0、BS1、BS2…表示，塔杆上的FSO设备朝向的方向与列车行进的方向相同，列车上也安装有FSO设备，在本实施例中，列车上的FSO设备安装在列车尾部，列车上的FSO设备设置的方向与列车行进的方向相反，塔杆上的FSO设备与列车上的FSO设备之间为了实现通信，需要发送2束激光，一束激光为信标光1，为较大发散角固定发射，不需通过平面镜3反射发送；一束激光为信号光2，其发散角较小，通过平面镜3的反射进行发送和接收，信标光和信号光波长不同，信标光波长是650nm，信号光波长是850nm，所述FSO设备设置有信标光检测器6和信号光检测器7，包括以下步骤：

S1：列车从铁轨10沿线的BS0塔杆向BS1塔杆运动时，列车上的FSO设备首先接收到BS0塔杆上的FSO设备发出的信标光1，这一变化信息指导列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜3快速调节，用来接收信号光2，同时也指示了光束的调节趋势；列车从铁轨10沿线的BS0塔杆向BS1塔杆运动时，当列车上的FSO设备到达BS0塔杆上的FSO设备的信标光1区域时，列车的FSO设备会收到BS0塔杆上的FSO设备的信标光1，而接收信号光2的平面镜3的位置为初始状态，列车上的FSO设备未能接收到BS0塔杆上的FSO设备的信号光2，但列车上的FSO设备通过接收到BS0塔杆上的FSO设备发出的信标光1，这一变化信息指导列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜3快速回调，使平面镜3能接收到BS0塔杆上的FSO设备信号光2。

所述FSO设备采用信标光检测器6检测信标光，所述FSO设备采用信号光检测器7检测信号光，所述信标光检测器6和信号光检测器7为多象限光电探测器。进一步，所述信标光检测器6为大面积的四象限光电探测器(QPD)，所述信号光检测器7为小面积的四象限光电探测器(QPD)。

在该步骤中，列车上的FSO设备只探测到信标光1，但由于是刚进入信标光1区域，所以光斑绝大部分落在信标光检测器6的某个象限的探测器面上，其它象限的探测器面上光很少，通过光电检测后输出4个电信号值，这4个值中高的很高，低的很低，相比幅度差别很大。由于还没有接收到信号光2，因此信号光探测器7上没有光斑。

S2：经过步骤S1的调节，列车继续向前行进，列车上的FSO设备能同时接收到BS0塔杆上的FSO设备的信标光1和信号光2，列车上的FSO设备根据信号光检测器7检测到的信号光2来控制平面镜控制装置对平面镜3进行实时调节。

在该步骤中，列车进入信标光1的中间区域，这个区域中，列车上的FSO设备探测到信标光1和信号光2，信标光1光斑和信号光2光斑都能均匀落在探测器上，即每个象限的光斑面积基本相等，通过光电检测后输出的4个电信号值都分别相等，光斑都落在探测器的中间。在列车进入信标光1的尾部区域，即将驶出信标光1区域，该阶段，信标光1的光斑不是均匀落在每个象限探测器面上，而是有的多，有的少，但差别不是很大；信号光2由于实时调节，仍然能保证均匀落在探测器的中间，从图中可以看到，信标光1落在二和三象限的面积多点，一和四象限的面积稍微少点。该过程中，光学的调节仍然利用信号光2的探测进行。

S3：列车继续向前行进，列车上的FSO设备只接收到BS0塔杆上的FSO设备的到信号光2，没有接收到BS0塔杆上的FSO设备的信标光1，列车上的FSO设备根据信号光检测器7检测到的信号光2来控制平面镜控制装置对平面镜3进行实时调节。

在该步骤中，列车已经驶出信标光1区域，列车上的FSO设备没有接收到信标光1，信标光探测器6面上也就没有光斑，列车上的FSO设备探测到信号光2，仍然通过信号光2进行实时调节以保证正常通信。从图2中可以看出，只要有信号光2的区域，通过调节都能使信号光2光斑落在探测器中间。

S4：列车继续向前行进，列车上的FSO设备没有接收到BS0塔杆上的FSO设备的信号光2，也没有接收到BS0塔杆上的FSO设备的信标光1，列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜3恢复至初始状态。

在该步骤中，列车驶出BS0塔杆上的FSO设备的信标光1区域和信号光2区域，列车上的FSO设备中的信标光探测器6没有接收到信标光1，信号光探测器7没有接收到信号光2，通信暂时中断，但列车继续向前行驶，列车可快速进入BS1塔杆上的FSO设备的S1阶段。

随着列车继续前行，列车上的FSO设备便进行“S1”到“S4”的重复，进行光学的自动实时调节来保证列车和地面的正常通信。列车上的FSO设备与沿线塔杆上的FSO设备的通信有一个中断的过程，但这个过程的时间很短，为毫秒级，对数据通信没有影响，有相对应数据通信的技术来保证通信的连续。

所述塔杆上的FSO设备中的平面镜3的调节步骤与列车上的FSO设备中平面镜3的调节步骤相同。塔杆上的FSO设备与列车上的FSO设备的调整是实时的。

所述平面镜3的调节速度与列车运行速度有关，速度越快，平面镜3转动的速度也越快。

在本实施例中，所述信标光检测器6为10mm*10mm的四象限光电探测器(QPD)，每个象限的面积是5mm*5mm；所述信号光检测器7为5mm*5mm的四象限光电探测器(QPD)，每个象限探测器的面积是2.5mm*2.5mm。

请参阅图3，所述FSO设备中的平面镜控制装置工作方式如下：

(1)信标光检测器6未检测到信标光1，信号光检测器7未检测到信号光2，平面镜控制装置将平面镜3恢复至初始状态；

(2)信标光检测器6检测到信标光1，信号光检测器7未检测到信号光2，平面镜控制装置对平面镜3进行粗调；

(3)信标光检测器6检测到信标光1，信号光检测器7检测到信号光2的信号幅度差别巨大，平面镜控制装置对平面镜3进行粗调；

(4)信标光检测器6检测到信标光1，信号光检测器7检测到信号光2的信号幅度差别不大，平面镜控制装置对平面镜3进行精调；

(5)信标光检测器6未检测到信标光1，信号光检测器7检测到信号光2，平面镜控制装置对平面镜3进行精调。

综上所述，本发明提供一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，采用信号光和信标光的接收情况来对FSO设备中的平面镜实时调节，使得列车上的FSO设备与地面塔杆上的FSO设备正常通信。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，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 (8)

1.一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：列车从铁轨沿线的当前塔杆向下一塔杆运动时，列车上的FSO设备首先接收到当前塔杆上的FSO设备发出的信标光，这一变化信息指导列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜快速调节，用来接收信号光，同时也指示了光束的调节趋势；

S2：经过步骤S1的调节，列车继续向前行进，列车上的FSO设备同时接收到当前塔杆上FSO设备的信标光和信号光，列车上的FSO设备根据信号光检测器检测到的信号光来控制平面镜控制装置对平面镜进行实时调节；

S3：列车继续向前行进，列车上的FSO设备只接收到当前塔杆上的FSO设备的信号光，没有接收到当前塔杆上的FSO设备的信标光，列车上的FSO设备根据信号光检测器检测到的信号光来控制平面镜控制装置对平面镜进行实时调节；

S4：列车继续向前行进，列车上的FSO设备没有接收到当前塔杆上的FSO设备的信号光，也没有接收到当前塔杆上的FSO设备的信标光，列车上的FSO设备中的平面镜控制装置将平面镜恢复至初始状态。

2.根据权利要求1所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，随着列车继续前行，列车继续前进，列车上的FSO设备便进行“S1”到“S4”的重复，进行光学的自动实时调节来保证列车和地面的正常通信。

3.根据权利要求1所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述塔杆上的FSO设备中的平面镜的调节步骤与列车上的FSO设备中平面镜的调节步骤相同。

4.根据权利要求1所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述平面镜的调节速度与列车运行速度有关，速度越快，平面镜转动的速度也越快。

5.根据权利要求1所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述FSO设备采用信标光检测器检测信标光，所述FSO设备采用信号光检测器检测信号光，所述信标光检测器和信号光检测器为多象限探测器。

6.根据权利要求5所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述信标光检测器为大面积的四象限检测器，所述信号光检测器为小面积的四象限光电探测器。

7.根据权利要求6所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述信标光检测器为10mm*10mm的四象限光电探测器，每个象限探测器的面积是5mm*5mm；所述信号光检测器为5mm*5mm的四象限光电探测器，每个象限探测器的面积是2.5mm*2.5mm。

8.根据权利要求5所述的一种用于自动跟踪FSO设备中控制光学调节的方法，其特征在于，所述FSO设备中的平面镜控制装置工作方式如下：

(1)信标光检测器未检测到信标光，信号光检测器未检测到信号光，平面镜控制装置将平面镜恢复至初始状态；

(2)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器未检测到信号光，平面镜控制装置对平面镜进行粗调；

(3)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器检测到信号光的信号幅度差别巨大，平面镜控制装置对平面镜进行粗调；

(4)信标光检测器检测到信标光，信号光检测器检测到信号光的信号幅度差别不大，平面镜控制装置对平面镜进行精调；

(5)信标光检测器未检测到信标光，信号光检测器检测到信号光，平面镜控制装置对平面镜进行精调。