CN108540233A - 一种便携式激光通信机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式激光通信机，包括：支撑装置和壳体，壳体内部设置有信息处理模块、发射模块、接受模块、调控模块和电源模块。本发明通过无线收发单元在特定的频段上进行射频通信以实现光通信校准，即根据两方激光发射孔和激光接收孔的位置信息、方向信息，及GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出伸缩驱动装置的高度调整信息和旋转驱动装置的角度调整信息，从而高精度地控制伸缩驱动装置调节高度值，及控制旋转驱动装置调节角度值，进而快速实现光通信激光收发孔的对准，提高光通信准确度；当光通信所在地确实无法进行射频通信时，选用瞄准单元(例如望远镜)目测多次观察实现光通信激光收发孔的对准，即使用灵活，实用性强。

Description

一种便携式激光通信机
技术领域
本发明涉及激光通信领域，更具体的涉及一种便携式激光通信机。
背景技术
光通信是利用光波作为信息载体的通信技术。空间光通信一般可以分为：空间卫星激光通信、大气激光通信和水下激光通信。大气激光通信是利用激光束作为信息传输的载体，以大气为传输介质在空间中直接进行语音、数据、图像等信息的双向传送。光通信物理实现上分为光信号发射和光信号接收两部分。其中，光信号发射部分包括：将信号源信号转换成便于光信道传输的电信号的输入和处理电路、将电信号变化调制成光载波强度变化的LED可见光驱动调制电路；光信号接收部分包括：能对信号光源实现最佳接收的光学系统、将光信号还原成电信号的光电探测器和前置放大电路、将电信号转换成可被终端识别的信号处理和输出电路。
目前，大部分大气激光通信机使用于固定点与固定点之间的高速数据通信，即通信的形式大多局限于两固定点之间，采用的光学系统较大，并且发散角较小，因此整机的体积大、功耗高；在架设方面，需要高精度对准技术，架设速度慢，架设后不易再次移动。而移动平台之间的无线光通信技术多采用复杂的伺服机构进行跟瞄，因此研制的移动平台无线激光通信设备体积较大、重量较重，灵活性受到严重的限制；当需要野外作业时，需要将激光通信机架设在山顶、沟壑等险恶环境中，现有的大体积通讯机移动、架设很可难，同时，很难找准信号，为野外工作带来很大难度。
发明内容
本发明实施例提供一种便携式激光通信机，用以解决现有技术中存在的问题。
本发明实施例提供一种便携式激光通信机，包括：支撑装置和壳体，所述壳体内部设置有信息处理模块、发射模块、接受模块、调控模块和电源模块；
所述支撑装置包括：三角腿、伸缩驱动装置、伸缩支杆、平台和旋转驱动装置；所述三角腿、所述伸缩驱动装置、所述伸缩支杆、所述平台和所述旋转驱动装置从下到上依次固定连接；
所述壳体设置在所述旋转驱动装置上，且所述壳体上设置有激光发射孔和激光接收孔；所述发射模块激光发射端设于激光发射孔处，所述接受模块的接收激光端设于激光接收孔处；
所述信息处理模块包括：微处理器、调制单元、解调单元；
所述发射模块包括：半导体激光器和光纤准直器；
所述接受模块包括：折射接收器、光电传感器和放大滤波电路；
所述调控模块包括：FPGA处理器、串并转换单元、定位单元、地磁传感器、GIS地理信息单元、无线收发单元、解算单元、伸缩调控单元、旋转调控单元、数据压缩解压缩单元、存储器和瞄准单元；
所述FPGA处理器与所述微处理器双向电连接；
所述串并转换单元，用于转换所述FPGA处理器与所述微处理器之间、及所述FPGA处理器和外部设备之间的数据串并传输类型；
所述定位单元，用于获取激光发射孔和激光接收孔的位置信息；
所述地磁传感器，用于获取激光发射孔和激光接收孔的方向信息；
所述无线收发单元，用于向另一便携式激光通信机发送本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，并用于接收另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息；
所述解算单元，用于根据本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，及所述GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出所述伸缩驱动装置的高度调整信息和所述旋转驱动装置的角度调整信息；
所述伸缩调控单元，用于根据所述伸缩驱动装置的高度调整信息，控制所述伸缩驱动装置调节高度值；
所述旋转调控单元，用于根据所述旋转驱动装置的角度调整信息，控制所述旋转驱动装置调节角度值；
所述数据压缩解压缩单元，用于将所述微处理器发送的数据进行压缩后存储在所述存储器中，或将所述存储器中的数据解压缩发送至所述微处理器；
所述瞄准单元，用于瞄准另一便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔以调整本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置；
所述电源模块包括：太阳能充电电池、电能转换电路、锂电池和电量显示单元；
所述太阳能充电电池通过所述电能转换电路为所述锂电池充电；所述电量显示单元，用于显示所述锂电池的剩余电量。
进一步地，所述伸缩驱动装置采用伸缩电机装置或液压动力装置。
进一步地，所述旋转驱动装置采用旋转电机装置。
进一步地，所述发射模块还包括：温控电路，所述温控电路与所述半导体激光器电连接；所述温控电路包括热敏电阻。
进一步地，所述壳体还包括：风扇，所述风扇设于所述壳体上额散热孔处，及所述风扇与所述微处理器电连接。
进一步地，所述调控模块还包括：触摸显示屏、报警器、状态指示灯和USB接口；所述触摸显示屏、所述报警器、所述状态指示灯和所述USB接口均与所述FPGA处理器电连接。
进一步地，所述微处理器的信号输出端连接所述调制单元的信号输入端，所述微处理器的信号输入端连接所述解调单元的信号输出端。
进一步地，所述半导体激光器的信号输入端连接所述调制单元的信号输出端，所述半导体激光器发射的激光经过所述光纤准直器发散向大气，所述光纤准直器的发射端设于激光发射孔处。
进一步地，所述折射接收器将接收到的光束传输给所述光电传感器，所述光电传感器的输出端经过所述放大滤波电路连接所述解调单元的信号输入端。
进一步地，所述折射接收器依次排设有第一聚光镜、凹透镜、滤光片和第二聚光镜。
本发明实施例中，提供一种便携式激光通信机，与现有技术相比，其有益效果如下：
本发明通过将集成化模块设置于壳体内部，减小设备体积，发射模块的光纤准直器发射角范围大，方便对方接收，接收模块的折射接收器接收视场角大，保证接收得准确、快速，接收模块将接收到的信号经过滤波、放大电路发送给信息处理模块，最终完成相互通信，结构紧凑、便于携带，能够使用于通信线路架设困难的山顶、沟壑等险恶地形环境中，实现快速、准确地通信，提高工作效率。
本发明通过无线收发单元在特定的频段上进行射频通信以实现光通信校准，即根据本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、方向信息，另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、方向信息，及GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出伸缩驱动装置的高度调整信息和旋转驱动装置的角度调整信息，从而高精度地控制伸缩驱动装置调节高度值，及控制旋转驱动装置调节角度值，进而快速实现光通信激光收发孔的对准，提高光通信准确度。当光通信所在地确实无法进行射频通信时，选用瞄准单元(例如望远镜)目测多次观察实现光通信激光收发孔的对准，即使用灵活，实用性强。进一步，本发明通过FPGA处理器实现串并接口转换，通信模式多样，实现激光收发孔对准，及对数据进行压缩存储，即独立于信息处理模块中微处理器，提高了数据处理速度，保证了通信的高效进行。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种便携式激光通信机原理示意图；
图2为本发明实施例提供的一种便携式激光通信机结构示意图；
图3为本发明实施例提供的折射接收器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明实施例提供的一种便携式激光通信机原理示意图；图2为本发明实施例提供的一种便携式激光通信机结构示意图。如图1和图2所示，该激光通信机包括：支撑装置1和壳体，壳体内部设置有信息处理模块、发射模块、接受模块、调控模块和电源模块。
参见图2，支撑装置1包括：三角腿11、伸缩驱动装置12、伸缩支杆13、平台14和旋转驱动装置15；三角腿11、伸缩驱动装置12、伸缩支杆13、平台14和旋转驱动装置15从下到上依次固定连接；壳体设置在旋转驱动装置15上，且壳体上设置有激光发射孔和激光接收孔；发射模块激光发射端设于激光发射孔处，接受模块的接收激光端设于激光接收孔处。
需要说明的是，本发明中的伸缩驱动装置12采用伸缩电机装置或液压动力装置；旋转驱动装置15采用旋转电机装置。
较佳地，发射模块还包括：温控电路，温控电路与半导体激光器电连接；温控电路包括热敏电阻。
较佳地，壳体还包括：风扇，风扇设于壳体上额散热孔处，及风扇与微处理器电连接。
具体地，信息处理模块包括：微处理器、调制单元、解调单元；发射模块包括：半导体激光器和光纤准直器；接受模块包括：折射接收器、光电传感器和放大滤波电路；调控模块包括：FPGA处理器、串并转换单元、定位单元、地磁传感器、GIS地理信息单元、无线收发单元、解算单元、伸缩调控单元旋转调控单元、数据压缩解压缩单元、存储器和瞄准单元。
其中，信息处理模块、发射模块和接受模块的连接关系如下：
微处理器的信号输出端连接调制单元的信号输入端，微处理器的信号输入端连接解调单元的信号输出端；半导体激光器的信号输入端连接调制单元的信号输出端，半导体激光器发射的激光经过光纤准直器发散向大气，光纤准直器的发射端设于激光发射孔处；折射接收器将接收到的光束传输给光电传感器，光电传感器的输出端经过放大滤波电路连接解调单元的信号输入端。
参见图3，折射接收器依次排设有第一聚光镜21、凹透镜22、滤光片23和第二聚光镜24。
其中，调控模块的功能描述如下：
FPGA处理器与微处理器双向电连接；串并转换单元，用于转换FPGA处理器与微处理器之间、及FPGA处理器和外部设备之间的数据串并传输类型；定位单元，用于获取激光发射孔和激光接收孔的位置信息；地磁传感器，用于获取激光发射孔和激光接收孔的方向信息；无线收发单元，用于向另一便携式激光通信机发送本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，并用于接收另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息；解算单元，用于根据本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，及GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出伸缩驱动装置12的高度调整信息和旋转驱动装置15的角度调整信息；伸缩调控单元，用于根据伸缩驱动装置12的高度调整信息，控制伸缩驱动装置12调节高度值；旋转调控单元，用于根据旋转驱动装置15的角度调整信息，控制旋转驱动装置15调节角度值；数据压缩解压缩单元，用于将微处理器发送的数据进行压缩后存储在存储器中，或将存储器中的数据解压缩发送至微处理器；瞄准单元，用于瞄准另一便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔以调整本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置。
较佳地，调控模块还包括：触摸显示屏、报警器、状态指示灯和USB接口；触摸显示屏、报警器、状态指示灯和USB接口均与FPGA处理器电连接。
具体地，电源模块包括：太阳能充电电池、电能转换电路、锂电池和电量显示单元；太阳能充电电池通过电能转换电路为锂电池充电；电量显示单元，用于显示锂电池的剩余电量。
综上所述，本发明通过无线收发单元在特定的频段上进行射频通信以实现光通信校准，即根据本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、方向信息，另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、方向信息，及GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出伸缩驱动装置的高度调整信息和旋转驱动装置的角度调整信息，从而高精度地控制伸缩驱动装置调节高度值，及控制旋转驱动装置调节角度值，进而快速实现光通信激光收发孔的对准，提高光通信准确度。当光通信所在地确实无法进行射频通信时，选用瞄准单元(例如望远镜)目测多次观察实现光通信激光收发孔的对准，即使用灵活，实用性强。进一步，本发明通过FPGA处理器实现串并接口转换，通信模式多样，实现激光收发孔对准，及对数据进行压缩存储，即独立于信息处理模块中微处理器，提高了数据处理速度，保证了通信的高效进行。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种便携式激光通信机，其特征在于，包括：支撑装置(1)和壳体，所述壳体内部设置有信息处理模块、发射模块、接受模块、调控模块和电源模块；
所述支撑装置(1)包括：三角腿(11)、伸缩驱动装置(12)、伸缩支杆(13)、平台(14)和旋转驱动装置(15)；所述三角腿(11)、所述伸缩驱动装置(12)、所述伸缩支杆(13)、所述平台(14)和所述旋转驱动装置(15)从下到上依次固定连接；
所述壳体设置在所述旋转驱动装置(15)上，且所述壳体上设置有激光发射孔和激光接收孔；所述发射模块激光发射端设于激光发射孔处，所述接受模块的接收激光端设于激光接收孔处；
所述信息处理模块包括：微处理器、调制单元、解调单元；
所述发射模块包括：半导体激光器和光纤准直器；
所述接受模块包括：折射接收器、光电传感器和放大滤波电路；
所述调控模块包括：FPGA处理器、串并转换单元、定位单元、地磁传感器、GIS地理信息单元、无线收发单元、解算单元、伸缩调控单元、旋转调控单元、数据压缩解压缩单元、存储器和瞄准单元；
所述FPGA处理器与所述微处理器双向电连接；
所述串并转换单元，用于转换所述FPGA处理器与所述微处理器之间、及所述FPGA处理器和外部设备之间的数据串并传输类型；
所述定位单元，用于获取激光发射孔和激光接收孔的位置信息；
所述地磁传感器，用于获取激光发射孔和激光接收孔的方向信息；
所述无线收发单元，用于向另一便携式激光通信机发送本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，并用于接收另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息；
所述解算单元，用于根据本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，另一便携式激光通信机发送的激光发射孔和激光接收孔的位置信息、激光发射孔和激光接收孔的方向信息，及所述GIS地理信息单元中存储的GIS地理信息，解算出所述伸缩驱动装置的高度调整信息和所述旋转驱动装置的角度调整信息；
所述伸缩调控单元，用于根据所述伸缩驱动装置(12)的高度调整信息，控制所述伸缩驱动装置(12)调节高度值；
所述旋转调控单元，用于根据所述旋转驱动装置(15)的角度调整信息，控制所述旋转驱动装置(15)调节角度值；
所述数据压缩解压缩单元，用于将所述微处理器发送的数据进行压缩后存储在所述存储器中，或将所述存储器中的数据解压缩所发送至所述微处理器；
所述瞄准单元，用于瞄准另一便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔以调整本便携式激光通信机的激光发射孔和激光接收孔的位置；
所述电源模块包括：太阳能充电电池、电能转换电路、锂电池和电量显示单元；
所述太阳能充电电池通过所述电能转换电路为所述锂电池充电；所述电量显示单元，用于显示所述锂电池的剩余电量。
2.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述伸缩驱动装置(12)采用伸缩电机装置或液压动力装置。
3.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述旋转驱动装置(15)采用旋转电机装置。
4.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述发射模块还包括：温控电路，所述温控电路与所述半导体激光器电连接；所述温控电路包括热敏电阻。
5.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述壳体还包括：风扇，所述风扇设于所述壳体上额散热孔处，及所述风扇与所述微处理器电连接。
6.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述调控模块还包括：触摸显示屏、报警器、状态指示灯和USB接口；所述触摸显示屏、所述报警器、所述状态指示灯和所述USB接口均与所述FPGA处理器电连接。
7.如权利要求1所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述微处理器的信号输出端连接所述调制单元的信号输入端，所述微处理器的信号输入端连接所述解调单元的信号输出端。
8.如权利要求7所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述半导体激光器的信号输入端连接所述调制单元的信号输出端，所述半导体激光器发射的激光经过所述光纤准直器发散向大气，所述光纤准直器的发射端设于激光发射孔处。
9.如权利要求8所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述折射接收器将接收到的光束传输给所述光电传感器，所述光电传感器的输出端经过所述放大滤波电路连接所述解调单元的信号输入端。
10.如权利要求9所述的便携式激光通信机，其特征在于，所述折射接收器依次排设有第一聚光镜(21)、凹透镜(22)、滤光片(23)和第二聚光镜(24)。
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