CN108964764B - 一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统。本发明包括：移动指挥站端以及移动机器人端；其中，所述移动指挥站端由工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器构成成；所述移动机器人端由光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器构成。本发明将光信号进行正交频分复用调制，实现了所述移动指挥站端与所述移动机器人端之间的通信。

Description

一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统

技术领域

本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统。

背景技术

移动排爆机器人是排爆人员用于处置或销毁爆炸可疑物的专用器材，可以用于搬运、转移爆炸可疑物品以及其他有害的物品，代替排爆人员使用工具销毁爆炸物，以避免不必要的人员伤亡。

在许多国家中，除了恐怖分子放的炸弹外，还有很多是战乱遗留下来的弹药。比如海湾战争后的科威特，就是一座随时会发生爆炸的弹药库。据不完全统计，在伊科边境一万多平方公里的地区内，有16个国家制造的高达25万颗地雷，85万发炮弹，以及战争中投下的布雷弹及子母弹的2500万颗子弹，其中至少有20％没有爆炸，因此排爆机器人的需求量是非常大的。

一个典型的移动排爆机器人系统包括移动指挥站端和移动机器人端。移动指挥站端一般由控制系统、信号发射系统和信号接收系统组成，移动机器人端同样也包含信号发射系统和信号接收系统。

传统的移动排爆机器人一般采用有线或者无线方式进行控制与数据传输，有线方式因为需要很长的线缆十分不方便，而无线方式一般采用无线电控制，但是针对某些特定条件，比如附近的有强磁场干扰或者爆炸物本身会由电磁波引爆，此时就不能使用传统的无线电通信排爆机器人。

发明内容

为了克服现有的移动排爆机器人系统无法在磁场干扰下通信的局限性，本发明提出了一种正交频分复用的移动排爆机器人无线光通信系统，可以实现移动指挥站端和移动机器人端可以实现全双工高速通信。

本发明的技术方案为一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统，其特征在于，包括：工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器；

其中，所述的工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器构成成移动指挥站端；所述的光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器构成移动机器人端；

所述工控机与所述光端机连接；所述光端机与所述光信号发射器连接；所述光端机与所述光信号发射器使用光纤相连；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角为α(α>0)；所述所述光学天线的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角同为α；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与所述二维偏转镜的反射镜的法线之间的夹角为β(β>0)；所述的二维偏转镜中两块反射镜反射面之间的初始夹角为0；所述光学天线与所述前置限幅放大器连接；所述前置限幅放大器与所述第一微处理器连接；所述第一微处理器与所述控制采集接口连接；所述第一微处理器与所述光学天线连接；所述第一探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第二探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第三探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第一聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第四聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第一滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述跟瞄相机接收面的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第一分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为γ(γ>0)；所述第二分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为δ(δ>0)；所述第三分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为ε(ε>0)；所述跟瞄相机与所述工控机连接；所述工控机与所述二维偏转镜连接；所述第一探测器与所述第一放大电路连接；所述第二探测器与所述第二放大电路连接；所述第三探测器与所述第三放大电路连接；所述第二微处理器分别与所述的第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路依次连接；所述第二微处理器与所述第三微处理器连接；所述第三微处理器与所述工控机连接；所述工控机与所述显示器连接；

作为优选，进一步所述光学天线由N组光天线单元组成，每个光天线单元中集成了M个探测器单元和M个LED发光单元，每个探测器单元和每个LED发光单元一一对应且指向角度相同，即探测单元的探测方向与对应的LED发光单元的光轴方向一致；单个探测器单元和其对应的LED发光单元的覆盖角度为水平夹角a°，俯仰夹角a°，不同的探测器单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b°，不同的LED发光单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b°，即每一个光天线单元的探测角度或发射角度均为的水平夹角以及俯仰夹角均为c°，N组光天线单元组合成所述光学天线后可以实现水平夹角为360°，俯仰夹角为c°的LED光信号探测接收与LED光信号发射，N>0,M>0,a°>0,b°>0,c°>0；

采用的技术方案具体步骤为：

所述工控机将控制信号发送给所述光端机，所述光端机对控制信号进行调制得到光控制信号，所述光信号发射器将光控制信号转换为LED光信号，LED光信号经过所述二维偏转镜发射出去，LED光信号的光线出射角度由所述二维偏转镜的偏转角度控制，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的机器人图像找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得LED光信号指向所述光学天线，在所述跟瞄相机与所述工控机作用下稳定地将LED光信号传递给所述光学天线；

所述光学天线的N*M个探测器单元中，搜索接收到的LED光信号强度最大的探测器单元(i_max,j_max)i_max[1,N],j_max[1,M]，表示第i_max组光天线中第j_max个探测器单元，其对应的第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元，探测器单元(i_max,j_max)将LED光信号转换为控制电信号；所述前置限幅放大器对第i_max组光天线中第j_max个探测器单转换的控制电信号进行限幅放大，得到预处理后控制电信号；所述第一微处理器将预处理后控制电信号通过模数转换为数字控制信号，并通过所述控制采集接口将数字控制信号传输至移动机器人进行控制，移动机器人将数字图像信号通过所述控制采集接口传输至所述第一微处理器；所述第一微处理器将数字图像信号进行正交频分复用调制得到OFDM数字图像信号，并经过数模转换为OFDM图像电信号；所述光学天线中第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元将OFDM图像电信号转换为OFDM图像LED光信号发射至所述二维偏转镜；

所述二维偏转镜将OFDM图像LED光信号传输至所述开孔反射镜，并经所述开孔反射镜反射至所述第一分光片；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号透射至所述第四聚焦透镜聚光，并通过所述跟瞄相机采集聚焦后OFDM图像LED光信号传输至所述工控机，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的聚焦后OFDM图像LED光信号找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得所述二维偏转镜发射的LED光信号与所述二维偏转镜接收的OFDM图像LED光信号之间光线信号同轴；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第三分光片，经过所述第三分光片透射、所述第三滤光片滤光、所述第三聚焦透镜聚光、所述第三探测器光电转换、所述第三放大电路信号预处理得到第三OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第二分光片，经过所述第二分光片透射、所述第二滤光片滤光、所述第二聚焦透镜聚光、所述第二探测器光电转换、所述第二放大电路信号预处理得到第二OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第一分光片，经过所述第一分光片透射、所述第一滤光片滤光、所述第一聚焦透镜聚光、所述第一探测器光电转换、所述第一放大电路信号预处理得到第一OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第二微处理器分别将第一OFDM图像电信号、第二OFDM图像电信号、第三OFDM图像电信号通过模数转换为第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号，并分别对第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号进行解调得到第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号、第三OFDM解调图像数字信号，将第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号传输至所述第三微处理器；所述第三微处理器根据第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号进行图像处理得到所述移动机器人端实时拍摄的图像，并传输至所述工控机；所述工控机将所述移动机器人端实时拍摄的图像传输至所述显示器进行显示。

本发明优点在于移动机器人端的图像信息高速回传；移动指挥站端的实时精准控制；移动指挥站端和移动机器人端全双工高速通信；抗电磁干扰能力强。

附图说明

图1：本发明系统结构图；

图2：移动机器人端信号收、发结构设计图；

图3：光学天线上探测电路原理图；

图4：OFDM通信装置工作原理图；

图5：循环前缀保护间隔的示意图；

图6：OFDM通信装置发射端原理图；

图7：OFDM通信装置接收端原理图。

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为本发明的系统结构图。本发明的具体实施方式包括：移动指挥站端和移动机器人端；其中，所述移动指挥站端由工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器构成；所述移动机器人端由光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器构成；

所述工控机与所述光端机连接；所述光端机与所述光信号发射器连接；所述光端机与所述光信号发射器使用光纤相连；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角为α＝45°；所述所述光学天线的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角同为α＝45°；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与所述二维偏转镜的反射镜的法线之间的夹角为β＝45°；所述的二维偏转镜中两块反射镜反射面之间的初始夹角为0；所述光学天线与所述前置限幅放大器连接；所述前置限幅放大器与所述第一微处理器连接；所述第一微处理器与所述控制采集接口连接；所述第一微处理器与所述光学天线连接；所述第一探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第二探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第三探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第一聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第四聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；

所述第一滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述跟瞄相机接收面的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第一分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为γ＝45°；所述第二分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为δ＝45°；所述第三分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为ε＝45°；所述跟瞄相机与所述工控机连接；所述工控机与所述二维偏转镜连接；所述第一探测器与所述第一放大电路连接；所述第二探测器与所述第二放大电路连接；所述第三探测器与所述第三放大电路连接；所述第二微处理器分别与所述的第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路依次连接；所述第二微处理器与所述第三微处理器连接；所述第三微处理器与所述工控机连接；所述工控机与所述显示器连接；

所述光学天线由N＝4组光天线单元组成，每个光天线单元中集成了M＝4个探测器单元和M＝4个LED发光单元，每个探测器单元和每个LED发光单元一一对应且指向角度相同，即探测单元的探测方向与对应的LED发光单元的光轴方向一致；单个探测器单元和其对应的LED发光单元的覆盖角度为水平夹角a＝20°，俯仰夹角a＝20°，不同的探测器单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b＝60°，不同的LED发光单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b＝60°，即每一个光天线单元的探测角度或发射角度均为的水平夹角以及俯仰夹角均为c＝100°，N组光天线单元组合成所述光学天线后可以实现水平夹角为360°，俯仰夹角为c＝100°的LED光信号探测接收与LED光信号发射。

所述工控机选型为I3 4010U无风扇工控机；所述光端机为通信波长为1550nm的光端机；所述光信号发射器选型为F280APC-1550；所述开孔反射镜的直径25.4mm，中孔5mm直径，厚度4mm，光波长为400nm～2000nm，反射率大于98％；所述二维偏转镜为金海创JS2807；所述第一微处理器以及所述第二微处理器的选型均为EP4SGX70HF35C4；所述第三微处理器的选型为TMS320C6416；所述第一分光片透过率为10％，反射率为90％；所述第二分光片为光波长大于600nm时透过率大于85％,光波长小于530nm时反射率大于85％；所述第三分光片为光波长大于510nm时透过率大于85％,光波长小于480nm时反射率大于85％；所述第一滤光片为光带通波长为605nm-645nm，光密度为3；所述第二滤光片为光带通波长为440nm-480nm，光密度为3；所述第三滤光片为光带通波长为510nm-550nm，光密度为3；所述的第一探测器、第二探测器、第三探测器选型均为AP-I0917T2000TO5-XX-X；所述的第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路均为甲类放大电路；所述的第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜的焦距均为50mm；所述跟瞄相机选型为A5B51M/CG4；所述光学天线中每个光天线单元中的LED发光单元由三组波长光线构成，三组波长光线的参数分别为中心波长625nm、电流0.2A、0.2W，中心波长460nm、电流0.2A、0.2W，中心波长530nm、电流0.2A、0.2W；所述光学天线中每个光天线单元中4个探测器单元选型均为AA-I0917T0110TO46-FW-A；所述前置限幅放大器选型为MAX3761。

下面结合图1至图7，对本发明的具体实施方式进行介绍。本发明的实施方式具体步骤如下：

所述工控机将控制信号发送给所述光端机，所述光端机对控制信号进行调制得到光控制信号，所述光信号发射器将光控制信号转换为LED光信号，LED光信号经过所述二维偏转镜发射出去，LED光信号的光线出射角度由所述二维偏转镜的偏转角度控制，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的机器人图像找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得LED光信号指向所述光学天线，在所述跟瞄相机与所述工控机作用下稳定地将LED光信号传递给所述光学天线；

所述光学天线的N*M个探测器单元中，N＝4，M＝4，搜索接收到的LED光信号强度最大的探测器单元(i_max,j_max)i_max[1,N],j_max[1,M]，表示第i_max组光天线中第j_max个探测器单元，其对应的第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元，探测器单元(i_max,j_max)将LED光信号转换为控制电信号；所述前置限幅放大器对第i_max组光天线中第j_max个探测器单转换的控制电信号进行限幅放大，得到预处理后控制电信号；所述第一微处理器将预处理后控制电信号通过模数转换为数字控制信号，并通过所述控制采集接口将数字控制信号传输至移动机器人进行控制，移动机器人将数字图像信号通过所述控制采集接口传输至所述第一微处理器；所述第一微处理器将数字图像信号进行正交频分复用调制得到OFDM数字图像信号，并经过数模转换为OFDM图像电信号；所述光学天线中第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元将OFDM图像电信号转换为OFDM图像LED光信号发射至所述二维偏转镜；

所述二维偏转镜将OFDM图像LED光信号传输至所述开孔反射镜，并经所述开孔反射镜反射至所述第一分光片；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号透射至所述第四聚焦透镜聚光，并通过所述跟瞄相机采集聚焦后OFDM图像LED光信号传输至所述工控机，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的聚焦后OFDM图像LED光信号找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得所述二维偏转镜发射的LED光信号与所述二维偏转镜接收的OFDM图像LED光信号之间光线信号同轴；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第三分光片，经过所述第三分光片透射、所述第三滤光片滤光、所述第三聚焦透镜聚光、所述第三探测器光电转换、所述第三放大电路信号预处理得到第三OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第二分光片，经过所述第二分光片透射、所述第二滤光片滤光、所述第二聚焦透镜聚光、所述第二探测器光电转换、所述第二放大电路信号预处理得到第二OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第一分光片，经过所述第一分光片透射、所述第一滤光片滤光、所述第一聚焦透镜聚光、所述第一探测器光电转换、所述第一放大电路信号预处理得到第一OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第二微处理器分别将第一OFDM图像电信号、第二OFDM图像电信号、第三OFDM图像电信号通过模数转换为第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号，并分别对第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号进行解调得到第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号、第三OFDM解调图像数字信号，将第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号传输至所述第三微处理器；所述第三微处理器根据第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号进行图像处理得到所述移动机器人端实时拍摄的图像，并传输至所述工控机；所述工控机将所述移动机器人端实时拍摄的图像传输至所述显示器进行显示。

尽管本文较多地使用了移动指挥站端、移动机器人端、工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器、光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (1)

1.一种正交频分复用的移动机器人无线光通信系统，其特征在于包括：移动指挥站端和移动机器人端；其中，所述移动指挥站端由工控机、光端机、光信号发射器、开孔反射镜、二维偏转镜、第二微处理器、第三微处理器、第一分光片、第二分光片、第三分光片、第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片、第一探测器、第二探测器、第三探测器、第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路、第一聚焦透镜、第二聚焦透镜、第三聚焦透镜、第四聚焦透镜、跟瞄相机、显示器构成；所述移动机器人端由光学天线、前置限幅放大器、控制采集接口、第一微处理器构成；

所述工控机与所述光端机连接；所述光端机与所述光信号发射器连接；所述光端机与所述光信号发射器使用光纤相连；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角为α，α>0；所述所述光学天线的发射光轴方向与开孔反射镜法线夹角同为α；所述所述光信号发射器的发射光轴方向与所述二维偏转镜的反射镜的法线之间的夹角为β，β>0；所述的二维偏转镜中两块反射镜反射面之间的初始夹角为0；所述光学天线与所述前置限幅放大器连接；所述前置限幅放大器与所述第一微处理器连接；所述第一微处理器与所述控制采集接口连接；所述第一微处理器与所述光学天线连接；所述第一探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第二探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第三探测器的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角均为0；所述第一聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第四聚焦透镜的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；

所述第一滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第二滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第三滤光片的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述跟瞄相机接收面的法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为0；所述第一分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为γ，γ>0；所述第二分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为δ，δ>0；所述第三分光片法线方向与所述光学天线的发射光轴方向夹角为ε，ε>0；所述跟瞄相机与所述工控机连接；所述工控机与所述二维偏转镜连接；所述第一探测器与所述第一放大电路连接；所述第二探测器与所述第二放大电路连接；所述第三探测器与所述第三放大电路连接；所述第二微处理器分别与所述的第一放大电路、第二放大电路、第三放大电路依次连接；所述第二微处理器与所述第三微处理器连接；所述第三微处理器与所述工控机连接；所述工控机与所述显示器连接；

所述光学天线由N组光天线单元组成，每个光天线单元中集成了M个探测器单元和M个LED发光单元，每个探测器单元和每个LED发光单元一一对应且指向角度相同，即探测单元的探测方向与对应的LED发光单元的光轴方向一致；单个探测器单元和其对应的LED发光单元的覆盖角度为水平夹角a°，俯仰夹角a°，不同的探测器单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b°，不同的LED发光单元之间的水平夹角以及俯仰夹角均为b°，即每一个光天线单元的探测角度或发射角度均为的水平夹角以及俯仰夹角均为c°，N组光天线单元组合成所述光学天线后可以实现水平夹角为360°，俯仰夹角为c°的LED光信号探测接收与LED光信号发射，N>0,M>0,a°>0,b°>0,c°>0；

所述工控机将控制信号发送给所述光端机，所述光端机对控制信号进行调制得到光控制信号，所述光信号发射器将光控制信号转换为LED光信号，LED光信号经过所述二维偏转镜发射出去，LED光信号的光线出射角度由所述二维偏转镜的偏转角度控制，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的机器人图像找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得LED光信号指向所述光学天线，在所述跟瞄相机与所述工控机作用下稳定地将LED光信号传递给所述光学天线；

所述光学天线的N*M个探测器单元中，搜索接收到的LED光信号强度最大的探测器单元(i_max,j_max)，i_max[1,N],j_max[1,M]，表示第i_max组光天线中第j_max个探测器单元，其对应的第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元，探测器单元(i_max,j_max)将LED光信号转换为控制电信号；所述前置限幅放大器对第i_max组光天线中第j_max个探测器单转换的控制电信号进行限幅放大，得到预处理后控制电信号；所述第一微处理器将预处理后控制电信号通过模数转换为数字控制信号，并通过所述控制采集接口将数字控制信号传输至移动机器人进行控制，移动机器人将数字图像信号通过所述控制采集接口传输至所述第一微处理器；所述第一微处理器将数字图像信号进行正交频分复用调制得到OFDM数字图像信号，并经过数模转换为OFDM图像电信号；所述光学天线中第i_max组光天线中第j_max个LED发光单元作为回传信号发射单元将OFDM图像电信号转换为OFDM图像LED光信号发射至所述二维偏转镜；

所述二维偏转镜将OFDM图像LED光信号传输至所述开孔反射镜，并经所述开孔反射镜反射至所述第一分光片；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号透射至所述第四聚焦透镜聚光，并通过所述跟瞄相机采集聚焦后OFDM图像LED光信号传输至所述工控机，所述工控机通过所述跟瞄相机采集的聚焦后OFDM图像LED光信号找到机器人所在位置，根据机器人所在位置控制所述二维偏转镜的偏转，使得所述二维偏转镜发射的LED光信号与所述二维偏转镜接收的OFDM图像LED光信号之间光线信号同轴；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第三分光片，经过所述第三分光片透射、所述第三滤光片滤光、所述第三聚焦透镜聚光、所述第三探测器光电转换、所述第三放大电路信号预处理得到第三OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第二分光片，经过所述第二分光片透射、所述第二滤光片滤光、所述第二聚焦透镜聚光、所述第二探测器光电转换、所述第二放大电路信号预处理得到第二OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第一分光片将OFDM图像LED光信号反射至所述第一分光片，经过所述第一分光片透射、所述第一滤光片滤光、所述第一聚焦透镜聚光、所述第一探测器光电转换、所述第一放大电路信号预处理得到第一OFDM图像电信号，并传输至所述第二微处理器；所述第二微处理器分别将第一OFDM图像电信号、第二OFDM图像电信号、第三OFDM图像电信号通过模数转换为第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号，并分别对第一OFDM图像数字信号、第二OFDM图像数字信号、第三OFDM图像数字信号进行解调得到第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号、第三OFDM解调图像数字信号，将第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号传输至所述第三微处理器；所述第三微处理器根据第一OFDM解调图像数字信号、第二OFDM解调图像数字信号以及第三OFDM解调图像数字信号进行图像处理得到所述移动机器人端实时拍摄的图像，并传输至所述工控机；所述工控机将所述移动机器人端实时拍摄的图像传输至所述显示器进行显示。

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