CN109347216B - 一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法，包括光学组件、光电转换组件和测控组件，其中测控组件包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件和光学组件设置在一个三通型外壳内。本发明采用空腔球体构建激光多重反射条件，在球形腔体内表面按照一定规则镶嵌2N块特殊形状的光伏电池片，利用球形腔体多重反射效果最大限度将所接收的激光能量转换成电能，能实现对激光的持续、稳定的接收与高效转换，并具备激光束自动对准、跟踪功能，整个装置外形设计成插片式散热器结构便于散热，且整体采取防水密封设计，使之特别适用于飞行器吊仓携带利气流散热、舰船潜水拖带利用水流散热等应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及无线能量传输技术领域，尤其涉及一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法。
背景技术
目前，无线充电技术源于无线电能传输技术，可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式，如对手机充电的Qi方式。大功率无线充电常采用谐振式（大部分电动汽车充电采用此方式），由供电设备（充电器）将能量传送至用电的装置，该装置使接收到的能量对电池充电，并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以磁场传送能量，两者之间不用电线连接，因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。常用的无线充电技术有三种，其一是电磁感应式，初级线圈一定频率的交流电，通过电磁感应在次级线圈中产生一定的电流，从而将能量从传输端转移到接收端；其二是磁场共振，由能量发送装置，和能量接收装置组成，当两个装置调整到相同频率，或者说在一个特定的频率上共振，它们就可以交换彼此的能量，是目前正在研究的一种技术；其三是无线电波式，这是发展较为成熟的技术，类似于早期使用的矿石收音机，主要有微波发射装置和微波接收装置组成，可以捕捉到从墙壁弹回的无线电波能量，在随负载作出调整的同时保持稳定的直流电压。
目前更为新颖的一种技术方案是激光充电技术，利用激光能量密度高、定向性好、便于对准等优点，在接收端利用接收装置将其接收并转换成电能对储能装置进行充电，国际上对此项技术进行了初步的探索、研究，已经取得了阶段性的成果。目前，激光无线充电的主要难点之一是，接收装置的光-电转换效率太低、转换元件工作温升过高进一步劣化转换效能、设备体积庞大不便安装等，最主要的是设备不足于对蓄电池进行有实用价值的充电。因此，迫切需要一种光-电转换效率高、结构简单、轻便易携带的激光接收并转换成电能的装置，使激光充电技术真正应用于工程实践。
发明内容
本发明的目的是提供一种激光接收并转换成电能输出的装置与方法，能够利用激光能量密度高、定向性好、便于对准等优点，将接收到的激光进行扩束处理后照射于球体内腔，球体内腔表面按照一定规则敷设有大量、规则分布的光伏电池片，将进入球体内的光束能量最大限度的转换成电能输出，为储能装置进行充电，实现激光、无线、远距离充电的目的，同时装置具有自动对准、光束跟踪、姿态矫正的功能。
本发明采用的技术方案为：
一种激光接收并转换成电能输出的装置，包括用于对激光光束进行充电光束和测量光束分离的光学组件、对充电光束进行电能转换的光电转换组件和对测量光束进行自动测量、对准跟踪的测控组件，其中测控组件包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件和光学组件设置在一个三通型外壳内；
所述三通型外壳的一端为激光入射端，与此端平行的另一端为出射光口端，与激光入射方向垂直设置的另一端为检测端，各端均采用密封结构；其中出射光口端与光电转换组件的入光口连通，测控组件设置在检测端；
所述的光电转换组件包括有球形腔体和设置在球形腔内的遮光反射板和球形腔体内壁上的多个光伏电池片，所述的球形腔体由上、下两部分的对称结构盖合而成，所述的上、下两部对称结构通过紧固件固定连接；所述上、下两部对称结构结合处分别设置有一个半圆口，由两个半圆口构成一个圆形缺口作为光电转换组件的入光口，所述的遮光反射板的中心与球形腔体的球心重合，所述的光伏电池片相互拼接，无缝覆盖球形腔体的内壁；
所述的测控组件包括光电位置传感器、装置运动姿态传感模块、测控电路和接口插座，所述的光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的探头分别垂直向下设置，且光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的输出端分别连接测控电路的输入端，测控电路的输出端连接接口插座的输入端，用于连接可控承载平台的控制输入端；
所述的光学组件包括激光分散器、分光反射镜和平面保护镜，三者一条直线设置，且依次设置在三通型外壳的激光入射端与出射光口端之间，其中分光反射镜与三者所在的直线夹角锐角为45°，平面保护镜与所在壳体的内壁密封固定设置。
所述的三通型外壳的激光入射端由平面保护镜加密封胶与外界隔离，出射光口端插接安装在光电转换组件接收窗口内并用O形密封圈密封，检测端在光电位置传感器周围灌注密封胶密封。
所述的球形腔体外表面除开设接收窗口的平面外，其他表面均加工设置有插片式散热片。
所述球形腔体上分别与上、下部分的外侧垂直的位置各设置一方轴，用于球形腔体与承载平台连接固定。
所述的遮光反射板为圆形薄铝板，半径为2.0r~2.5r，遮光反射板前后表面涂覆对应激光波长的高反射涂层。
还包括有金属支撑杆，所述的金属支撑杆沿光轴方向一端压接固定于上下腔体结合处，另一端焊接在在遮光反射板的中心位置，所述的金属支撑杆与遮光反射板呈45度，且保证了遮光反射板中心与球心的重合。
所述的光电位置传感器采用四路输出的S5991-01芯片。
所述的装置运动姿态传感模块采用6轴运动传感器模块MPU6050。
所述的测控电路包括由MAX419运放芯片及其外围芯片构成的电流电压转换电路、由三级运放结构芯片INA118以及外围电路构成的低噪声前置放大电路和控制器，其中控制器采用MSP430系列芯片。
一种基于权利要求1-9任意权利要求所述激光接收并转换成电能输出装置的转换方法，具体包括如下步骤：
A：启动设备，当有激光进入到激光入射端时，激光入射端经过平面保护镜后到达分光反射镜，其中超过95%透射穿过反射镜入射激光分散器，经激光分散器扩束后入射光电转换组件接收窗口，剩余不足5%经反射镜反射照射于测控组件的位置敏感传感器；
B：其中经扩束后入射光电转换组件接收窗口的光束进入到球形腔体后被遮光反射板进行光路变化，从而反射到球形腔体内壁上的光伏电池片上，同时部分光源被光伏电池片继续反射到其他光伏反射片或者遮光反射板上再次进行反射，直至光源被球形腔体内的光伏电池片完全吸收转换；
C：位置敏感传感器接收到经反射镜反射照射于测控组件的激光时，位置敏感传感器产生与光束位置相对应的若干电流信号，电流信号经过电压转换和前置放大后发送到控制器，控制器计算获得光束中心点相对于标定坐标原点的坐标（x、y），该坐标对应于光电转换组件接收窗口光轴与照射激光光轴的偏差，测控电路同时接收装置运动姿态传感模块输出的装置当前运动姿态信息，依据光轴偏差和装置姿态信息生成矫正控制信号，并经由接口插座输出到可控承载平台用于装置姿态的矫正控制，实现装置自动对准、跟踪等功能。
本发明是激光持续、稳定的接收与高效转换，其主要特征是采用空腔球体构建激光多重反射条件，在球形腔体内表面按照一定规则镶嵌2N块特殊形状的光伏电池片，利用球形腔体多重反射效果最大限度将所接收的激光能量转换成电能，并具备激光束自动对准、跟踪功能，整个装置外形设计成插片式散热器结构便于散热，且整体采取防水密封设计，使之特别适用于飞行器吊仓携带利气流散热、舰船潜水拖带利用水流散热等应用场合，球形腔体分布式高效光电转换与应用工况强力散热相结合、无线激光能量传输，既适用于发送、接收相对固定场合应用，又适用于发送、接收相对移动场合应用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明所述球形腔体内光伏电池片敷设示意图
图3为本发明所述测控组件电路原理框图；
图4为本发明所述测控组件电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括用于对激光光束进行充电光束和测量光束分离的光学组件2、对充电光束进行电能转换的光电转换组件1和对测量光束进行自动测量、对准跟踪的测控组件3，其中测控组件3包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件3和光学组件2设置在一个三通型外壳17内；
所述三通型外壳17的一端为激光入射端，与此端平行的另一端为出射光口端，与激光入射方向垂直设置的另一端为检测端，各端均采用密封结构；其中出射光口端与光电转换组件1的入光口连通，测控组件10设置在检测端；
所述的光电转换组件1包括有球形腔体16和设置在球形腔体16内的遮光反射板15和球形腔体内壁上的多个光伏电池片8，所述的球形腔体16由上、下两部分的对称结构盖合而成，所述的上、下两部对称结构通过紧固件4固定连接。
所述上、下两部对称结构结合处分别设置有一个半圆口，由两个半圆口构成一个圆形缺口作为光电转换组件的入光口，所述的遮光反射板15的中心与球形腔体16的球心重合，所述的光伏电池片8相互拼接，无缝覆盖球形腔体的内壁。具体的，如图2所示为上、下两部分半球光伏电池片敷设示意图，球形腔体16由上、下两部分的半球组成，上、下两部分半球内表面分别镶嵌N个三角形光伏电池片即光伏电池片8，其中有1片三角形光伏电池片开设有对应于入射窗口尺寸的半圆形缺口。
还包括有金属支撑杆6，所述的金属支撑杆沿光轴方向一端压接固定于上下腔体结合处，另一端焊接在在遮光反射板15的中心位置，所述的金属支撑杆与遮光反射板呈45度，且保证了遮光反射板15中心与球心的重合。
光电转换组件1采用0#铝材铸造毛培、切削加工成型；而环形密封条5、O形密封圈14采用氟胶（FKM）耐高温材料；光伏电池片8采用单晶硅、三角形封装结构；半球内腔体16镶嵌光伏电池片的数量为N，如图2所示N=12+8+14=34片，其中1片开半圆口，上、下半球共计2N=68片；
上、下半球的N片电池板各为一组，每组内34片电池片的电气连接可根据需要进行串、并联，两组对称输出；具体的可以用硅胶按照图2所示结构均匀将电池片粘接固定于腔体内表面，并进行对应的电气连接后经引出线过孔7引出输出导线。
光电转换组件是实现高效、稳定、可持续光电转换的核心，光电转换组件1由球形腔体16、光伏电池片8、遮光反射板15三部分组成，球形腔体16为上、下分离对称结构，由紧固件4加环形密封条5连接固定，在上下分界面沿光轴方向开设半径为r的圆形接收窗口，球形腔体16内表面为半径为R的球面，上、下半球各镶嵌N片光伏电池片8，光伏电池片8为经过特殊形状设计的三角形，N值和三角形尺寸取决于R，上、下半球各有一片光伏电池片8开设有对应于接收窗口尺寸的半圆口，球形腔体16外表面除开设接收窗口的平面外，其它表面均加工成插片式散热片形状，上、下半球外侧垂直位置各设置一方轴用于连接承载平台，遮光反射板15为圆形薄铝板，半径为2.0r~2.5r，遮光反射板15前后表面涂覆对应激光波长的高反射涂层，在中心位置呈45度焊接一金属支撑杆6，金属支撑杆沿光轴方向压接固定于上下腔体结合处且保证遮光反射板中心与球心重合。
本发明在球形腔体内表面按照一定规则镶嵌2N块特殊形状的光伏电池片，利用球形腔体多重反射效果最大限度将所接收的激光能量转换成电能，并具备激光束自动对准、跟踪功能，整个装置外形设计成插片式散热器结构便于散热，且整体采取防水密封设计，使之特别适用于飞行器吊仓携带利用气流散热、舰船潜水拖带利用水流散热等应用场合，球形腔体分布式高效光电转换与应用工况强力散热相结合、无线激光能量传输，既适用于发送、接收相对固定场合应用，又适用于发送、接收相对移动场合应用。
测控组件3用于装置接收窗口对照射激光轴线的对准、跟踪等控制，整个装置在实现高效光电转换的同时，具有对激光束的方向、位置自动测量、对准、跟踪的功能，可应用于激光能量接收与转换、跟踪与定位等领域。
所述的测控组件3通过螺钉9固定在球形腔体16上，且测控组件3包括光电位置传感器、装置运动姿态传感模块、测控电路10和接口插座，所述的光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的探头分别垂直向下设置，且光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的输出端分别连接测控电路的输入端，测控电路10的输出端连接接口插座的输入端，用于连接可控承载平台的控制输入端，光电位置传感器接收由测量分光镜反射而来的测量光束信号，产生与光束位置相对应的若干电流信号，经测控电路计算获得光束中心点相对于标定坐标原点的坐标（x、y），该坐标对应于光电转换组件接收窗口光轴与照射激光光轴的偏差，测控电路同时接收装置运动姿态传感模块输出的装置当前运动姿态信息，依据光轴偏差和装置姿态信息生成矫正控制信号，并经由接口插座输出用于装置姿态的矫正控制，实现装置自动对准、跟踪等功能。
测控组件的核心是光电位置传感器（也称位置敏感传感器）和测控电路10，根据应用要求采用位置敏感传感器（PSD）检测激光束的位置信息，光电位置传感器（PSD）是一种对入射到光敏面上的光点位置敏感的光电器件，其输出信号与光点在光敏面上的位置有关，它对光斑的形状无严格要求，即输出信号与光的聚焦无关，只与光的能量中心位置有关，光敏面无需分割，消除了死区，可连续测量光斑位置，位置分辨率很高，可达0.2mm。
所述的光电位置传感器采用四路输出的S5991-01芯片。所述的装置运动姿态传感模块采用6轴运动传感器模块MPU6050。所述的测控电路包括由MAX419运放芯片及其外围芯片构成的电流电压转换电路、由三级运放结构芯片INA118以及外围电路构成的低噪声前置放大电路和控制器，其中控制器采用MSP430系列芯片。
如图3、图4所示，测控电路主要由二维光电位置传感器、电流/电压转换、信号放大、信号处理组成，传感器四路输出通道设计参数一致且放大倍率独立可调。二维光电位置传感器选用S5591-01芯片，其外围电路包括电容C9、C10，感光面积达9×9mm，峰值波长960nm，灵敏度0.6A/W。四路通道结构、指标一致，每通道配置为，电流/电压转换采用MAX419运放搭建，构成具有阻、容反馈通道的电流/电压转换电路，第一组由电容C1、C2、电阻R1、R2、R3构成，第二组由电容C3、C4、电阻R5、R6、R7构成，第三组由电容C5、C6、电阻R11、R9、R10构成，第四组由电容C7、C8、电阻R13、R14、R15构成，其中以第一组为例，电容C1、电容C2选用0.01μF、电阻R1取450kΩ，R2、R3取51kΩ。
信号放大选用低噪声三级运放结构的INA118，对应四个通道的反馈电阻R4、R8、R12、R16，以及对应的外接增益电阻分别为RG1、RG2、RG3、RG4，其中以第一组为例，反馈电阻R4取100kΩ，可方便的通过外接增益电阻RG1调节增益范围1~1000。4路信号经转换、放大后送人MSP430微处理器进行采集、A/D转换、坐标解算处理，通过MPU6050模块提供的三维角加速度、角速度、姿态角数据，最终生产矫正控制信号，并将上述数据按照一定格式经串行接口P输出，作为载荷平台的随动控制信号。
测控组件3生成矫正控制信号的参考依据是6轴运动传感模块MPU6050，MPU6050固定在测控组件内部，与装置间无相对运动，用于对装置的运动、姿态进行实时测量，MPU6050模块通过串口输出三维角加速度、三维角速度、三维姿态角给测控电路的微控制器，作为生成装置矫正控制信号所需要的装置当前运动、姿态信息。
光电位置传感器（PSD）对应入射光束位置输出的4路电流信号IA、IB、IC、ID，经电流-电压转换后生成4路电压信号，低噪声前置放大电路对4路电压信号放大后送入控制器（MCU），控制器（MCU）对输入的4路电压信号进行采集、A/D转换、解算光束的位置坐标（偏差），结合6轴运动传感模块MPU6050提供的装置自身三维角加速度、角速度、姿态角数据生成矫正控制信号，然后将光束位置坐标（偏差）、装置姿态信息、矫正控制信号等经串口以一定的格式输出，并通过输出接口连接到可控承载平台（如2D云台），通过承载平台的随动功能实现本装置（平台载荷）的姿态矫正。
光学组件包括激光分散器13、分光反射镜11和平面保护镜12，三者一条直线设置，且依次设置在三通型外壳的激光入射端与出射光口端之间，其中分光反射镜11与三者所在的直线夹角锐角为45°，平面保护镜12与所在壳体的内壁密封固定设置；所述的平面保护镜12、激光分散器13和分光反射镜11按照设计光路要求安装固定在三通型壳体17内，壳体入射光端口安装有平面保护镜12起保护、密封作用，当激光发射器18发射的激光光束入射光学组件照射在分光反射镜11上，其中超过95%透射穿过反射镜入射激光分散器13，经扩束后入射光电转换组件接收窗口，剩余不足5%经反射镜反射照射于测控组件2的位置敏感传感器。
所述的三通型外壳的激光入射端由平面保护镜加密封胶与外界隔离，出射光口端插接安装在光电转换组件接收窗口内并用O形密封圈14密封，检测端在光电位置传感器周围灌注密封胶密封。
光学组件的作用主要是扩束与分光，平面保护镜、激光分散器和分光反射镜按照设计光路要求安装固定在壳体内，壳体出射光端口插接安装在光电转换组件接收窗口内并用O形密封圈密封，壳体入射光端口安装有平面保护镜起保护、密封作用。
光学组件的器件除要求精确的定位、安装外，对入射激光的透射、反射都有较高的要求，主要体现对平面保护镜的透射率、分光反射镜的透射/反射比以及激光分散器的效率指标要求。基于目前对于单波长应用光学器件的加工技术水平，本发明优先应用案例选择技术指标如下：
激光分散器。采用衍射器件，具有平顶光束整形功能，要求透射效率大于95%（或采用20倍扩束，尺寸直径Φ8mm×2.6mm，耐高低温玻璃双凹镜）；
其中具体使用中，平面保护镜要求对入射激光具有尽量高的透射率，选用光学K9玻璃，迎光面镀1/4λ厚度的氟化镁作为增透膜；分光反射镜的作用是将绝大部分光线透射用于光电转换，极小部分反射用于光束位置测控，沿光轴呈45度安装，要求透射率/反射率大于95/5，选用光学K9玻璃，迎光面镀1/4λ厚度的氟化镁作为增透膜；激光分散器的作用是将窄束激光扩散，改善激光入射光电组件接收窗口后的散射效果，同时避免窄束激光能量密度过高导致其他器件损坏，要求对特定波长λ的激光透射率大于95%。
光学组件将照射激光光束分光成充电光束与测量光束，充电光束沿原路径经扩束、匀光处理后入射光电转换组件接收窗口，测量光束沿充电光束垂直方向照射于测控组件的位置敏感传感器；
本发明可以有两大类特别的应用场合，其一是作为无人机的充电装置实现空中充电，空中充电时装置由吊舱携带的2D云台承载，装置两侧的方轴与云台水平转轴固定连接，装置的接收窗口朝向地面，由装置的测控组件输出矫正控制信息实现对准、跟踪，云台的水平转轴控制装置的俯仰角、垂直转轴控制装置的方位角、无人机控制装置的横滚角，充电过程中利用气流对装置进行强力散热；其二是作为无人舰船的充电装置实现水面充电，水面充电时装置由潜水平台携带的2D潜水云台承载，装置两侧的方轴与潜水云台水平转轴固定连接，装置的接收窗口朝向天空，光学组件入射端加防水保护加长管露出水平面，由装置的测控组件输出矫正控制信息实现对准、跟踪，潜水云台的水平转轴控制装置的俯仰角、垂直转轴控制装置的方位角、潜水平台控制装置的横滚角，充电过程中利用水流对装置进行强力散热。
以下将对本发明的优先实施例进行详细的描述；应当理解，优先实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：包括用于对激光光束进行充电光束和测量光束分离的光学组件、对充电光束进行电能转换的光电转换组件和对测量光束进行自动测量、对准跟踪的测控组件，其中测控组件包括测量组件和控制组件，测控组件可控制承载平台以调整姿态，测控组件和光学组件设置在一个三通型外壳内；
所述三通型外壳的一端为激光入射端，与此端平行的另一端为出射光口端，与激光入射方向垂直设置的另一端为检测端，各端均采用密封结构；其中出射光口端与光电转换组件的接收窗口连通，测控组件设置在检测端；
所述的光电转换组件包括有球形腔体和设置在球形腔内的遮光反射板和球形腔体内壁上的多个光伏电池片，所述的球形腔体由上、下两部分的对称结构盖合而成，上、下两部分的对称结构通过紧固件固定连接；上、下两部分的对称结构结合处分别设置有一个半圆口，由两个半圆口构成一个圆形缺口作为光电转换组件的接收窗口，所述的遮光反射板的中心与球形腔体的球心重合，所述的光伏电池片相互拼接，无缝覆盖球形腔体的内壁；
所述的测控组件包括光电位置传感器、装置运动姿态传感模块、测控电路和接口插座，所述的光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的探头分别垂直向下设置，且光电位置传感器、装置运动姿态传感模块的输出端分别连接测控电路的输入端，测控电路的输出端连接接口插座的输入端，用于连接可控承载平台的控制输入端；
所述的光学组件包括激光分散器、分光反射镜和平面保护镜，三者一条直线设置，且依次设置在三通型外壳的激光入射端与出射光口端之间，其中分光反射镜与三者所在的直线夹角锐角为45°，平面保护镜与所在三通型外壳的内壁密封固定设置。
2.根据权利要求1所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的三通型外壳的激光入射端由平面保护镜加密封胶与外界隔离，出射光口端插接安装在光电转换组件接收窗口内并用O形密封圈密封，检测端在光电位置传感器周围灌注密封胶密封。
3.根据权利要求2所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的球形腔体外表面除开设接收窗口的平面外，其他表面均加工设置有插片式散热片。
4.根据权利要求3所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述球形腔体上分别与上、下部分的外侧垂直的位置各设置一方轴，用于球形腔体与承载平台连接固定。
5.根据权利要求4所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的遮光反射板为圆形薄铝板，半径为2.0r~2.5r，遮光反射板前后表面涂覆对应激光波长的高反射涂层，r为圆形接收窗口的半径。
6.根据权利要求5所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：还包括有金属支撑杆，所述的金属支撑杆沿光轴方向一端压接固定于上下腔体结合处，另一端焊接在遮光反射板的中心位置，所述的金属支撑杆与遮光反射板呈45度，且保证了遮光反射板中心与球心的重合。
7.根据权利要求6所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的光电位置传感器采用四路输出的S5991-01芯片。
8.根据权利要求7所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的装置运动姿态传感模块采用6轴运动传感器模块MPU6050。
9.根据权利要求8所述的激光接收并转换成电能输出的装置，其特征在于：所述的测控电路包括由MAX419运放芯片及其外围芯片构成的电流电压转换电路、由三级运放结构芯片INA118以及外围电路构成的低噪声前置放大电路和控制器，其中控制器采用MSP430系列芯片。
10.一种基于权利要求1-9任意权利要求所述激光接收并转换成电能输出的 装置的转换方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
A：启动设备，当有激光进入到激光入射端时，激光入射端经过平面保护镜后到达分光反射镜，其中超过95%透射穿过反射镜入射激光分散器，经激光分散器扩束后入射光电转换组件接收窗口，剩余不足5%经反射镜反射照射于测控组件的光电位置传感器；
B：其中经扩束后入射光电转换组件接收窗口的光束进入到球形腔体后被遮光反射板进行光路变化，从而反射到球形腔体内壁上的光伏电池片上，同时部分光源被光伏电池片继续反射到其他光伏电池片或者遮光反射板上再次进行反射，直至光源被球形腔体内的光伏电池片完全吸收转换；
C：光电位置传感器接收到经反射镜反射照射于测控组件的激光时，光电位置传感器产生与光束位置相对应的若干电流信号，电流信号经过电压转换和前置放大后发送到控制器，控制器计算获得光束中心点相对于标定坐标原点的坐标（x、y），该坐标对应于光电转换组件接收窗口光轴与照射激光光轴的偏差，测控电路同时接收装置运动姿态传感模块输出的装置当前运动姿态信息，依据光轴偏差和装置姿态信息生成矫正控制信号，并经由接口插座输出到可控承载平台用于装置姿态的矫正控制，实现装置自动对准、跟踪功能。
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