CN112152702B - 用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，通过对收发通道有限元分析结果进行坐标变换和处理可以实现激光终端设计阶段收发通道多光轴同轴度各工况下的仿真计算，对计算结果进行判读以完成收发通道的设计优化迭代，本发明的方法解决了之前由于只能进行激光通信终端收发通道多光轴同轴度测试工作，无法提前识别设计不足的问题。

Description

用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法
技术领域
本发明属于空间激光通信技术领域，具体涉及用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法。
背景技术
空间激光通信是以激光作为信息的载体进行数据、声音、图像传输的通信技术，具有传输速率高、保密性好、抗干扰能力强、方便灵活组网等优点，是一种极具竞争力的新兴通信技术。
典型的激光通信终端由粗指向机构、光学天线和收发通道组成，其中粗指向机构为二维转动机构，用于激光终端的角度位置指向；光学天线为望远系统，用于激光光束的准直扩束和缩束；收发通道由分光组件、光学支路和探测器组成，用于激光信号的发射和接收。从功能上，收发通道由信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统组成，通过分光/合束的方式进行设计。各系统由光学支路、分光镜、折轴镜和探测器组成，上述每个系统对应各自的光轴，因此，激光通信终端收发通道是一个多光轴系统。激光通信终端收发通道对各光轴的同轴度有极其严格的要求，希望信标/信号接收系统接收到对方的入射光后，信标/信号发射光束能够精准的对准对方的视轴，这样可以快速的建立空间激光通信链路，同时也可以提高系统的通信性能。现阶段，各单位仅有激光终端收发通道多光轴同轴度测试的装置及方法，未有激光终端设计时的收发通道同轴度仿真计算方法，以从设计阶段评估设计结果对各工况下同轴度的适应性，提前识别设计不足。
发明内容
本发明的目的是：本发明提供用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，该方法可用于激光终端设计阶段仿真计算收发通道多光轴在不同工况下的同轴度，判断收发通道设计对各种工况的适应性，以完成设计的优化迭代，避免后续问题的发生。
本发明所采用的技术方案是：用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，包括步骤如下：
步骤1、建立激光通信终端收发通道结构模型，建立激光通信终端收发通道的全局坐标系和内部各个部组件的局部坐标系，创建激光通信终端收发通道有限元模型，完成各温度变化和装调误差条件下的结构有限元仿真计算，得到收发通道的变形结果；
所述激光通信收发通道包括收发通道壳体、多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器，光学支路包括信标接收支路、信标发射支路、信号发射支路、信号接收支路，所述收发通道壳体内通过螺钉连接多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器，所述多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器根据实际光学需求布局。
所述激光通信终端收发通道的全局坐标系的原点位于收发通道壳体底面的形心，+Z轴垂直于底面指向收发通道内部，+X轴平行于信号发射支路，指向光束发射方向，坐标系符合右手法则。
所述内部各个部组件的局部坐标系包括分光镜坐标系、折轴镜坐标系、光学支路坐标系；
分光镜坐标系为：在分光镜的反射镜面建立的局部坐标系，坐标原点为镜面的形心，镜面法向为+Y轴，+Z轴垂直于壳体底面指向分光镜，坐标系符合右手法则；
折轴镜坐标系为：在反射镜面建立局部坐标系，坐标系原点为反射镜面形心，坐标系定义方法与分光镜一致；
光学支路坐标系为：在光学支路结构前端面建立局部坐标系，坐标系原点为前端面形心，坐标系定义方法与分光镜一致。
步骤2、利用收发通道的变形结果，提取收发通道壳体底面节点在全局坐标系下变形前、后三个坐标轴方向的坐标值，通过建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算基础刚体位移；
所述基础刚体位移表示为收发通道壳体底面全局坐标系下沿三个坐标轴的位移变化值T0x，T0y和T0z及绕三个坐标轴的角度变化值R0x，R0y和R0z。
所述计算基础刚体位移的方法为：
通过将收发通道壳体底面节点的实际变形量与收发通道壳体底面作为一个刚体的假定变形量进行匹配，利用各节点的具体对应关系建立正则方程组，通过逆矩阵方法求解正则方程组得到最小二乘法解作为基础刚体位移；
正则方程组为：
Figure BDA0002654057170000031
其中，D0xi、D0yi、D0zi分别表示变形后收发通道壳体底面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；U0xi、U0yi、U0zi分别表示变形前收发通道壳体底面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；i表示收发通道壳体底面的第i个节点，k表示收发通道壳体底面节点的总数。
步骤3、针对收发通道的变形结果，提取收发通道内各光学支路、分光镜、折轴镜表面节点在全局坐标系下变形前、后三个坐标轴方向的坐标值，然后用变形后的坐标值减去由于收发通道壳体底面基础刚体位移带来的位移变化量，得到变形后各部组件表面节点相对于收发通道壳体底面的坐标值，对各部组件表面节点变形前的坐标值和变形后的坐标值相对于收发通道壳体底面的坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，得到各部组件在局部坐标系下的变形前、后坐标值；
变形后各部组件表面节点相对于收发通道壳体底面的坐标值的公式为：
Figure BDA0002654057170000041
其中，Djxm′、Djym′、Djzm′分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；Djxm、Djym、Djzm分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm、Ujym、Ujzm分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；j表示收发通道部组件第j个镜面，m表示镜面的第m个表面节点，n为各部组件表面节点总数。
对各部组件表面节点变形后的相对于收发通道壳体底面的坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，转换公式为：
Figure BDA0002654057170000051
对变形前收发通道部组件表面节点在全局坐标系下坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，转换公式为：
Figure BDA0002654057170000052
其中，变换矩阵
Figure BDA0002654057170000053
Figure BDA0002654057170000061
Figure BDA0002654057170000062
Figure BDA0002654057170000063
式中，Djxm″、Djym″、Djzm″分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm′、Ujym′、Ujzm′分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxc、Ujyc、Ujzc分别为变形前收发通道部组件第j个镜面局部坐标系原点在全局坐标系下的坐标值，α、θ和
Figure BDA0002654057170000064
分别为部组件第j个镜面局部坐标系转换至全局坐标系时按照绕X轴、Y轴和Z轴顺序旋转的角度。
步骤4、利用各部组件在局部坐标系下的变形前、后坐标值，建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算各部组件在局部坐标系下的刚体位移；所述各部组件局部坐标系下的刚体位移表示为沿三个坐标轴的位移变化值T1x，T1y，T1z，T2x，T2y，T2z，……，Tsx，Tsy，Tsz和绕三个坐标轴的角度变化值R1x，R1y，R1z，R2x，R2y，R2z，……，Rsx，Rsy，Rsz，其中，Rsx为各部组件的俯仰角变化量，Rsy为各部组件的翻滚角变化量，Rsz为各部组件的方位角变化量，下标s表示部组件的个数。
步骤5、根据各部组件局部坐标系下的刚体位移和收发通道光学系统图分别计算信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光轴变化，以信号接收光轴为基准计算得到收发通道各光轴的同轴度。
步骤5具体过程为：分别根据信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光束反射路径，确定激光终端工作过程中起到反射作用的分光镜和折轴镜作为反射镜面，然后将反射镜面和光学支路的方位角和俯仰角分别进行计算得到各光轴系统的方位、俯仰角度变化量，以信号接收系统的光轴为基准计算各光轴之间同轴度，包含方位角、俯仰角偏差量；
信标发射系统的光束反射路径包括：信标发射支路及与信标发射支路相配合的折轴镜和分光镜；
信号发射系统的光束反射路径包括：信号发射支路及与信号发射支路相配合的折轴镜和分光镜；
信号接收系统的光束反射路径包括：折轴镜和信号接收支路及探测器；
信标接收系统的光束反射路径包括：分光镜、折轴镜和信标接收支路及探测器。
本发明与现有技术的有益效果是：
本发明用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算，通过对收发通道有限元分析结果进行坐标变换和处理可以实现激光终端设计阶段收发通道多光轴同轴度各工况下的仿真计算，对计算结果进行判读以完成收发通道的设计优化迭代，解决了之前由于只能进行激光通信终端收发通道多光轴同轴度测试工作，无法提前识别设计不足的问题。
附图说明
图1为本发明用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法流程图；
图2为本发明实施例原理图；
图3为本发明实施例三维示意图；
图4为本发明实施例俯视图及全局坐标系定义图；
图5为本发明实施例分光镜/折轴镜示意图及局部坐标系定义图；
图6为本发明实施例信号/信标发射支路示意图及局部坐标系定义图；
图7为本发明实施例接收支路与探测器连接示意图及局部坐标系定义图；
图8为本发明实施例有限元仿真计算结果图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，如图1所示，具体操作过程为：
步骤一：建立收发通道的全局坐标系和内部各个部组件的局部坐标系，创建收发通道有限元模型完成各工况下的仿真计算，得到收发通道的变形结果；
坐标系定义方法：
全局坐标系：原点位于收发通道壳体底面的形心，+Z轴垂直于底面指向收发通道内部，+X轴平行于信号发射支路，指向光束发射方向，坐标系符合右手法则；
局部坐标系：(1)分光镜：分光镜的反射镜面建立局部坐标系，坐标原点为镜面的形心，镜面法向为+Y轴，+Z轴垂直于壳体底面指向分光镜，坐标系符合右手法则；(2)折轴镜：反射镜面建立局部坐标系，坐标系原点为反射镜面形心，坐标系定义方法与分光镜一致；(3)光学支路：光学支路结构前端面建立局部坐标系，坐标系原点为前端面形心，坐标系定义方法与分光镜一致；(4)探测器：探测器与接收支路固连，二者并不会产生相对变化，因此不单独建立局部坐标系。
步骤二：对步骤一的有限元仿真变形结果进行后处理，提取收发通道壳体底面节点在全局坐标系下变形前后三个坐标轴方向的坐标值，通过建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算收发通道壳体底面全局坐标系下沿三个坐标轴的位移变化值T0x，T0y和T0z及绕三个坐标轴的角度变化值R0x，R0y和R0z，即为基础刚体位移；
提取收发通道壳体底面节点全局坐标系下的坐标值包含变形前的原始坐标值U0x，U0y，U0z和变形后的坐标值D0x，D0y，D0z，利用建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法可以得到收发通道壳体底面的刚体位移，即沿三个坐标轴方向的平移和绕三个坐标轴方向的转角，在刚体位移计算时，收发通道壳体底面被看作一个刚体，通过将底面节点的实际变形量与底面作为一个刚体的假定变形量进行匹配来求解刚体位移。将各节点的具体对应关系建立正则方程组为
Figure BDA0002654057170000091
其中，D0xi、D0yi、D0zi分别表示变形后收发通道壳体底面节点沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；U0xi、U0yi、U0zi分别表示变形前收发通道壳体底面节点沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；i表示收发通道壳体底面第i个节点，k表示收发通道壳体底面节点总数。
此方程为超静定方程，可通过逆矩阵方法求解得到最小二乘法解。
步骤三：对步骤一的仿真变形结果进行后处理，提取收发通道内各光学支路、分光镜、折轴镜表面节点在全局坐标系下变形前后三个坐标轴方向的坐标值，然后对变形后的坐标值进行除去步骤二中的基础刚体位移的坐标变换，得到变形后各部组件表面节点相对于收发通道壳体底面的坐标值，最后对各部组件表面节点变形前的坐标值和变形后的相对于收发通道壳体底面的坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，得到各部组件局部坐标系下的变形前后坐标值；
各部组件镜面节点变形后的坐标值进行坐标变换分为两步：(1)第一步将镜面节点变形后的坐标值减去由于收发通道壳体底面基础刚体位移带来的位移变化量，即得到各部组件镜面节点变形后的相对坐标值，具体的变换公式为
Figure BDA0002654057170000111
其中，Djxm′、Djym′、Djzm′分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；Djxm、Djym、Djzm分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm、Ujym、Ujzm分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；j表示收发通道部组件第j个镜面，m表示镜面第m个节点，n表示镜面节点总数。
(2)第二步将第一步得到的结果由全局坐标系到局部坐标系进行变换，按照X轴、Y轴、Z轴的顺序先平移再旋转，转换公式如下：
Figure BDA0002654057170000112
对变形前收发通道部组件表面节点在全局坐标系下坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，转换公式为：
Figure BDA0002654057170000121
其中
Figure BDA0002654057170000122
Figure BDA0002654057170000123
Figure BDA0002654057170000124
Figure BDA0002654057170000125
式中，Djxm″、Djym″、Djzm″分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm′、Ujym′、Ujzm′分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxc、Ujyc、Ujzc分别为变形前收发通道部组件第j个镜面局部坐标系原点在全局坐标系下的坐标值，α、θ和
Figure BDA0002654057170000126
分别为部组件第j个镜面局部坐标系转换至全局坐标系时按照绕X轴、Y轴和Z轴顺序旋转的角度；
步骤四：对步骤三得到的各部组件局部坐标系下的变形前后坐标值通过建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算其局部坐标系下的刚体位移，即沿三个坐标轴的位移变化值T1x，T1y和T1z……Tsx，Tsy和Tsz和绕三个坐标轴的角度变化值R1x，R1y和R1z……Rsx，Rsy，Rsz；
各部组件局部坐标系下的刚体位移计算方法见步骤二。根据步骤一的坐标系定义，Rsz为部组件的方位角，Rsx为部组件的俯仰角，Rsy为部组件的翻滚角，角度的正负遵循右手法则，其中翻滚角对光轴同轴度无影响，方位角和俯仰角为光轴同轴度的两个方向的分量；下标s表示部组件的个数。
步骤五：根据步骤四得到的结果和收发通道光学系统图分别计算信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光轴变化，以信号接收光轴为基准可计算得到收发通道各光轴的同轴度。
首先分别根据信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光束路径，确定激光终端工作过程中发射/接收光束所经过的的反射镜面(透射镜面不影响光轴变化)，然后将步骤五计算得到的各部组件的方位角和俯仰角分别进行计算得到各光轴的方位、俯仰角度变化量(角度包含正负号)，以信号接收系统的光轴为基准计算各光轴之间同轴度，包含方位角、俯仰角偏差量。
实施例：
通过本发明的方法对某个激光通信项目的收发通道模型进行仿真计算，仿真工况为环境温度上升4℃。收发通道的光学原理图如图2所示，包含信标发射支路、信号发射支路、信标接收支路及探测器、信号接收支路及探测器、折轴镜1、折轴镜2、折轴镜3、折轴镜4、分光镜1、分光镜2和分光镜3，上述部组件按照一定的布局方式完成激光发射和接收功能。图3为收发通道的三维模型，上述部组件通过螺钉安装在收发通道壳体底面。图4为收发通道模型的俯视图及全局坐标系定义：坐标原点为收发通道壳体底面形心；X轴平行于信号发射支路，信号发射光束方向为+X方向；+Z轴为垂直于收发通道壳体底面指向收发通道内部的方向；按照右手法则确定+Y轴方向。图5为分光镜/折轴镜示意图及局部坐标系定义：坐标原点为分光镜/折轴镜反射面的形心；镜面法向为+Y轴；+Z轴垂直于壳体底面指向分光镜；按照右手法则确定+X轴方向。图6为信号/信标发射支路的示意图及局部坐标系定义：坐标系原点为信号/信标发射支路前端面形心；前端面法向为+Y轴；+Z轴垂直于壳体底面指向信号/信标发射支路；按照右手法则确定+X轴方向。图7为接收支路与探测器连接示意图及局部坐标系定义：信号/信标接收支路通过法兰安装在信号/信标探测器上，二者相对位置固定不变；坐标系原点为信号/信标接收支路前端面形心；前端面法向为+Y轴；+Z轴垂直于壳体底面指向信号/信标接收支路；按照右手法则确定+X轴方向。
建立收发通道有限元模型，设置边界条件为收发通道整体均匀温升4℃，仿真计算的结果如图8所示。通过本发明的计算方法得到了各部组件的方位角、俯仰角角度变化，如表1所示。
表1收发通道各部组角度变化
Figure BDA0002654057170000141
Figure BDA0002654057170000151
信号发射系统的光束反射路径包括：信号发射支路、折轴镜1、分光镜2和分光镜3，光轴变化量为：方位角-5.96″，俯仰角-11.37″。
信标发射系统的光束反射路径包括：信标发射支路、折轴镜2、分光镜1、分光镜2和分光镜3，光轴变化量为：方位角-3.25″，俯仰角24.07″。
信号接收系统的光束反射路径包括：折轴镜3和信号接收支路及探测器，光轴变化量为：方位角-0.90″，俯仰角2.65″。
信标接收系统的光束反射路径包括：分光镜3、折轴镜4和信标接收支路及探测器，光轴变化量为：方位角5.30″，俯仰角12.96″。
表2收发通道发射/接收系统光轴变化
Figure BDA0002654057170000152
从收发通道多光轴同轴度的仿真计算结果来看，在环境温度上升4℃的工况下，各发射/接收系统的光轴了一定的变化，相对于信号接收光轴，同轴度方位角偏差量最大为6.20″，同轴度俯仰角偏差量最大为21.42″，激光通信终端的同轴度较差。为满足激光通信终端的使用需求，需要对收发通道进行精密的控温，将环境温度的变化控制在2℃以内，或者对收发通道进行优化设计，增大对环境温度的适应性。
本发明未详细说明的部分属于本领域技术人员公知技术。

Claims (10)

1.用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤1、建立激光通信终端收发通道结构模型，建立激光通信终端收发通道的全局坐标系和内部各个部组件的局部坐标系，创建激光通信终端收发通道有限元模型，完成各温度变化和装调误差条件下的结构有限元仿真计算，得到收发通道的变形结果；
步骤2、利用收发通道的变形结果，提取收发通道壳体底面节点在全局坐标系下变形前、后三个坐标轴方向的坐标值，通过建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算基础刚体位移；
步骤3、针对收发通道的变形结果，提取收发通道内各光学支路、分光镜、折轴镜表面节点在全局坐标系下变形前、后三个坐标轴方向的坐标值，然后用变形后的坐标值减去由于收发通道壳体底面基础刚体位移带来的位移变化量，得到变形后各部组件表面节点相对于收发通道壳体底面的坐标值，对各部组件表面节点变形前的坐标值和变形后相对于收发通道壳体底面的坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，得到各部组件在局部坐标系下的变形前、后坐标值；
步骤4、利用各部组件在局部坐标系下的变形前、后坐标值，建立正则方程组、利用广义逆矩阵方法计算各部组件在局部坐标系下的刚体位移；
步骤5、根据各部组件局部坐标系下的刚体位移和收发通道光学系统图分别计算信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光轴变化，以信号接收光轴为基准计算得到收发通道各光轴的同轴度。
2.根据权利要求1所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，所述激光通信收发通道包括收发通道壳体、多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器，光学支路包括信标接收支路、信标发射支路、信号发射支路、信号接收支路，所述收发通道壳体内通过螺钉连接多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器，所述多个分光镜、多个折轴镜、多个光学支路、多个探测器根据实际光学需求布局。
3.根据权利要求2所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，所述激光通信终端收发通道的全局坐标系的原点位于收发通道壳体底面的形心，+Z轴垂直于底面指向收发通道内部，+X轴平行于信号发射支路，指向光束发射方向，坐标系符合右手法则。
4.根据权利要求3所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，所述内部各个部组件的局部坐标系包括分光镜坐标系、折轴镜坐标系、光学支路坐标系；
分光镜坐标系为：在分光镜的反射镜面建立的局部坐标系，坐标原点为镜面的形心，镜面法向为+Y轴，+Z轴垂直于壳体底面指向分光镜，坐标系符合右手法则；
折轴镜坐标系为：在反射镜面建立局部坐标系，坐标系原点为反射镜面形心，坐标系定义方法与分光镜一致；
光学支路坐标系为：在光学支路结构前端面建立局部坐标系，坐标系原点为前端面形心，坐标系定义方法与分光镜一致。
5.根据权利要求4所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，步骤2中，所述基础刚体位移表示为收发通道壳体底面全局坐标系下沿三个坐标轴的位移变化值T0x，T0y和T0z及绕三个坐标轴的角度变化值R0x，R0y和R0z。
6.根据权利要求5所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，所述计算基础刚体位移的方法为：
通过将收发通道壳体底面节点的实际变形量与收发通道壳体底面作为一个刚体的假定变形量进行匹配，利用各节点的具体对应关系建立正则方程组，通过逆矩阵方法求解正则方程组得到最小二乘法解作为基础刚体位移；
正则方程组为：
Figure FDA0003101415480000031
其中，D0xi、D0yi、D0zi分别表示变形后收发通道壳体底面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；U0xi、U0yi、U0zi分别表示变形前收发通道壳体底面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；i表示收发通道壳体底面的第i个节点，k表示收发通道壳体底面节点的总数。
7.根据权利要求6所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，步骤3中，变形后各部组件表面节点相对于收发通道壳体底面的坐标值的公式为：
Figure FDA0003101415480000041
其中，Djxm′、Djym′、Djzm′分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；Djxm、Djym、Djzm分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm、Ujym、Ujzm分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在全局坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值；j表示收发通道部组件第j个镜面，m表示镜面的第m个表面节点，n为各部组件表面节点总数。
8.根据权利要求7所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，步骤3中，对各部组件表面节点变形后的相对于收发通道壳体底面的坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，转换公式为：
Figure FDA0003101415480000051
对变形前收发通道部组件表面节点在全局坐标系下坐标值进行全局坐标系到局部坐标系的变换，转换公式为：
Figure FDA0003101415480000052
其中，变换矩阵
Figure FDA0003101415480000053
Figure FDA0003101415480000054
Figure FDA0003101415480000055
Figure FDA0003101415480000056
式中，Djxm″、Djym″、Djzm″分别表示变形后收发通道部组件第j个镜面表面节点相对于收发通道壳体底面在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxm′、Ujym′、Ujzm′分别表示变形前收发通道部组件第j个镜面表面节点在第j个部组件局部坐标系下沿X轴、Y轴和Z轴的坐标值，Ujxc、Ujyc、Ujzc分别为变形前收发通道部组件第j个镜面局部坐标系原点在全局坐标系下的坐标值，α、θ和
Figure FDA0003101415480000061
分别为部组件第j个镜面局部坐标系转换至全局坐标系时按照绕X轴、Y轴和Z轴顺序旋转的角度。
9.根据权利要求8所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，步骤4中，所述各部组件局部坐标系下的刚体位移表示为沿三个坐标轴的位移变化值T1x，T1y，T1z，T2x，T2y，T2z，……，Tsx，Tsy，Tsz和绕三个坐标轴的角度变化值R1x，R1y，R1z，R2x，R2y，R2z，……，Rsx，Rsy，Rsz，其中，Rsx为各部组件的俯仰角变化量，Rsy为各部组件的翻滚角变化量，Rsz为各部组件的方位角变化量，下标s表示部组件的个数。
10.根据权利要求9所述用于激光通信终端收发通道多光轴同轴度的仿真计算方法，其特征在于，步骤5具体过程为：分别根据信标发射系统、信号发射系统、信标接收系统和信号接收系统的光束反射路径，确定激光终端工作过程中起到反射作用的分光镜和折轴镜作为反射镜面，然后将反射镜面和光学支路的方位角和俯仰角分别进行计算得到各光轴系统的方位、俯仰角度变化量，以信号接收系统的光轴为基准计算各光轴之间同轴度，包含方位角、俯仰角偏差量；
信标发射系统的光束反射路径包括：信标发射支路及与信标发射支路相配合的折轴镜和分光镜；
信号发射系统的光束反射路径包括：信号发射支路及与信号发射支路相配合的折轴镜和分光镜；
信号接收系统的光束反射路径包括：信号接收支路及探测器、及与信号接收支路及探测器相配合的折轴镜；
信标接收系统的光束反射路径包括：信标接收支路及探测器、及与信标接收支路及探测器相配合的分光镜和折轴镜。
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