CN112994790A - 一种全向激光通信系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全向激光通信系统和方法，涉及激光通信领域。该系统包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台；光学全向捕获单元包括：两个光学全景探测模块分别连接二维转台，二维转台连接信号发射单元；光学全向捕获单元用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据激光通信信标光计算入射方位角，二维转台用于根据入射方位角调整信号发射单元的发射方向；信号发射单元用于根据发射方向，进行激光信号传输。避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。

Description

一种全向激光通信系统和方法

技术领域

本发明涉及激光通信领域，尤其涉及一种全向激光通信系统和方法。

背景技术

空间激光通信是一种利用激光作为载体在空间进行图像、语音、信号等信息传输的通信方式。相比于微波通信存在的频段低、传输速率低、传输容量受限、易受电磁干扰等缺点，空间激光通信具有传输速率快、频谱资源丰富、抗电磁干扰性能强、保密性高等优点。

现有技术方案，2020年6月发表于IEEE JOURNAL ON MINIATURIZATION FOR AIRAND SPACE SYSTEMS的《Realization of Omnidirectional CubeSat Crosslink byWavelength Selective Optical Transceiver》文章。针对现有点对点通信终端无法实现灵活的、低SWaP值的星间激光通信组网的问题，该论文提出了一种收发共孔径的激光通信光学全向天线，立方体激光通信全向天线每个面都包含了收发系统，该系统光路复杂，所含光学元件多，装调精度要求高，工程实现难度高；该方案通过5个面的拼接实现全向通信，而每个面通过扫描转镜实现大视场收发，使系统至少存在5个运动部件，其控制系统复杂，且对动态控制精度要求极高，从而增加了设计、调试难度，系统实现成本高。每一面子孔径均为收发共光路，导致每一路的伺服负载大，从而导致成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全向激光通信系统和方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种全向激光通信系统，包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台；

所述光学全向捕获单元包括：两个或两个上的光学全景探测模块，当所述光学全景探测模块为两个时，两个所述光学全景探测模块通过主框架对置连接；

两个所述光学全景探测模块分别连接所述二维转台，所述二维转台连接所述信号发射单元；

所述光学全向捕获单元用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据所述激光通信信标光计算入射方位角；

所述二维转台用于在全空域覆盖范围根据所述入射方位角调整所述信号发射单元的发射方向；

所述信号发射单元用于根据所述发射方向，进行激光信号传输。

本发明的有益效果是：本方案通过包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台的全向激光通信系统，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。由传统ATP转台的数十千克量级，降到了目前所设计的百克量级，进而降低了整个接收天线的体积、功耗、重量及成本；

且系统结构简单，体积小、重量轻，解决了传统激光通信系统体积重量较大、可靠性低的问题，并且有效降低了制造成本，便于各场景广泛应用。

进一步地，所述光学全景探测模块具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；所述光学全景镜头、所述图像传感器和所述信号处理单元依次连接；所述信号处理单元与所述二维转台连接；

所述光学全景镜头与所述图像传感器相结合，用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

所述信号处理单元用于对所述激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得所述激光通信信标光的入射方位角。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元的光学全景探测模块，实现光学全向捕获单元的设计，可使接收端在静止状态下实现全向的、全方位的、全空域的信标光捕获，可缩短信标光捕获时间，由机械扫描的十秒级甚至分钟级提升至毫秒级。

进一步地，所述信号处理单元具体用于对获取的所述激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标，根据所述质心坐标计算入射方位角及所述入射方位角对应的电机控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过激光通信信标光的光斑图像信息获得电机控制信号，通过电机控制信号，实现信号发射单元的指向及对准，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。

进一步地，所述二维转台包括：旋转驱动电机和俯仰驱动电机；所述旋转驱动电机和所述俯仰驱动电机分别与所述信号处理单元连接；

所述旋转驱动电机和所述俯仰驱动电机用于根据所述电机控制信号在水平和俯仰方向分别调整所述信号发射单元位置，让所述信号发射单元覆盖到全空域。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过旋转驱动电机和俯仰驱动电机的二维转台结构，可对全空域任意方向发射激光信号，实现激光传输，采用了接收、发射分离式设计，转台负责驱动信号发射部分，信标光接收部分固定不动，结构简单可靠，除必要的小型化二维转台外的效果，不存在其他运动部件，还具有控制负载小，灵活性好的有益效果。

进一步地，还包括：激光信号接收机，所述激光信号接收机与所述信号发射单元平行放置，共同设置在所述二维转台上；

所述激光信号接收机用于接收全空域覆盖范围的激光信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过额外配置一个激光信号接收机，组成双向激光通信系统，本发明的技术方案，具有更广泛的适用性及更强的扩展性，不仅适用于单向大量数据传输的应用场景，当与激光信号接收机搭配使用时，还可扩展为双向激光通信系统。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种全向激光通信方法，包括：

S1，光学全向捕获单元捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据所述激光通信信标光计算入射方位角；

S2，二维转台在全空域覆盖范围根据所述入射方位角调整所述信号发射单元的发射方向；

S3，信号发射单元根据所述发射方向，进行激光信号传输。

本发明的有益效果是：本方案通过包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台的全向激光通信系统，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。由传统ATP转台的数十千克量级，降到了目前所设计的百克量级，进而降低了整个接收天线的体积、功耗、重量及成本；

且系统结构简单，体积小、重量轻，解决了传统激光通信系统体积重量较大、可靠性低的问题，并且有效降低了制造成本，便于各场景广泛应用。

进一步地，所述光学全景探测模块具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；

所述S1具体包括：所述光学全景镜头结合所述图像传感器捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

所述信号处理单元对所述激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得所述激光通信信标光的入射方位角。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元的光学全景探测模块，实现光学全向捕获单元的设计，可使接收端在静止状态下实现全向的、全方位的、全空域的信标光捕获，可缩短信标光捕获时间，由机械扫描的十秒级甚至分钟级提升至毫秒级。

进一步地，所述S1具体包括：

所述信号处理单元对获取的所述激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标；

所述信号处理单元根据所述质心坐标计算入射方位角及所述入射方位角对应的电机控制信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过激光通信信标光的光斑图像信息获得电机控制信号，通过电机控制信号，实现信号发射单元的指向及对准，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。

进一步地，所述二维转台包括：旋转驱动电机和俯仰驱动电机；

所述S2具体包括：所述旋转驱动电机根据所述电机控制信号在水平方向空域调整所述信号发射单元的发射方向；

所述俯仰驱动电机根据所述电机控制信号在俯仰方向空域调整所述信号发射单元的发射方向；

结合水平方向和俯仰方向的全空域发射方向调整，获得述信号发射单元最终的发射方向。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过旋转驱动电机和俯仰驱动电机的二维转台结构，可对全空域任意方向发射激光信号，实现激光传输，采用了接收、发射分离式设计，转台负责驱动信号发射部分，信标光接收部分固定不动，结构简单可靠，除必要的小型化二维转台外的效果，不存在其他运动部件，还具有控制负载小，灵活性好的有益效果。

进一步地，还包括：

设置在所述二维转台上的激光信号接收机接收全空域覆盖范围的激光信号。

采用上述进一步方案的有益效果是：本方案通过额外配置一个激光信号接收机，组成双向激光通信系统，本发明的技术方案，具有更广泛的适用性及更强的扩展性，不仅适用于单向大量数据传输的应用场景，当与激光信号接收机搭配使用时，还可扩展为双向激光通信系统。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明的实施例提供的一种全向激光通信系统的结构框图；

图2为本发明的实施例提供的一种全向激光通信方法的流程示意图；

图3为本发明的其他实施例提供的光学全向捕获单元的激光通信系统的结构示意图；

图4为本发明的其他实施例提供的光学全向捕获单元捕获信标光视场示意图；

图5为本发明的其他实施例提供的基于光学全向捕获单元的单向激光通信系统的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明实施例提供的一种全向激光通信系统，包括：光学全向捕获单元110、信号发射单元130和二维转台120；其中，信号发射单元130实际上为一种激光准直镜头，镜头的设计形式、口径、焦距等光学参数以及外观结构设计不唯一，原则上应在满足核心指标的前提下，镜头结构尽量简单化、轻量化；其中核心指标可以包括：激光透过率、发散角，还可以根据实际应用需求增加或减少核心指标，不做具体限定。

光学全向捕获单元110包括：两个或两个上的光学全景探测模块11，当所述光学全景探测模块11为两个时，两个所述光学全景探测模块11通过主框架150对置连接；其中，多个光学全景探测模块11根据不同的连接方式实现获得全空域视场，具体数量可以根据实际需要选择，可不做具体数量限定，只要实现获得全空域视场即可。

两个光学全景探测模块11分别连接二维转台120，二维转台120连接信号发射单元130；其中，光学全景探测模块11可以是光学全景相机，需要说明的是，二维转台120与信号发射单元130是通过机械固定连接，信号发射单元130对外发射的激光信号由外接光纤输入。

需要说明的是，本方案的全向激光通信系统，光学终端采用固定接收、动态发射的分体设计方案，即包括：光学全向捕获单元110、信号发射单元130和二维转台120；其中固定接收是指信标光的接收是固定的。这里做个详细解释：激光通信中共有两种激光，一种是用来传信号的，称信号光，一种是用来做方向对准的，称信标光。每一种都有相应的发射和接收系统。因此，本方案中的发射指信号光的发射，接收指信标光的接收。

发射、接收分离，接收是接收信标光，是固定的，不需要转动的，而发射是可以转动的，根据固定接收端接收到的信标光，判断信标光来的位置，灵活转动发射结构，发射信号光，实现通信。

光学全向捕获单元110用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据激光通信信标光计算入射方位角；

二维转台120用于在全空域覆盖范围根据入射方位角调整信号发射单元130的发射方向；

信号发射单元130用于根据发射方向，进行激光信号传输。

在某一实施例中，光学全向捕获单元110可在静止状态下实现360°全空域实时监控，可捕获来自全空域任意方向的激光通信信标光，通过图像处理算法实现信标光入射方位的实时判断，从而完成信息接收端的捕获；信号发射系统由信号发射单元和二维转台120组成，当光学全向捕获单元110完成信息接收端的捕获后，实时生成角度位置控制信号，驱动小型化二维转台120，带动信号发射单元指向目标方位，实现负载低、灵活性强、高可靠、稳定性好的跟踪，进入通信状态。

在某一实施例中，图像处理算法可以表示激光光斑的提取与定位算法，例如：质心法、形心法，还有一些通用的预处理算法，比如图像的滤波等等，信标光入射方位角的判定依据图像处理算法不唯一，以能解算出方位角信息为准，不做具体限定，可以根据实际情况选择相应的图片处理算法。

在其他实施例中，实时生成角度位置控制信号，驱动小型化二维转台120的过程可以是：检测到信标光入射，图像处理算法计算出光斑在图像中的坐标(x，y)，每个坐标(x，y)都对应着唯一的入射方位角，其中，x值对应水平方位角α，y值对应俯仰方位角β，根据解算出的方位角(α，β)，转换成对应驱动电机的控制信号，控制电机指向该方位角，控制信号由方位角决定。

本方案通过包括：光学全向捕获单元110、信号发射单元130和二维转台120的全向激光通信系统，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元110，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。由传统ATP转台的数十千克量级，降到了目前所设计的百克量级，进而降低了整个接收天线的体积、功耗、重量及成本；

且系统结构简单，体积小、重量轻，解决了传统激光通信系统体积重量较大、可靠性低的问题，并且有效降低了制造成本，便于各场景广泛应用。

优选地，在上述任意实施例中，光学全景探测模块11具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元依次连接；信号处理单元与二维转台120连接；

需要说明的是，在某一实施例中，光学全向捕获单元110由鱼眼镜头及CMOS图像传感器组成。传感器的选择不局限于CMOS，也可是CCD，或者其他焦平面传感器；镜头方面不局限于特定参数的鱼眼镜头，有类似功能的镜头。根据镜头参数的不同，组成光学全景探测模块11的镜头和传感器数量也不局限于两个，例如，本方案中的单个镜头搭配CMOS传感器组成的光学全景探测模块11可监控180°的半球空域，则光学全向捕获单元110，需要两个光学全景探测模块11，如果光学全景探测模块11监控90°立体角空域时，则光学全向捕获单元110需要四个这样的光学全景探测模块11来组成，以此类推，满足方案提出的全空域成像监视要求即可；

光学全景镜头与图像传感器相结合，用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

信号处理单元用于对激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得激光通信信标光的入射方位角。

在某一实施例中，如图3所示，光学全向捕获单元110共含两个光学全景探测模块11，通过主框架150对置连接，每个光学全景探测模块11可实现对半球空域的超大视场成像，实现全空域360°无死角信标光的捕获。其中，需要说明的是，光学全向捕获单元110由两个光学全景探测模块11组成，每个光学全景探测模块11可以监测半球空域，因此，是通过两个光学全景探测模块11对全空域进行静态的成像，这个过程不存在运动部件，也不需要任何控制系统。而现有技术中通过多个反射镜拼接，是存在机械运动部件的，需要精密的控制系统配合，复杂度和实现成本以及实现难度都太大。

需要说明的是，两个光学全景探测模块11光轴在一条直线上，方向相反；光学全景探测模块11、二维转台和信号发射单元之间的连接都是机械连接，也就是机械固定；二维转台与光学全景探测模块11的相对位置可不做具体限定，只要能满足向全空域发射激光信号即可，但推荐安装在组成光学全向捕获单元110的光学全景探测模块11的中心位置；光学全景探测模块11的信号处理器单元与二维转台通过线缆，传递电信号；激光信号通过光纤传递到信号发射单元，然后向外发射。

光学全景探测模块11由光学全景镜头、CMOS图像传感器和信号处理单元组成，主要用于全空域捕获激光通信的信标光。其中，光学全景镜头与CMOS图像传感器相结合，实现180°×180°的半空域观测视场；信号处理单元用于信标光斑的信息处理，确定信标光入射方位。需要说明的是，光学全景镜头、CMOS图像传感器和信号处理单元，可以根据实际应用需求选择现有的常规器件即可，在此不做具体限定。

如图4所示，为光学全向捕获单元110中的一个光学全景探测模块11捕获信标光视场示意图，另一个光学全景探测模块11等同，图中黑色圆点为信标光在CMOS图像传感器上所成的像，其光斑质心(x，y)对应着空间入射方位角，通过信号处理单元确定入射方位，并转换成控制信号输出给电机。电机接收到控制信号后驱动小型二维转台120，实现光学全向捕获单元110与信号发射单元130的快速对准。

在某一实施例中，信号发射单元130位于小型二维转台120上，主要用于信号光的发射与传输。信号发射单元130可为但不限于一种激光准直镜头。

旋转驱动电机121和俯仰驱动电机122通过驱动臂123与信号发射单元130连接，实现水平360°的自由旋转与定位，俯仰电机可实现垂直方向±90°的角度控制与定位，如此，水平和俯仰方向互相配合即可实现360°全空域覆盖，因此，本系统可对全空域任意方向发射激光信号，实现激光传输。

本方案通过包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元的光学全景探测模块11，实现光学全向捕获单元110的设计，可使接收端在静止状态下实现全向的、全方位的、全空域的信标光捕获，可缩短信标光捕获时间，由机械扫描的十秒级甚至分钟级提升至毫秒级。

优选地，在上述任意实施例中，信号处理单元具体用于对获取的激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标，根据质心坐标计算入射方位角及入射方位角对应的电机控制信号。

本方案通过激光通信信标光的光斑图像信息获得电机控制信号，通过电机控制信号，实现信号发射单元130的指向及对准，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元110，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。

优选地，在上述任意实施例中，二维转台120包括：旋转驱动电机121和俯仰驱动电机122；旋转驱动电机121和俯仰驱动电机122分别与信号处理单元连接；

旋转驱动电机121和俯仰驱动电机122用于根据电机控制信号在水平和俯仰方向分别调整信号发射单元130位置，让信号发射单元130覆盖到全空域。

需要说明的是，水平和俯仰二维转台120结构，是为了说明本方案的设计思想而采用的一种设计形式，任何其他可满足本方案中实现360°全空域覆盖的结构的二维转台120设计均可用于本方案，转台结构设计可以不唯一。

本方案通过旋转驱动电机121和俯仰驱动电机122的二维转台120结构，可对全空域任意方向发射激光信号，实现激光传输，采用了接收、发射分离式设计，转台负责驱动信号发射部分，信标光接收部分固定不动，结构简单可靠，除必要的小型化二维转台120外的效果，不存在其他运动部件，还具有控制负载小，灵活性好的有益效果。

优选地，在上述任意实施例中，还包括：激光信号接收机，激光信号接收机与信号发射单元130平行放置，共同设置在二维转台120上；

激光信号接收机用于接收全空域覆盖范围的激光信号。

需要说明的是，在某一实施例中，如果是普通信号接收机，那么就与信号发射单元130平行放置，共同安装在二维转台120上；如果是全向信号接收机，可与本发明的激光通信系统采取上下位置关系进行连接，以不影响信号发射单元130的运动与指向为连接原则。

本方案通过额外配置一个激光信号接收机，组成双向激光通信系统，本发明的技术方案，具有更广泛的适用性及更强的扩展性，不仅适用于单向大量数据传输的应用场景，当与激光信号接收机搭配使用时，还可扩展为双向激光通信系统。

在某一实施例中，如图2所示，一种全向激光通信方法，包括：

S1，光学全向捕获单元捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据激光通信信标光计算入射方位角；

S2，二维转台在全空域覆盖范围根据入射方位角调整信号发射单元的发射方向；

S3，信号发射单元根据发射方向，进行激光信号传输。

本方案通过包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台的全向激光通信系统，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。由传统ATP转台的数十千克量级，降到了目前所设计的百克量级，进而降低了整个光学全向捕获单元的体积、功耗、重量及成本；

且系统结构简单，体积小、重量轻，解决了传统激光通信系统体积重量较大、可靠性低的问题，并且有效降低了制造成本，便于各场景广泛应用。

优选地，在上述任意实施例中，光学全景探测模块11具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；

S1具体包括：光学全景镜头结合图像传感器捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

信号处理单元对激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得激光通信信标光的入射方位角。

本方案通过包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元的光学全景探测模块11，实现光学全向捕获单元的设计，可使接收端在静止状态下实现全向的、全方位的、全空域的信标光捕获，可缩短信标光捕获时间，由机械扫描的十秒级甚至分钟级提升至毫秒级。

优选地，在上述任意实施例中，S1具体包括：

信号处理单元对获取的激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标；

信号处理单元根据质心坐标计算入射方位角及入射方位角对应的电机控制信号。

本方案通过激光通信信标光的光斑图像信息获得电机控制信号，通过电机控制信号，实现信号发射单元的指向及对准，避免了传统激光通信系统复杂的接收设计，引入了光学全向捕获单元，在静止状态下实现了全空域的信标光接收及处理，充分发挥了信号发射系统简单可靠的优势，使方案实现成本更低，结构更简单。

优选地，在上述任意实施例中，二维转台包括：旋转驱动电机和俯仰驱动电机；

S2具体包括：旋转驱动电机根据电机控制信号在水平方向空域调整信号发射单元的发射方向；

俯仰驱动电机根据电机控制信号在俯仰方向空域调整信号发射单元的发射方向；

结合水平方向和俯仰方向的全空域发射方向调整，获得述信号发射单元最终的发射方向。

本方案通过旋转驱动电机和俯仰驱动电机的二维转台结构，可对全空域任意方向发射激光信号，实现激光传输，采用了接收、发射分离式设计，转台负责驱动信号发射部分，信标光接收部分固定不动，结构简单可靠，除必要的小型化二维转台外的效果，不存在其他运动部件，还具有控制负载小，灵活性好的有益效果。

优选地，在上述任意实施例中，还包括：

设置在二维转台上的激光信号接收机接收全空域覆盖范围的激光信号。

本方案通过额外配置一个激光信号接收机，组成双向激光通信系统，本发明的技术方案，具有更广泛的适用性及更强的扩展性，不仅适用于单向大量数据传输的应用场景，当与激光信号接收机搭配使用时，还可扩展为双向激光通信系统。

在某一实施例中，如图5所示，当系统进入工作状态后，开始进入捕获信标光状态，两个光学全景探测模块11实时捕获360°任意方向入射的信标光，当有信标光入射时，会在光学全向捕获单元110的其中一个光学全景探测模块11中形成如图4所示的信标光图像，此时，信号处理单元对获取的信标光图像进行处理，首先计算出光斑的质心坐标，对于图4所示的图像，进而计算入射方位角及电机控制信号，通过控制信号，实现信号发射单元130的指向及对准，随即进入激光通信阶段，发送激光信号进行数据传输，直到数据传输完毕。

可以理解，在一些实施例中，可以包含如上述各实施例中的部分或全部可选实施方式。

需要说明的是，上述各实施例是与在先方法实施例对应的产品实施例，对于产品实施例中各可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种全向激光通信系统，其特征在于，包括：光学全向捕获单元、信号发射单元和二维转台；

所述光学全向捕获单元包括：两个或两个上的光学全景探测模块，当所述光学全景探测模块为两个时，两个所述光学全景探测模块通过主框架对置连接；

两个所述光学全景探测模块分别连接所述二维转台，所述二维转台连接所述信号发射单元；

所述光学全向捕获单元用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据所述激光通信信标光计算入射方位角；

所述二维转台用于在全空域覆盖范围根据所述入射方位角调整所述信号发射单元的发射方向；

所述信号发射单元用于根据所述发射方向，进行激光信号传输。

2.根据权利要求1所述的一种全向激光通信系统，其特征在于，所述光学全景探测模块具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；所述光学全景镜头、所述图像传感器和所述信号处理单元依次连接；所述信号处理单元与所述二维转台连接；

所述光学全景镜头与所述图像传感器相结合，用于捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

所述信号处理单元用于对所述激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得所述激光通信信标光的入射方位角。

3.根据权利要求2所述的一种全向激光通信系统，其特征在于，所述信号处理单元具体用于对获取的所述激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标，根据所述质心坐标计算入射方位角及所述入射方位角对应的电机控制信号。

4.根据权利要求2所述的一种全向激光通信系统，其特征在于，所述二维转台包括：旋转驱动电机和俯仰驱动电机；所述旋转驱动电机和所述俯仰驱动电机分别与所述信号处理单元连接；

所述旋转驱动电机和所述俯仰驱动电机用于根据所述电机控制信号在水平和俯仰方向分别调整所述信号发射单元位置，让所述信号发射单元覆盖到全空域。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种全向激光通信系统，其特征在于，还包括：激光信号接收机，所述激光信号接收机与所述信号发射单元平行放置，共同设置在所述二维转台上；

所述激光信号接收机用于接收全空域覆盖范围的激光信号。

6.一种全向激光通信方法，其特征在于，包括：

S1，光学全向捕获单元捕获全空域任意方向的激光通信信标光，并根据所述激光通信信标光计算入射方位角；

S2，二维转台在全空域覆盖范围根据所述入射方位角调整信号发射单元的发射方向；

S3，信号发射单元根据所述发射方向，进行激光信号传输。

7.根据权利要求6所述的一种全向激光通信方法，其特征在于，所述光学全景探测模块具体包括：光学全景镜头、图像传感器和信号处理单元；

所述S1具体包括：所述光学全景镜头结合所述图像传感器捕获全空域任意方向的激光通信信标光；

所述信号处理单元对所述激光通信信标光的光斑信息进行处理，获得所述激光通信信标光的入射方位角。

8.根据权利要求7所述的一种全向激光通信方法，其特征在于，所述S1具体包括：

所述信号处理单元对获取的所述激光通信信标光的光斑图像信息进行处理，计算出光斑的质心坐标；

所述信号处理单元根据所述质心坐标计算入射方位角及所述入射方位角对应的电机控制信号。

9.根据权利要求7所述的一种全向激光通信方法，其特征在于，所述二维转台包括：旋转驱动电机和俯仰驱动电机；

所述S2具体包括：所述旋转驱动电机根据所述电机控制信号在水平方向空域调整所述信号发射单元的发射方向；

所述俯仰驱动电机根据所述电机控制信号在俯仰方向空域调整所述信号发射单元的发射方向；

结合水平方向和俯仰方向的全空域发射方向调整，获得述信号发射单元最终的发射方向。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种全向激光通信方法，其特征在于，还包括：

设置在所述二维转台上的激光信号接收机接收全空域覆盖范围的激光信号。

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