CN113726428A - 一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，属于激光通信技术领域。其由激光发射单元、双光楔棱镜扫描捕获单元、跟踪和通信一体化单元组成，其中旋转双光楔的使用摒弃了常规机械伺服转台，在实现大视场光束偏转的同时降低系统的体积、重量、功耗。本发明基于象限探测器的一体化复用技术将跟踪光路和通信光路合二为一，降低了系统装调难度和光轴平行度检测难度。

Description

一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机

技术领域

本发明涉及到激光通信技术领域，特别涉及一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机。

背景技术

自由空间无线激光通信具有载波频率宽、传输速率快、传输容量大、抗干扰能力强、抗截获能力强、保密性强的特点看，在军事和民用领域得到广泛的关注和应用，近些年无线光通信技术在大气传输、高精度PAT(Pointing,Acquisition and Tracing)、多节点通信等方面取得了重大的技术突破。随着激光通信技术在轻小型无人机的广泛应用，轻小型无人机平台有限的带载能力给体积、重量、功耗带来极大的限制，激光通信系统的轻小型化成为激光通信应用的重要课题。

激光通信系统的工作过程基本可以分为链路准备、方位导引、扫描捕获、目标跟踪、动态通信五个过程，除链路准备和方位导引之外，其余三个部分光端机的性能指标决定了系统的建链时间、跟踪精度、通信质量等关键参数。在常规激光通信光端机中，扫描捕获单元通常采用两轴伺服转台、摆扫式单反射镜或者潜望式双反射镜等机械结构；目标跟踪单元通常采用粗跟踪和经跟踪分离的跟踪方式，需要设计单独的跟踪光路配合APD探测器或者QD探测器共同作用；通信单元根据具体的通信方式和接收方式设计光学系统。

无人机载激光通信光端机在运动状态下对通信光的方向进行精密控制，常规粗精跟踪复合跟踪结构同时具备一定视场内的搜索能力和稳定跟踪能力。尽管反射镜式结构相对转塔式结构具有气动阻力小、转动惯量小、对平台姿态扰动小等特点，但无论是转塔式结构还是反射镜式结构，其体积、重量、功耗还是相对较大。

现今的中近程距离通信中发射终端和接收终端依然存在着难以实现对准和捕获、链路容易发生中断、传统机械转向机构导致终端笨重及载荷带载能力受限下通信场景下的链路捕获困难等技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于轻型平台的大视场、轻小型激光通信光端机，该光端机大幅降低通信终端的体积和重量，提高系统集成度。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种适用于轻型平台的大视场、轻小型激光通信光端机，包括激光发射单元，还包括双光楔扫描单元和跟踪通信一体化单元；

所述双光楔扫描单元用于信号光的发射和接收，其包括双光楔棱镜和光楔伺服控制系统，通过光楔伺服控制系统控制双光楔棱镜的旋转实现各视场的光束偏转和扫描；

所述激光发射单元用于发射调制后的光信号；

所述跟踪通信一体化单元用于目标的跟踪和通信，其包括四象限探测器、跟踪系统和通信解调系统；所述四象限探测器收集双光楔扫描单元捕获到的激光信号后，光信号转化成电信号并经过一次前置放大和二次跨阻放大，分别进入跟踪系统和通信解调系统完成跟踪和通信功能。

信息的发送过程：所述激光发射单元将编码处理后的信息加载到激光载波上，并通过光纤放大得到满足需要的调制激光光束通过双光楔扫描单元完成激光信号的发射；

信息的捕获和接收过程：所述双光楔扫描单元实现对对方激光信号的捕获和接收；通过跟踪通信一体化单元对接收到的激光信号进行电子学处理，跟踪系统解算目标位置信息，驱动双光棱镜的光束偏转实现跟踪功能，通信解调系统通过加法电路完成数据时钟恢复，解调出所传递的信息实现通信功能。

进一步的，所述光楔伺服控制系统包括驱动及传动单元、双光楔伺服控制单元和第一编码器；所述双光楔伺服控制单元通过控制驱动及传动单元驱动双光楔棱镜按照特定的角度差和速度差进行旋转，实现对视场范围内捕获不确定区域扫描，双光楔棱镜旋转后的角度信息和速度信息经过第一编码器反馈给双光楔伺服控制单元。

进一步的，所述激光发射单元包括激光发射器、调制器、光纤放大器、第二编码器和随机数生成器；所述第二编码器对随机数生成器模拟出的有效信息进行编码，并通过调制器加载到激光发射器所发射的激光载波上；光纤放大器对加载后的激光载波放大得到到满足发射功率的激光光束。

进一步的，所述跟踪系统包括A/D转换模块、D/A转换模块以及PAT主控模块；所述四象限探测器中四个象限产生的信号进入X轴和Y轴偏移量解算单元，解算后的信号被高速A/D转换模块采集送入到PAT主控模块中，PAT主控模块计算双光楔棱镜的偏转执行量，通过D/A转换模块转换为模拟电压并输入至光楔伺服控制系统；最终通过双光楔棱镜伺服控制单元实现光束特定角度的偏转完成光斑的实时跟踪。

进一步的，所述通信解调系统包括加法电路、单端差分电路和数据时钟恢复电路；所述四象限探测器中四个象限产生的信号进入加法电路求得和信号，在经过单端转差分电路和限幅放大器调整信号动态范围，最终进入数据时钟恢复电路恢复信号后将时钟与数据恢复出来送给后续判决电路，完成信号解调。

本发明采取上述技术方案所产生的有益效果在于：

1)本发明的旋转双光楔棱镜取代常规的机械伺服转台结构，降低了系统的体积、质量、功耗，通过合理设置双光楔的速度差和初始相位差，在最大光束偏转角范围内实现花瓣形、准直线形、螺线形、回转形扫描模式。

2)本发明基于象限探测器的跟踪和通信一体化复用单元将跟踪光路和通信光路合二为一，节省了系统空间，降低了系统的重量和功耗，降低了系统装调难度以及光轴平行度检测难度。

总之，本发明采用大视场激光通信技术和跟踪通信一体化技术实现微小型激光通信终端之间的稳定通信，大幅降低通信终端的体积和重量，提高系统集成度，以适应无人机平台对载荷小型化的要求。在扫描捕获阶段，利用旋转双光楔棱镜大视场接收的优势，解决窄波束导致的发射端和接收端的对准困难的问题；在跟踪和通信阶段，利用基于象限探测器的一体化复用技术，削减激光通信通信光学支路的数量。

附图说明

图1是本发明实施例的原理框图。

图2是本发明实施例的实施方案组成图。

图3是本发明实施例旋转双光楔棱镜对光束的偏转效应示意图。

图4是常规的消除光学系统背景噪声的光学手段和数字滤波手段。

图5是本发明实施例中四象限探测器的光斑位置探测示意图。

图6是本发明实施例中跟踪和通信一体化复用单元各部分构成。

具体实施方式

下面，结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

大视场、轻小型激光通信光端机围绕着快速捕获和稳定跟踪两大技术点展开，涉及捕获单元、伺服单元、通信单元三个方面的设计和分析。采用基于双光楔棱镜的新型光学系统，通过棱镜的旋转实现光束的大视场偏转和周视扫描，，配合光学和电子学的背景光抑制技术，提高系统信噪比，实现对弱小激光目标的快速识别、提取，以完成对不确定区域的大视场扫描和通信目标的快速捕获；针对新型双光楔棱镜结构开展相应的伺服控制系统研究，主要基于空间矢量和偏向常数，建立双光楔棱镜光束指向与折射率、楔角、旋转角度之间的联动模型，为伺服控制算法的设计提供理论指导；针对无人机载激光通信光端机的小型化设计开展基于四象限探测器的跟踪和通信一体化复用技术研究，将常规激光通信中的跟踪单元和通信单元合二为一，在同一片探测器上分别采用以加法电路和减法电路为主的电子学处理实现信息传递和目标方位解算。

参照图1至图6，系统总体设计方案如图1所示，本系统为双工单元，同时具备接收功能和发射功能，主要由激光发射单元、旋转双光楔棱镜扫描单元、跟踪和接收通信单元三部分组成。其中发射单元和接收单元共用一套光学天线，即双光楔扫描单元完成自身激光信号的发射和对方激光信号的捕获接收；激光发射单元将编码处理后的信息加载到激光载波上，并通过光纤放大得到满足需要的调制激光光束；跟踪和通信接收单元对接收到的激光信号进行电子学处理，解算目标位置信息完成跟踪功能，进而完成跟踪功能。

发射光束经过匀光整形，并具有一定的发散角用以覆盖一定范围，降低目标丢失概率，四象限探测器可以在通信的同时对目标方位进行精确判读；发射光路通过转折从接收镜头的第一面中心向外发射，实现发射与接收光路的重合；发射光路通过双光楔后进行指定轨迹的扫描或完成指定方位的偏转指向，和发射光束传播方向相反的外部光束则通过双光楔偏折后被四象限接收。

双光楔扫描单元由平行放置的双光楔棱镜、微控制器、驱动单元、编码器组成。微控制器根据给定的伺服控制算法，通过控制驱动单元驱动双光楔棱镜按照一定的角度差和速度差发生旋转，在设计视场范围内对捕获不确定区域进行扫描，其角度信息和速度信息经过编码器反馈给双光楔微控制器。

激光发射单元由随机数生成器、编码器、调制器、激光发射器、光纤放大器组成。为了降低系统复杂度，采用随机数生成器模拟所要传递的有效信息；为了提高系统对湍流和振动等干扰的抑制能力，需要通过编码器对信号进行编码；编码后的信息在调制器里加载到激光载波上，经整形放大后得到满足发射功率的激光光束，由双光楔棱镜发射。

跟踪和接收单元由四象限探测器、光电检测单元、以PAT主控单元为主的跟踪单元、通信解调单元四大部分组成。四象限探测器收集双光楔扫描单元捕获到的激光信号，光电转换后的电信号经过光电检测单元放大后，分别进入以PAT主控为主的跟踪单元和通信解调单元完成跟踪和通信功能。跟踪单元以以减法运算为主，解算四象限探测器上的激光光斑位置，PAT主控单元依据脱靶量信息为双光楔棱镜提供偏转角度，驱动双光楔棱镜完成跟踪功能；通信解调单元以加法运算为主，通过解码激光信号还原所要传递的有效信息。

无人机载激光通信光端机之间的通信过程主要分为链路准备过程、视轴初始指向、捕获过程、跟踪过程，以通用的卫星导航和惯性测姿引导为例，无人机载激光通信过程如下：

1)链路准备过程。激光通信光端机根据通信指令，从休眠状态进入工作状态。初步制定通信开始时间、通信持续时间，终端生成与扫描捕获相关的控制参数，完成各部分初始化工作，所有分系统自检成功后方可正式进行链路通信。

2)导引过程。激光通信光端机由任意位置指向目标可能出现的区域即为导引过程，光端机利用北斗卫星导航单元与惯性导航单元获取位置信息和姿态信息。光端机的捕获控制器依据这些信息驱动双光楔棱镜实现视轴的初始对准。

3)捕获过程。激光通信终端在不确定区域内进行扫描，直到搜索到对方目标或目标信标光斑形成光闭环跟踪为止。无人机载激光通信系统的束散角和跟踪视场角通常小于捕获不确定区域，需要对不确定区域内进行开环扫描。

4)跟踪过程。当光斑进入捕获视场或者粗跟踪视场后启动精跟踪过程，对初始捕获或者粗跟踪残差进行进一步抑制，调整光斑到视场中心，稳定跟踪时确保光斑始终在精跟踪视场内，到达稳定通信所需的跟踪精度。

5)动态通信过程。激光通信光端机在PAT单元实现稳定、高精度跟踪后就可以启动通信过程，通信过程中PAT系统维持精密动态跟踪，保证通信时间内跟踪误差由于所能允许的误差值，直到通信过程结束。

下面是对本实施例更加详细的说明：

1、双光楔扫描单元

双光楔棱镜又称Risley棱镜，核心由一对共轴相邻排列的折射棱镜组成，该棱镜组在轴承的支撑下由各自的电机驱动绕共有的轴旋转，通常配备测量棱镜实时位置的测角元件和测速元件。

如图3所示，双光楔通常由折射率相同、楔角相等的两块相互靠近的光楔组成，双光楔除了可以实现单光楔的功能外，两光楔的相对转动还可以产生一系列新的特性和用途。通常光学系统视场角的大小受焦距和靶面尺寸的限制，无法同时满足大视场和长焦距的要求，利用两个相等楔角的棱镜首尾两个端面平行放置，两个光楔绕着共同的回转轴以不同角度差和速度差旋转，既可实现较大视场范围内的目标搜索，又可以在较小视场范围内的目标观察。对于使用双光楔结构的非成像激光通信系统，激光良好的单色性避免了光楔引起的色散。

一般系统设计中两棱镜的顶角和材料相同，可采用面对面或背靠背式的配置方式，两棱镜尽可能贴近以减小光轴平移误差，同时两棱镜一般配置在机架的轴端以减小外侧光线的遮挡。双光楔由两个独立的直流无刷伺服电机通过齿轮驱动旋转，每个光楔的旋转位置由各自的磁栅传感器读出。每个激光指向方位对应于一组双光楔的旋转角度，对比磁栅传感器与相应的数据即可实现正反双向的工作模式。

为了降低稳定精度要求，实现大视场信号的接收，需要设计大视场接收系统，受限于目前的探测器研发工艺水平，探测器的尺寸只有几毫米，系统大视场的指标主要通过缩小焦距来实现，导致各种像差增大，因此系统设计难度增大。由于通信距离远远大于通信天线的口径，接收信号的强度与接收系统的口径大小成正比，而背景噪声与光学系统口径和视场均相关，背景噪声对系统的影响很大，尤其是工作在白天室外条件下的可见光通信系统，受太阳光及其散射光等背景信号的影响严重，对背景噪声抑制技术要求更高。

激光接收的主要噪声源包括背景噪声、探测器噪声及前置放大器噪声等。各种噪声源是相互独立的，这些噪声之和可以按独立随机变化之和的关系运算。先分别计算各单项噪声，再计算总的噪声。背景噪声是由直射或散射太阳光和热背景随机涨落引起的散粒噪声；探测器噪声是由载流子随机产生和复合引起的噪声；前置放大器噪声是由耗能元件的热电子扰动引起的噪声。还有其他噪声，如信号散粒噪声和探测电路中的1/f噪声，但它们因为脉冲持续时间短和接收器的带宽而可以忽略不计。

通常，根据激光接收系统光学指标与信噪比之间关系，为了保证大于3倍的信噪比SNR，要求接收视场角θ小于10mrad，综合考虑收发视场，在保证接收视场能够完全覆盖发射视场的前提下，为便于收发同轴调试，通常接收视场为发射发散角的2～4倍，再考虑接收物镜长度方向的体积尽量小的要求等，激光接收光学系统接收视场角一般为9mrad左右。

背景噪声的抑制主要是针对大视场激光通信系统，由于采用了小口径、大视场接收系统，导致系统接收了更多的背景光信号，降低了系统的接收信号质量。为了提高接收信号信噪比，保证系统能够正常工作，主要从光学系统设计及后端信号处理两个方面开展研究。光学系统是信号光和噪声进入后端探测模块的门户，在背景噪声的抑制中扮演着重要的角色。在光学系统的设计中，主要采取了如图4所示的抑制背景噪声的光学手段：螺纹吸光镜筒、窄带滤光片和视场光阑。

螺纹吸光镜筒主要用来抑制接收视场外的背景散射光和由于光学镜头的不理想造成的杂散光。针对激光通信和可见光通信采用的光源波段，一方面在光学系统的内壁上电子喷涂相应波段的吸光材料，减小系统内壁对进入系统中的背景光的反射率，以达到消除多次散射光的目的。同时，在光学系统内壁上刻蚀螺旋条纹，以保证进入系统的散射光不同经过多次散射进入系统后端。利用螺纹吸光镜筒可以有效抑制视场外的背景噪声和杂散光，但该方法对视场内的背景噪声作用很小。

视场光阑是光学系统中常用的抑制背景噪声的手段，其实现起来简单，且作用显著。顾名思义，视场光阑是限制系统视场的光学元件，其只允许视场内的入射光进入后端的光学系统。一般将视场光阑放置在光学系统焦平面附近，通过改变视场光阑的通光孔径或前后移动视场光阑的位置，可以改变系统的有效视场角。由于视场光阑是通过限制光学系统的视场来抑制背景光的，该方法同样无法实现对视场内噪声信号的抑制。

窄带滤光片是在频域上对系统噪声进行抑制的手段，可以限制进入光学系统的信号的频带范围。对于激光通信系统，激光器线宽可以做到很小，一般在100KHz量级。本发明通信调制体制为PPM，通信速率相对于激光频率较小，因此可以利用窄带滤光片滤除频带外的噪声信号，进而提升接收信号的信噪比。

通过上述的分析可知，利用视场光阑和吸光螺纹镜筒可以有效抑制视场外噪声和杂散光信号对接收信号的影响，利用窄带滤光片可以有效滤除通信频带外的噪声信号。同时考虑到大气环境具有随机性和多变性，需要接收端的信号处理模块具有较强的适应能力，采用自适应滤波技术对接收端的信号进行处理，以进一步提高系统的抗噪声能力和可靠性。

2、激光发射单元

激光通信发射单元的通信光激光器光源采用恒定功率发射，然后经由信号调制器调制好激光信号，最后经过光纤放大器EDFA实现信号功率的放大，实现大功率和高速率的信号发射。

通信光功率控制方法是通过控制光纤放大器来实现功率大小的控制，激光源输出的恒定功率的光经过信号调制器进行调制，由于功率较小，所以必须经由光纤放大器放大功率才能进行发射。通信光功率控制主要是驱动控制泵浦激光器电流的强弱来实现光纤放大器放大功率的大小。通信光也需要恒温控制，控制原理和方法实现上与信标光温度控制相同。

激光通信发射系统的通信光控制是通过监控主机发出控制命令给单片机进行对通信光系统各参数实时控制，其温控部分也为自动监测控制。

1)随机数生成模块

在实际通信系统中，发送端发送的信息基本是随机的。为了模拟真实的通信场景，通信发射模块一方面可以通过网口接收计算机传送来的视频数据流，另一方面也可以自己产生随机二进制数据流，以模拟发送信息。本发明采用M序列作为发送信息，该序列是通信中常用的二进制PN序列，可以很好的验证通信系统的性能。M序列也称为最大长度线性移位寄存器序列，它是由一个线性回馈的n级移位寄存器生成的。

2)编码解码模块

为了增强系统的抗干扰能力，在对发送数据流进行调制之前利用RS编码技术对其进行编码。RS码的基本思想就是选择一个适合的生成多项式g(x)，并且使得每个信息段计算得到的码字多项式都是g(x)的倍式，即使得码字多项式除以生成多项式所得到的余式为零。这样如果接收到的码字多项式除以生成多项式所得到余式不是零，则可以知道接收的码字中存在错误，而且通过进一步计算可以纠正错误码元。

为了实现信号的正确解调，接收端需要对接收信号进行解码。发送端发送的编码多项是为C(x)，经过信道传输后，假设接收端接收到的码字多项式为R(x)，则有信道传输导致的错误多项式可以表示为E(x)＝R(x)-C(x)。RS解码模块就是根据系统接收码元多项式，找出码元发生错误的位置和错误值，然后从接收码元中将错误值除去，便可得到发送端发送的码元，最终实现纠错功能。

3)调制解调模块

4_PPM调制格式的每一个码元包含两个bit的信息，因此共有四种取值。每个码元需要用四个脉冲时隙来表示，四个时隙内有且仅有一个时隙信号为“1”，对应LED发光，其他时隙内LED不发光。PPM信号调制过程如图所示，先将原始的串行数据按照2倍的时钟频率将其转换为2位并行数据，将其依次存入锁存器中，当每存完4位数据后，对锁存器中的值进行判断，按照下图中的对应关系，输出对应的PPM信号序列。

PPM信号的解调是PPM信号调制的逆过程，因此也可以使用对应进制寄存器来实现。PPM解调的实现首先需要提取PPM信号的位同步时钟信号和帧同步时钟信号，用以确定脉冲位置。在得到脉冲位置后，利用锁存器和并串转换实现信号的译码。在得到位同步时钟和帧同步时钟后，利用计数器对同步时钟进行计数，当接收信号为高电平时将将计数器的值输出，然后利用并串变换就可以实现PPM逆映射。下面重点分析位同步时钟提取和帧同步时钟提取模块。

3、跟踪和接收通信单元

四象限探测器的光敏面一般为PIN型或APD型结构，圆形光敏面被均匀划分为了4个独立的扇形区域，中间为十字线死区；当目标光束通过接收镜头在四象限光敏面上形成光斑分布时，光斑被分为4部分，每一部分的光强经过相应象限的转化后变为电信号输出；四路信号经过和差电路或者直差电路后就能确定出目标光斑的光强中心。

四象限探测器对光斑的跟踪是通过检测光斑在光敏面上的能量变化实现的。四象限探测器的几何坐标与光学系统的坐标平行，以探测器中心为坐标原点。如图5所示，入射光斑被四象限探测器分割为四个部分，各个部分在探测器上的面积分别为I₁、I₂、I₃、I₄。如果光斑的能量服从均匀分布，则各象限上的接收到的光功率与光斑在各象限上的分布面积成正比。因此，当光斑的中心相对于探测器中心产生偏移时，偏移量是各象限上的面积、各象限上的光功率、各象限上产生的光生电流等物理参数的函数。利用解算后得到的角分量，经过换算后转换为模拟信号驱动快速倾斜振镜，使其对信号光的俯仰与方位偏转角度进行控制，从而对光斑的实现跟踪。

基于象限探测器的跟踪和通信一体化单元整体组成如图6所示，当信号光携带调制信息经过光学系统耦合到四象限探测器光敏面时，探测器的各象限通道会对光信号产生响应，经过互阻抗放大器将各通道光生电流转化为电压信号，在经过二级放大后，进入加法器求得和信号，目的是将探测器产生的能量最大化，提高检测灵敏度。再经过单端转差分电路和限幅放大器调整信号动态范围，最终进入数据时钟恢复信后将时钟与数据恢复出来送给后续判决电路，完成信号解调。

综上所述，利用四象限探测器同时完成跟踪与通信的复用技术的流程如下：当信号光经过调制后，由光学天线发射，在空间链路传输后被接收端光学天线将能量接收到，通过内部中继光路耦合到四象限探测器的光敏面上。经过互阻抗放大和二级放大后，四个象限产生的信号分别进入X轴偏移量、Y轴偏移量解算和信号求和解算单元，经过数据处理后的信号被高速A/D转换模块采集送入为微控制器中，微控制器负责计算快速倾斜振镜执行量，通过D/A转化为模拟电压最终驱动快速倾斜振镜偏转完成光斑实时跟踪。在光斑跟踪时，求和信号的数据经过通信处理单元恢复出通信数据，同时完成四象限探测器对信号光的跟踪与通信功能的复用，实现单探测器的多任务执行，降低光端机体积和功耗，实现光端机的轻小型化。

Claims (5)

1.一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，包括激光发射单元，其特征在于，还包括双光楔扫描单元和跟踪通信一体化单元；

所述双光楔扫描单元用于信号光的发射和接收，其包括双光楔棱镜和光楔伺服控制系统，通过光楔伺服控制系统控制双光楔棱镜的旋转实现各视场的光束偏转和扫描；

所述激光发射单元用于发射调制后的光信号；

所述跟踪通信一体化单元用于目标的跟踪和通信，其包括四象限探测器、跟踪系统和通信解调系统；所述四象限探测器收集双光楔扫描单元捕获到的激光信号后，光信号转化成电信号并经过一次前置放大和二次跨阻放大，分别进入跟踪系统和通信解调系统完成跟踪和通信功能；

信息的发送过程：所述激光发射单元将编码处理后的信息加载到激光载波上，并通过光纤放大得到满足需要的调制激光光束通过双光楔扫描单元完成激光信号的发射；

信息的捕获和接收过程：所述双光楔扫描单元实现对对方激光信号的捕获和接收；通过跟踪通信一体化单元对接收到的激光信号进行电子学处理，跟踪系统解算目标位置信息，驱动双光棱镜的光束偏转实现跟踪功能，通信解调系统通过加法电路完成数据时钟恢复，解调出所传递的信息实现通信功能。

2.根据权利要求1所述的一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，其特征在于，所述光楔伺服控制系统包括驱动及传动单元、双光楔伺服控制单元和第一编码器；所述双光楔伺服控制单元通过控制驱动及传动单元驱动双光楔棱镜按照特定的角度差和速度差进行旋转，实现对视场范围内捕获不确定区域扫描，双光楔棱镜旋转后的角度信息和速度信息经过第一编码器反馈给双光楔伺服控制单元。

3.根据权利要求1所述的一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，其特征在于，所述激光发射单元包括激光发射器、调制器、光纤放大器、第二编码器和随机数生成器；所述第二编码器对随机数生成器模拟出的有效信息进行编码，并通过调制器加载到激光发射器所发射的激光载波上；光纤放大器对加载后的激光载波放大得到到满足发射功率的激光光束。

4.根据权利要求1所述的一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，其特征在于，所述跟踪系统包括A/D转换模块、D/A转换模块以及PAT主控模块；所述四象限探测器中四个象限产生的信号进入X轴和Y轴偏移量解算单元，解算后的信号被高速A/D转换模块采集送入到PAT主控模块中，PAT主控模块计算双光楔棱镜的偏转执行量，通过D/A转换模块转换为模拟电压并输入至光楔伺服控制系统；最终通过双光楔棱镜伺服控制单元实现光束特定角度的偏转完成光斑的实时跟踪。

5.根据权利要求1所述的一种适用于轻型平台的大视场轻小型激光通信光端机，其特征在于，所述通信解调系统包括加法电路、单端差分电路和数据时钟恢复电路；所述四象限探测器中四个象限产生的信号进入加法电路求得和信号，在经过单端转差分电路和限幅放大器调整信号动态范围，最终进入数据时钟恢复电路恢复信号后将时钟与数据恢复出来送给后续判决电路，完成信号解调。

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