ES2386747B1 - Aparato y procedimiento de seguimiento de haces láser enfrentados - Google Patents

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ES2386747B1 ES201100111A ES201100111A ES2386747B1 ES 2386747 B1 ES2386747 B1 ES 2386747B1 ES 201100111 A ES201100111 A ES 201100111A ES 201100111 A ES201100111 A ES 201100111A ES 2386747 B1 ES2386747 B1 ES 2386747B1
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    • H04B10/1123—Bidirectional transmission
    • H04B10/1125—Bidirectional transmission using a single common optical path

Abstract

Aparato y procedimiento de seguimiento de haces láser enfrentados, polarizados con irradiancia anular y emitidos por dos transceptores ópticos (24, 24?). El procedimiento comprende:#- inicializar una variable {ep};#- iterar mientras {ep} > {ep}{sub,min}:#- adquirir el valor local de la potencia P{sub,r} recibida por el aparato receptor (6) en la iteración n,#- estimar el vector gradiente de potencia **IMAGEN** en la posición actual de la iteración n({ze}{sup,n}{sub,r},{ph}{sup,n}{sub,r});#- obtener las variaciones {de}{sub,{ze}}{sup,n+1} y {de}{sub,{ph}}{sup,n+1} en el ángulo de elevación {ze} y de acimut {ph}, respectivamente, que hay que realizar desde la posición actual en la iteración n ({ze}{sup,n}{sub,r},{ph}{sup,n}{sub,r}) para aproximarse al máximo de potencia en la siguiente iteración n+1;#- actuar sobre los motores de elevación y acimut del aparato de guiado (3) para posicionar el tubo reflector catadióptrico (25) en la posición ({ze}{sup,n}{sub,r} + {de}{sup,n+1}{sub,{ze}}, {ph}{sup,n}{sub,r} + {de}{sup,n+1}{sub,{ph}});#- actualizar el valor estimado del módulo al cuadrado del gradiente {ep}.

Description

Aparato y procedimiento de seguimiento de haces láser enfrentados
Campo de la invención
La invención presentada se enmarca en el campo de la industria mecánica,
S
electrónica y óptica en aplicaciones de in!strumentación de control para el seguimiento
de haces luminosos.
Antecedentes de la invención
Unos de los problemas más comunes en ingeniería es encontrar solución al
10
alineamiento entre objetos en el espacio. El alineamiento entre ejes de revolución, alas
de un avión o elementos de construcción son ejemplos típicos. La aplicación de
láseres de estado sólido en la industria para solucionar problemas de alineamiento con
el fin de conocer el desplazamiento de una linea o de un plano de referencia, ha
desechado a otros métodos mecánicos y/u ópticos más complicados o tediosos. Estas
15
aplicaciones son posibles por las propiedades de la radiación láser: su directividad y
su alta radiancia.
Los sistemas de seguimiento basados en láser se utilizan en un amplio abanico
de aplicaciones industriales en las que es necesario precisar o medir la posición de un
objeto en movimiento o susceptible de moverse. Distingamos entre los sistemas de
20
alineamiento y los de seguimiento. Mientras los primeros se limitan a situar a los
sistemas en un eje concreto común del espacio, los segundos tratan de, una vez
alineados, mantenerlos en línea a lo largo del tiempo mediante procedimientos
electrónicos, ópticos y mecánicos.
Las comunicaciones ópticas en el espacio libre mediante haces láser
25
modulados se presentan como una alternativa a la fibra óptica y al cable si éstos
ofrecen parámetros de calidad similares. Un transceptor láser es un sistema que
establece una comunicación óptica bidire~ccional. Los transceptores ópticos se sitúan
en las cubiertas de los edificios anclados a estructuras sólidas. Sin embargo, estas
estructuras están sometidas a cambios espaciales provocados por los movimientos
30
geodinámicos de la cimentación y fenómenos de dilatación-compresión provocados
por los cambios térmicos entre el día y la noche. Si dos transceptores remotos
situados a gran distancia (más de 100 metros), se alinean de forma efectiva
estableciendo comunicación, los fenómenos mencionados desvían el haz haciendo
que la comunicación se degrade o Ste pierda. Hemos de evitar esta situación
35
planteando soluciones dinámicas de seguimiento del haz que mantengan el enlace
óptimo con independencia de los posibles movimientos de las estructuras que soportan a los transceptores.
La presente invención soluciona dicho problema del seguimiento del haz láser entre dos transceptores ópticos remotos. El objeto del aparato y procedimiento de seguimiento que aquí se presenta es el mantenimiento de los haces enfrentados con independencia de los posibles movimientos que puedan existir en las bases que sustentan a dichos aparatos de seguimiento.
Descripción de la invención
La presente invención consiste en un aparato y un procedimiento de seguimiento de haces láser enfrentados basado en control embebido. El aparato de seguimiento está instalado en un transc:eptor óptico que consta de un sistema de guiado micrométrico electrónicamente controlado sobre el que se sustenta un aparato duplexor óptico que permite la transmisión y recepción simultánea de haces láser. Así, el aparato duplexor óptico de un transceptor óptico transmite un haz láser y recibe a la vez otro haz láser procedente de un ¡aparato duplexor de un transceptor óptico homólogo. El procedimiento de seguimiento de haz que aqui se describe implica a dos haces láser enfrentados que se alinean in icialmente y después se siguen mutuamente para permanecer alineados en el tiempo . El algoritmo de seguimiento se aplica por duplicado en cada pareja transmisor-receptor y actúa de forma independiente en cada una de ellas.
El aparato de guiado micrométrico permite el movimiento de elevación, 8 y de acimut qJ con precisión del microradián, siendo activado por drivers en sus correspondientes motores mediante un microcontrolador.
El aparato transmisor es un circui10 electrónico basado en un láser de estado sólido que emite un haz de potencia Pt cl::lntrolado por un microcontrolador. El aparato receptor es un circuito electrónico que gestiona la potencia recibida Pr por un fotodiodo de avalancha mediante un micrClcontrolador.
Consideremos una pareja de aparé:lÍos de seguimiento situados a una distancia R, uno de ellos actuando como transmisor enviando una potencia P"~ Y otro como receptor recibiendo una potencia Pr'
El procedimiento de seguimiento presentado se basa en la ecuación de transmisión de Friis aplicada a un sistemsl óptico. Esta ecuación determina la potencia
recibida por un sistema radiante en función de la transmitida por otro sistema radiante. La potencia Pr recibida por el receptor viene dada por:
PT = P,(l-lf,I')(l -lf,I' )(':R)'D,(O"q>,lD,(O"q>,llu,. u,l' (1 )
siendo Pt la potencia transmitida, rt y rr los coeficientes de pérdidas por reflexión, A la longitud de onda, R la separación entre el transmisor y el receptor, Dt Y Dr los diagramas de radiación o directividades del transmisor y receptor respectivamente,
0t,r Y qJt.r-los ángulos de elevación y acimut del transmisor y del receptor, Uf y lly los vectores de polarización del transmisor y del receptor. Considerando que no existen cambios en las reflexiones, polarizaciones y directividad del transmisor podemos simplificar la ecuación (1) a:
(2)
donde K es una constante en primera instancia que engloba todos los factores antes mencionados. En estas circunstancias, la potencia recibida Pr es proporcional al diagrama de radiación del receptor independientemente de la orientación del transmisor.
Distingamos entre proceso de alineamiento y proceso de seguimiento. En el primero, se debe fijar un origen de coordenadas que determinará un valor máximo de la potencia recibida. El proceso de alineamiento debe hacerse manualmente por medios ópticos antes de realizar el proceso de seguimiento. Si el valor de la potencia recibida es Pr(Or.lPr), el objetivo e~s conseguir el máximo que ocurre en (Or,<Pr) = (0,0). Una vez alineado este valor será el origen de coordenadas y el Objetivo de maximizar la potencia recibida se verá cumplido.
Un cambio en la dirección del transmisor implica un desplazamiento de coordenadas desde la posición (On qJr ) a la posición (Or -oo.qJr -ótp). El proceso de seguimiento implica determinar los valores de 00 y oqJ mediante el procedimiento
objeto de esta invención y hacer que esas diferencias sean lo más pequeña posibles. Las variables 80 y orp son dependientes del tiempo (oo(t) y Otp el), por lo que el mecanismo de seguimiento es un proceso dinámico.
La búsqueda del máximo debe hc:lcerse en coordenadas polares y el proceso de búsqueda debe ser secuencial. El método que se presenta en esta invención está
"
basado en una técnica de maximización conocida como 'método del gradiente' que consiste en iterar sucesivamente la siguiente ecuación:
(::::) = (::) +11 ' VP,(()",,,,") (3)
siendo n el número de iteración, h un escalar que indica la longitud del paso en cada iteración (dimensionado en unidades angulares por unidad de potencia) y V el operador gradiente. A medida que iteramos la ecuación nos acercamos cada vez más a la posición objetivo ("(J o 0(/1)'
El aparato de seguimiento está c()ntrolado por un microcontrolador que actúa sobre un aparato de guiado micrométrico que dirige a un sistema óptico basado en un aparato duplexor que tocaliza el haz lá:ser recibido, siendo éste procesado por un aparato receptor basado en fotodiodo de avalancha que estima la potencia del haz P r. A la vez, el aparato de seguimiento dirige a un aparato transmisor que emite un haz láser de potencia P t que se focaliza a través del mismo sistema óptico duplexor hacia otro aparato de seguimiento remoto que realiza la misma función. Se forma así un par de aparatos de seguimiento situados en puntos remotos que emiten y reciben haces láser enfrentados.
El microcontrolador que ejecuta el procedimiento de seguimiento se encuentra insertado en un lazo de control que incluye a los drivers que actúan sobre los motores paso a paso de elevación y acimut de un aparato de guiado pudiendo actuar en ellos fijando los valores angulares 8 r Y'Pr respectivamente tras un proceso de alineamiento e inicialización. Por otro lado, el microcontrolador recibe la información del valor de la potencia recibida Pr suministrada por el aparato receptor. Dada una posición angular, la potencia recibida será Pr (8 r,'Pr ).
El microcontrolador aplica el procedimiento de seguimiento cada cierto intervalo de tiempo o de muestreo. Éste ha de ser inferior a la cota que verifica la condición de Nyquist; es decir, si 's es la máxima frecuencia esperada en la variación de la posición del máximo de potencia, el período de muestreo Tm , ha de cumplir Tm < O.5/' s. Para estimar dicho intervalo de muestreo es necesario almacenar el valor de P r(Or. <¡Jr) sin activar el proceso de seguimiento (en bucle abierto), de manera que se tenga una estimación de la evolución temporal del valor del máximo. A continuación se realiza un análisis espectral para extraer ls y. por tanto, el valor de Tm . Por otro lado, una vez activo el proceso de seguimie~nto, el microcontrolador también realiza el almacenamiento de las posiciones del rnáximo que representan la evolución de la trayectoria angular del sistema a lo largo del tiempo. Datos interesantes que podrán ser utilizados para la optimización de los parámetros del procedimiento de seguimiento que aquí se presenta.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 muestra un aparato de seguimiento instalado en un aparato transceptor óptico.
La Figura 2 muestra dos aparatos de seguimiento instalados en sendos aparatos transceptores ópticos con haces enfrentados tal como se sitúan entre dos puntos remotos.
La Figura 3 muestra un diagrama funcional de bloques del aparato de seguimiento y del transceptor óptico donde está instalado.
Las Figuras 4A y 48 muestran dos vistas del transceptor óptico que comprende dos drivers, una unidad de control basada en microcontrolador, un aparato de guiado, un aparato duplexor óptico, un aparato transmisor y un aparato receptor.
Las Figuras SA, 58 Y se muestran el microcontrolador y los drivers de los motores implementados sobre tarjetas de circuito impreso.
Descripción detallada de la invención
El aparato y procedimiento de seg.uimiento de haces láser enfrentados basado en control embebido que se presenta, tiene como objeto el establecimiento efectivo y permanente de comunicaciones de alta vE~locidad realizadas en el espacio libre por los transceptores de una red de comunicación óptica. La Figura 1 muestra el aparato de seguimiento instalado en un transceptor óptico inteligente 24. La Figura 2 muestra dos aparatos de seguimiento, instalado cada uno en un transceptor óptico (24,24'), con haces láser enfrentados tal como se sitúan en lugares remotos para el establecimiento de un seguimiento simultáneo de ambos. aparatos. El haz láser 2 es enviado por el aparato de seguimiento del transceptor óptico 24' y recibido por el aparato de seguimiento del transceptor óptico 24. El haz láser 2' es enviado por el aparato de seguimiento del transceptor óptico 24 y recibido por el aparato de seguimiento del transceptor óptico 24'. Se establece de esta manera un seguimiento simultáneo de los dos haces láser 2-2' cuando ambos aparatos ejecutan por separado el procedimiento de seguimiento que aquí se presenta.
En la Figura 3 se muestra un dialgrama funcional de bloques del transceptor óptico 24, que comprende un aparato de uuiado 3, tal como el divulgado en la solicitud de patente española P20101622, que permite el movimiento de precisión angular de elevación y acimut mediante un sistema mecánico y dos motores actuadores, un aparato duplexor óptico 4, tal como el divulgado en la solicitud de patente española P201001619, que permite el tratamiento de haces láser polarizados emitidos 2' y recibidos 2 por un transmisor láser 5 y un receptor 6 basado en fatodiado de avalancha, respectivamente. Un circuito de control 8, gobernado por un microcontrolador 18, procesa la potencia recibida por el receptor Pr(8r.qJr ) dependiente de la posición angular 0r,c¡Jr , del aparato de guiado 3 sobre el que se sitúa el duplexor óptico 4. El circuito de control 8 actúa a la vez los motores que fijan dicha posición a través de dos circuitos driver de potencia 7,7'. El circuito de control 8 forma así de un lazo de control compuesto por la potencia recibida (sensor) y la acción sobre la posiciones angulares de las que depende (actuación).
Las Figuras 4A y 48 muestran d()s vistas de la disposición de los elementos que constituyen el transceptor óptico 24 y el aparato de seguimiento 1. El aparato de guiado 3 soporta al aparato duplexor 4 que contiene al aparato transmisor 5. El receptor 6 recibe la señal proporcionada por el aparato duplexor 4 y la envía al circuito de control 8. Éste, tras ejecutar el algoritmo de seguimiento que aquí se presenta, actúa sobre los motores de elevación y ¡:.cimut del aparato de guiado a través de los circuitos driver de potencia 7,7'.
Las Figuras 5A, 58 Y 5e muestran vistas detalladas de los elementos que componen el circuito de control 8 (Figuras 5A y 56) Y los circuitos driver de los motores 7,7' (Figura Se); un driver para cada uno de los motores (un motor para la coordenada de elevación 0, otro motor para cp). Los elementos del circuito de control 8 se han implementado en una tarjeta de! circuito impreso 9 de característica FR4. El microcontrolador 18 recibe la alimentación por los conectores 13 siendo regulada por un regulador de tensión 17. El diodo luminiscente indica la condición de funcionamiento. Los diodos luminiscentes 11 monitorizan el estado del microcontrolador 18 bajo distintas acciones. El pulsador 14 establece la condición inicial del microcontrolador 18. Los circuitos de tiempo se activan mediante cristal 15. La programación del microcontrolador 18 se establece mediante un conector serie 16. Las vías de conexión 12 permiten comunicar al microcontrolador 18 con los circuitos driver de los motores 7,7' y mediante el estandar 12C formar parte de una estructura de microcontroladores en condición de maestro-esclavo. El microcontrolador 18 se conjuga con una serie de circuitos de conmutación 19 para realizar adecuadamente las funciones de control. Cada circuito driver (7,1') consta de un driver integrado 20 formado por transistores de potencia que actúan sobre los devanados de Jos motores paso a paso del aparato de guiado a través del conector 21 . La alimentación de potencia para los motores se efectúa a través del conector de alimentación 22 y las comunicaciones con el circuito de control 8 se establecen mediante las vías de conexión 23.
Presentamos a continuación el procedimiento de seguimiento detallado ejecutado por el microcontrolador 18. Se enumeran previamente los parámetros y las variables implicadas en el mismo:
'n es el número de iteración actual. 118 es el incremento respecto a la posición local actual de la coordenada de elevación O. Este parámetro es una constante. h'P es el incremento respecto a la posición local actual de la coordenada acimutal ({J. Este parámetro es una constante.
h es un parámetro constante que permite acelerar la localización del máximo.
E es el módulo al cuadrado del gradiente estimado que indica cómo de cerca
está el sistema del máximo. Es una variable.
f mil1 es un parámetro constante que indica la tolerancia en la posición del
máximo.
n MAX es un parámetro cons;tante que indica el número máximo de iteraciones que se pueden realizar sin qUE! se active una alarma de seguimiento fallido. (1~ y <p~ almacenan respectivamente el ángulo de elevación (1 y de acimut <p en el paso n ~ ésimo, respectivamente.
8;+1 y 8;+1 almacenan el incremEmto que, desde la posición actual, hay que realizar en el ángulo de elevación (1 y en el de acimut ep, respectivamente, para aproximarnos al máximo en la iteración 11 + 1 -ésima.
El procedimiento de seguimiento, que se repetirá cada intervalo de tiempo de muestreo T m es el siguiente:
O. Inicialización de variables:
11 = 1.
1. Bucle: iterar los siguientes pasos mientras no se alcance el maximo CE > Y
Emül ) no se supere el número máximo de iteraciones en < n_MAX):
2. Adquisición del valor local de la potencia recibida en el paso n -ésimo:
2.1. Desde la posición actual (8~.q)~), adquirir P~(8~,<p~).
2.2. Posicionar el sistema en (IJ~ + /¡.,"'~), adquirir P~(8~ +h6,qJ~) .
2.3. Posicionar el s'istema en (IJ~ -h.,,,,~), adquirir P~(8~ -1t8.<{J~ ).
2.4. Posicionar el sistema en (8~, cp~ + hrp )' adquirir P~(8~. <p~ +IIrp ).
2.5. Posicionar el sistema en (8i, qJ~ -hIP ), adquirir
P~(8~. <p~ -h<p)'
3.
Estimación del vector gradiente mediante diferencias centrales:
3.1 . V~ = (P~(8~ + h8,q;I~) -P~(8~ -h(J,tpi ))/(2' h(1 ).
3.2. V'~ = (P~(8~. c'p~ +h¡p) -P~(8~.qJ~ -1111'))/(2 , h¡p).
3.3. El vector gradiente estimado es VP~ = (17'0' VZ ).
4.
Actualización de la posición en curso:
4 .1. Ó8+1 = h .
V"••
4.2. ó;+l = 11 . V; .
4.3. Posicionar el sistema en (8~ + ó0+ 1, ip~ + 0;+1) .
5. Actualización de:
E = (V; )2 + (V~)2.
6.
Fin de bucle.
7.
Evaluación de la condición de salida: Activar condición de seguimiento fallido si
1t > n_MAX, indicando que no se ha podido realizar correctamente el seguimiento. En caso contrario se alcanzó el máximo.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Aparato de seguimiento de haces láser enfrentados, polarizados con irradiancia anular y emitidos por dos transceptores ópticos (24,24') que disponen de:
    •
    un aparato duplexor óptiCO (4) con un tubo reflector catadióptrico (25) para la recepción del haz lásm recibido (2) y la transmisión del haz láser transmitido (2');
    •
    un aparato de guiado (3) del tubo reflector catadióptrico (25), con un motor de elevación y un motor de acimut para modificar, respectivamente, el ángulo de elevación (J y el ángulo de acimut qJ del tubo reflector catadióptrico (25);
    •
    un transmisor láser (5);
    •
    un aparato receptor (6) E!ncargado de obtener la potencia P r recibida
    proveniente del haz láser recibido (2); estando el aparato de seguimiento (1) instalado en cada transceptor óptico (24,24'), caracterizado por que dicho aparato de seguimiento (1) comprende un circuito de control (8) encargado de obtener del aparato receptor (6) el valor de la potencia P T recibida por el mismo y de aplicar periódicamente un algoritmo de seguimiento, dicho algoritmo de seguimiento comprendiendo:
    • La inicialización de una vélriable E que representa el valor estimado del
    •
    módulo al cuadrado del gra diente;
    • La iteración mientras E > E, siendo Eun valor predeterminado, los
    minmin
    siguientes pasos:
    • La adquisión del valor local de la potencia recibida en la iteración n
    (8;!,9J;), que asimismo, en las iteraciones del algoritmo de seguimiento, compr,ende:
    o adquirir, en la posición actual de la iteración n (8~. qJ~), la potencia recibida P~(8~, qJ~};
    o actuar sobret los motores de elevación y acimut del aparato de guiado (:3) para posicionar el tubo reflector catadióptrico
    (25) en las posiciones
    (e: + h •. ",:).(e: -h.,,,,:),(e:,,,,: + h~) Y (8~,tp~ -hfJ) Y adquirir para cada una de dichas posiciones la potencia recibida, siendo respectivamente P~(8~ +h9IlP~),P;(8; -h9,tp;),P~(8~,tp; +h.) Y P;(O;,ip; _.h.); siendo hfJ y h. unos valores predetermiocldos;
    • la estimación del v,ector gradiente de potencia VP; = (V3. V;) en la posición actual de la iteración n (8~.1p;) con respecto a la variación del ángulo de elevación 8 y de acimut qJ, realizándose. en las iteraciones del :algoritmo de seguimiento, mediante diferencias
    centrales cumpliéndose:
    v: = (P~(8~ + h •• q>~) -P~(8~ -h •• q>~))/(2 · h.~ V; = (P~(8~. q>~ +h~) -P~(8~. q>~ -h~))/(2· h..);
    • La obtención, a partir de dicho vector gradiente de potencia, de las variaciones 6;+1 y (~+1 en el ángulo de elevación 8 y de acimut ip, respectivamente, que hay que realizar desde la posición actual en la iteración n (O;,Ip;) para aproximarse al máximo de potencia en la siguiente iteración n+1, realizándose, en las iteraciones del
    algoritmo de seguimiento, según las siguientes ecuaciones:
    i:'n+l -h. V·
    U6 -6;
    .s;.+1 = h· V;;
    siendo h un valor predeterminado;
    •
    La actuación sobre los motores de elevación y acimut del aparato de guiado (3) para pOSiicionar el tubo reflector catadióptrico (25) en la posición (0;-+ 86H• ip~ + S;+1) ;
    •
    La actualización dE~1 valor estimado del módulo al cuadrado del gradiente E.
  2. 2.-Aparato de seguimiento senún la reivindicación 1, donde las iteraciones del algoritmo de seguimiento se realizan rnientras el número de iteraciones n no supere un número máximo de iteraciones n_MAX, estando configurado el circuito de control (8) para, en caso de que el número de iteraciones supere el número máximo de iteraciones n_MAX, activar un estado de seguimiento fallido que indique el fallo en el seguimiento del haz láser.
  3. 3.-Aparato de seguimiento se~,ún cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    que comprende adicionalmente unos circuitos driver de potencia (7,7') a través de 10$ cuales el circuito de control (8) actúa sobre los motores de elevación y de acimut del aparato de guiado (3).
  4. 4.-Aparato de seguimiento seglún cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el circuito de control (8) está configurado para aplicar el algoritmo de seguimiento según un periodo de muestreo Tm. cumpliéndose T m < O.5/ls. siendo fs la máxima frecuencia esperada I~n la variación de la posición del máximo de potencia.
  5. 5.-Aparato de seguimiento Se¡;;IÚn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el circuito de control (8) comprende un microcontrolador (18).
  6. 6.-Transceptor óptico con capacidad de efectuar el seguimiento de haces láser enfrentados, polarizados con irradiancia anular, que dispone de:
    •
    un aparato duplexor óptico (4) con un tubo reflector catadióptrico (25) para la recepción del haz lásE!r recibido (2) y la transmisión del haz láser transmitido (2');
    •
    un aparato de guiado (3) del tubo reflector catadióptrico (25), con un motor de elevación y un motor de acimut para modificar, respectivamente, el ángulo de elevación 8 )/ el ángulo de acimut tp del tubo reflector
    catadióptrico (25);
    •
    un transmisor láser (5);
    •
    un aparato receptor (6) E!ncargado de obtener la potencia PT recibida
    proveniente del haz láser rE!cibido (2); caracterizado por que comprencle el aparato de seguimiento de haces láser enfrentados según cualquiera de las mivindicaciones 1 a 6.
  7. 7.-Procedimiento de seguimiento de haces láser enfrentados, polarizados con irradiancia anular y emitidos por dos transceptores ópticos (24,24') que disponen de:
    •
    un aparato duplexor óptico (4) con un tubo reflector catadióptrico (25) para
    la recepción del haz lásE!r recibido (2) y la transmisión del haz láser transmitido (2');
    •
    un aparato de guiado (3) del tubo reflector catadióptrico (25), con un motor de elevación y un motor de acimut para modificar, respectivamente, el
    ángulo de elevación 8 y el ángulo de acimut qJ del tubo reflector catadióptrico (25);
    •
    un transmisor láser (5);
    •
    un aparato receptor (6) Elncargado de obtener la potencia Pr recibida
    proveniente del haz láser recibido (2); caracterizado por que dicho prc1cedimiento de seguimiento comprende aplicar periódicamente un algoritmo de seguimiento, dicho algoritmo de seguimiento comprendiendo:
    •
    La inicialización de una vmiable E, que representa el valor estimado del módulo al cuadrado del gradiente;
    •
    La iteración mientras l: > Emio(E> Emtn), siendo Eml., un valor predeterminado, los siguientes pasos:
    • La adquisión del valor local de la potencia recibida en la iteración n
    (8~.q>~), que asimismo, en las iteraciones del algoritmo de seguimiento, compr,ende:
    o adquirir, en la posición actual de la iteración n (8~,(p~), la potencia rec"lbida P~(8~.lp~);
    o actuar sobre! los motores de elevación y acimut del aparato de guiado (:3) para posicionar el tubo reflector catadióptrico
    (25) en las posiciones
    (8~ +h.,<p~),(8~ -h.,<p~),(8~.<p~ +h~) y (8~,lp~ -h,tp) Y adquirir para cada una de dichas posiciones la potencia recibida, siendo respectivamente P~(8~ + h9.lpi),P~(8i -h9 • .-p~),P;!(8i.lpi + h,,) Y P~(8~•.-p; --h.): siendo h9 y h" unos valores predetermin;3dos;
    • La estimación del vector gradiente de potencia VPi = (V";. V;) en la posición actual de la iteración n (8i.fPi> con respecto a la variación del ángulo de elevación 8 y de acimut .-p, realizándose, en las iteraciones del algoritmo de seguimiento, mediante diferencias
    centrales cumpliéndose: 1'; = (P~(8~ + h.,'P~) -P~(8~ -h••'Pm/(2 . h.).
    ,
    • La obtención, a partir de dicho vector gradiente de potencia, de las variaciones ~+1 6~+1y ct;+1 en el ángulo de elevación 8 y de acimut rp, respectivamente, que hay que realizar desde la posición actual en la iteración n (8~,tp~) para aproximarse al máximo de potencia en la si!;Juiente iteración n+1, realizándose, en las iteraciones del algt:>ritmo de seguimiento, según las siguientes
    ecuaciones: 5;+1 = h· V;.
    , 6;+1 = h· V;: siendo h un valor pn~determinado;
    •
    La actuación sobre los motores de elevación y acimut del aparato de guiado (3) para posicionar el tubo reflector catadióptrico (25) en la posición (8;! + 6;;+1. qJ~ + &;+1) ;
    •
    La actualización del valor estimado del módulo al cuadrado del gradiente E.
  8. 8.-Procedimiento de seguimiento según la reivindicación 7, donde las iteraciones del algoritmo de seguimiento se realizan mientras el número de iteraciones n no supere un número máximo de iteraciones n_MAX, y donde el procedimiento comprende, en caso de que el número de iteraciones supere el número máximo de iteraciones n_MAX, activar un estado de seguimiento fallido que indique el fallo en el seguimiento del haz láser.
  9. 9.-Procedimiento de seguimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 8, donde el algoritmo de seguimiento se aplica según un perlado de muestreo T fR' cumpliéndose T fA < O.5/ ls, siendo /'s la máxima frecuencia esperada en la variación de la posición del máximo de potencia ..
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US20020071160A1 (en) * 2000-10-16 2002-06-13 Andrew Pavelchek Establishment and maintenance of optical links between optical transceiver nodes in free-space optical communications networks
WO2004028045A1 (en) * 2002-09-18 2004-04-01 Incucomm, Inc. Control processor for use with a transceiver in an optical wireless network
US7120363B2 (en) * 2002-12-20 2006-10-10 Lightpointe Communications, Inc. Method and apparatus for maintaining optical alignment for free-space optical communication
US20060018663A1 (en) * 2003-05-30 2006-01-26 Omnilux, Inc. Acquisition of a wireless network node

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