專利名稱：衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衛(wèi)星光通信裝置，具體涉及衛(wèi)星光通信裝置中的提前瞄準(zhǔn)補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
衛(wèi)星間光通信中信號傳輸?shù)木嚯x很遠(yuǎn)，使得傳輸?shù)某谠r(shí)間較長。當(dāng)考慮兩顆衛(wèi)星間在相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，發(fā)射端必須將光束實(shí)際瞄準(zhǔn)到接收端的“前方”以便接收端進(jìn)行信號接收。也就是說，發(fā)送端在瞄準(zhǔn)時(shí)必須要考慮到在光束傳輸弛豫時(shí)間內(nèi)所發(fā)生的兩星間的附加移動(dòng)，以對準(zhǔn)到預(yù)計(jì)的角位置。通常稱這一瞄準(zhǔn)過程為提前瞄準(zhǔn)?，F(xiàn)有的進(jìn)行提前瞄準(zhǔn)的角度補(bǔ)償裝置的原理是根據(jù)獲得的進(jìn)行通信的兩顆衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)，預(yù)測出當(dāng)前時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度量值，并通過一定的控制算法和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)償。但其執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)相應(yīng)的速度慢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)相應(yīng)的速度慢的缺點(diǎn)。它由運(yùn)算處理器1、驅(qū)動(dòng)控制器2、瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3和角度傳感器4組成，能夠通過衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度量值的運(yùn)算處理器1的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器2的一個(gè)輸入端，驅(qū)動(dòng)控制器2的輸出端連接瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的輸入端，角度傳感器4設(shè)置在瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3上以實(shí)時(shí)測量其旋轉(zhuǎn)角度，角度傳感器4的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器2的另一個(gè)輸入端以實(shí)現(xiàn)角度反饋，瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3由一號壓電陶瓷柱3-1、二號壓電陶瓷柱3-2、工作臺體3-3、工作臺面3-4和柔性鉸鏈3-5組成，工作臺面3-4設(shè)置在工作臺體3-3的上方，柔性鉸鏈3-5固定在工作臺面3-4下表面的邊緣和工作臺體3-3上表面的邊緣上，一號壓電陶瓷柱3-1、二號壓電陶瓷柱3-2設(shè)置在工作臺體3-3內(nèi)，一號壓電陶瓷柱3-1和二號壓電陶瓷柱3-2的上端面頂在工作臺面3-4的下表面上，柔性鉸鏈3-5設(shè)置在一號壓電陶瓷柱3-1和二號壓電陶瓷柱3-2的側(cè)方并與二者的距離相等。本發(fā)明工作時(shí)，用于傳輸光信號的裝置設(shè)置于工作臺面3-4的上表面上，運(yùn)算處理器1根據(jù)軌道數(shù)據(jù)推算出當(dāng)前時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度，并發(fā)送到驅(qū)動(dòng)控制器2，驅(qū)動(dòng)控制器2驅(qū)動(dòng)一號壓電陶瓷柱3-1和二號壓電陶瓷柱3-2伸縮，頂動(dòng)工作臺面3-4繞柔性鉸鏈3-5發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，角度傳感器4用于實(shí)現(xiàn)工作臺面3-4轉(zhuǎn)動(dòng)角度的反饋，從而完成提前瞄準(zhǔn)。本發(fā)明的瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3僅由兩個(gè)壓電陶瓷柱、工作臺體、工作臺面和柔性鉸鏈組成，結(jié)構(gòu)非常簡單，驅(qū)動(dòng)方式也簡單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)得速度快，克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。本發(fā)明可以應(yīng)用到各種光通信終端，如低軌道衛(wèi)星(LEO)光通信終端，同步軌道衛(wèi)星(GEO)光通信終端以及地面光通信終端等。通過衛(wèi)星平臺獲取兩顆衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)，可以推算出每一時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度，針對衛(wèi)星運(yùn)行的不同階段實(shí)時(shí)進(jìn)行提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償，驅(qū)動(dòng)控制器的控制頻率100Hz以上，精度可以在2μrad以內(nèi)，能夠滿足對激光鏈路穩(wěn)定跟蹤的要求。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實(shí)施方式一中瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是實(shí)施方式二中驅(qū)動(dòng)控制器2的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是實(shí)施方式三的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是圖2的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1、圖2和圖5具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式由運(yùn)算處理器1、驅(qū)動(dòng)控制器2、瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3和角度傳感器4組成，能夠通過衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度量值的運(yùn)算處理器1的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器2的一個(gè)輸入端，驅(qū)動(dòng)控制器2的輸出端連接瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3的輸入端，角度傳感器4設(shè)置在瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3上以實(shí)時(shí)測量其旋轉(zhuǎn)角度，角度傳感器4的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器2的另一個(gè)輸入端以實(shí)現(xiàn)角度反饋，瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)3由一號壓電陶瓷柱3-1、二號壓電陶瓷柱3-2、工作臺體3-3、工作臺面3-4和柔性鉸鏈3-5組成，工作臺面3-4設(shè)置在工作臺體3-3的上方，柔性鉸鏈3-5固定在工作臺面3-4下表面的邊緣和工作臺體3-3上表面的邊緣上，一號壓電陶瓷柱3-1、二號壓電陶瓷柱3-2設(shè)置在工作臺體3-3內(nèi)，一號壓電陶瓷柱3-1和二號壓電陶瓷柱3-2的上端面頂在工作臺面3-4的下表面上，柔性鉸鏈3-5設(shè)置在一號壓電陶瓷柱3-1和二號壓電陶瓷柱3-2的側(cè)方并與二者的距離相等。
具體實(shí)施方式
二下面結(jié)合圖3具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是角度傳感器4由一號微位移傳感器4-1和二號微位移傳感器4-2組成，一號微位移傳感器4-1和二號微位移傳感器4-2都選用電阻應(yīng)變式傳感器并分別內(nèi)置于一號壓電陶瓷柱3-1、二號壓電陶瓷柱3-2中，所述驅(qū)動(dòng)控制器2由相同結(jié)構(gòu)的一號驅(qū)動(dòng)控制電路2-1和二號驅(qū)動(dòng)控制電路2-2組成，一號驅(qū)動(dòng)控制電路2-1的一個(gè)輸入端連接運(yùn)算處理器1的一個(gè)輸出端，一號驅(qū)動(dòng)控制電路2-1的另一個(gè)輸入端連接一號微位移傳感器4-1的輸出端，二號驅(qū)動(dòng)控制電路2-2的一個(gè)輸入端連接運(yùn)算處理器1的另一個(gè)輸出端，二號驅(qū)動(dòng)控制電路2-2的另一個(gè)輸入端連接二號微位移傳感器4-2的輸出端，本實(shí)施方式中選用德國的PI P841.20型壓電陶瓷，即內(nèi)置有電阻應(yīng)變式傳感器。當(dāng)任意一個(gè)壓電陶瓷柱輸出位移時(shí)，都將使工作臺面3-4發(fā)生一個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)，兩個(gè)方向的偏轉(zhuǎn)相互獨(dú)立，并且偏轉(zhuǎn)量都能分別由兩個(gè)微位移傳感器采集和換算。
具體實(shí)施方式
三下面結(jié)合圖4具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式與實(shí)施方式二的不同點(diǎn)是一號驅(qū)動(dòng)控制電路2-1由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C、集成運(yùn)算放大器U1A和集成運(yùn)算放大器U2B組成，電阻R1的一端連接運(yùn)算處理器1的一個(gè)輸出端，電阻R1的另一端連接電阻R4的一端和集成運(yùn)算放大器U1A的反向輸入端，集成運(yùn)算放大器U1A的同向輸入端連接電阻R3的一端和電阻R2的一端，電阻R3的另一端接地，電阻R2的另一端連接一號微位移傳感器4-1的輸出端，集成運(yùn)算放大器U1A的輸出端通過電阻R5連接集成運(yùn)算放大器U2B的同向輸入端，集成運(yùn)算放大器U2B的反向輸入端連接電阻R6的一端和電容C的一端，電阻R6的另一端接地，電容C的另一端連接集成運(yùn)算放大器U2B的輸出端和一號壓電陶瓷柱3-1。本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)控制電路采用PID閉環(huán)控制，采用運(yùn)算放大器完成比例及積分計(jì)算，使動(dòng)態(tài)響應(yīng)快速、精確。
權(quán)利要求
1.衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置，它由運(yùn)算處理器(1)、驅(qū)動(dòng)控制器(2)、瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)和角度傳感器(4)組成，能夠通過衛(wèi)星的軌道數(shù)據(jù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻的提前瞄準(zhǔn)角度量值的運(yùn)算處理器(1)的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器(2)的一個(gè)輸入端，驅(qū)動(dòng)控制器(2)的輸出端連接瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)的輸入端，角度傳感器(4)設(shè)置在瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)上以實(shí)時(shí)測量其旋轉(zhuǎn)角度，角度傳感器(4)的輸出端連接驅(qū)動(dòng)控制器(2)的另一個(gè)輸入端以實(shí)現(xiàn)角度反饋，其特征在于瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)由一號壓電陶瓷柱(3-1)、二號壓電陶瓷柱(3-2)、工作臺體(3-3)、工作臺面(3-4)和柔性鉸鏈(3-5)組成，工作臺面(3-4)設(shè)置在工作臺體(3-3)的上方，柔性鉸鏈(3-5)固定在工作臺面(3-4)下表面的邊緣和工作臺體(3-3)上表面的邊緣上，一號壓電陶瓷柱(3-1)、二號壓電陶瓷柱(3-2)設(shè)置在工作臺體(3-3)內(nèi)，一號壓電陶瓷柱(3-1)和二號壓電陶瓷柱(3-2)的上端面頂在工作臺面(3-4)的下表面上，柔性鉸鏈(3-5)設(shè)置在一號壓電陶瓷柱(3-1)和二號壓電陶瓷柱(3-2)的側(cè)方并與二者的距離相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置，其特征在于角度傳感器(4)由一號微位移傳感器(4-1)和二號微位移傳感器(4-2)組成，一號微位移傳感器(4-1)和二號微位移傳感器(4-2)都選用電阻應(yīng)變式傳感器并分別內(nèi)置于一號壓電陶瓷柱(3-1)、二號壓電陶瓷柱(3-2)中，所述驅(qū)動(dòng)控制器(2)由相同結(jié)構(gòu)的一號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-1)和二號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-2)組成，一號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-1)的一個(gè)輸入端連接運(yùn)算處理器(1)的一個(gè)輸出端，一號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-1)的另一個(gè)輸入端連接一號微位移傳感器(4-1)的輸出端，二號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-2)的一個(gè)輸入端連接運(yùn)算處理器(1)的另一個(gè)輸出端，二號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-2)的另一個(gè)輸入端連接二號微位移傳感器(4-2)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置，其特征在于一號驅(qū)動(dòng)控制電路(2-1)由電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C、集成運(yùn)算放大器U1A和集成運(yùn)算放大器U2B組成，電阻R1的一端連接運(yùn)算處理器1的一個(gè)輸出端，電阻R1的另一端連接電阻R4的一端和集成運(yùn)算放大器U1A的反向輸入端，集成運(yùn)算放大器U1A的同向輸入端連接電阻R3的一端和電阻R2的一端，電阻R3的另一端接地，電阻R2的另一端連接一號微位移傳感器(4-1)的輸出端，集成運(yùn)算放大器U1A的輸出端通過電阻R5連接集成運(yùn)算放大器U2B的同向輸入端，集成運(yùn)算放大器U2B的反向輸入端連接電阻R6的一端和電容C的一端，電阻R6的另一端接地，電容C的另一端連接集成運(yùn)算放大器U2B的輸出端和一號壓電陶瓷柱(3-1)。
全文摘要
衛(wèi)星光通信高精度提前瞄準(zhǔn)角度補(bǔ)償裝置，它涉及衛(wèi)星光通信裝置中的提前瞄準(zhǔn)補(bǔ)償裝置。它克服了現(xiàn)有技術(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比較復(fù)雜，動(dòng)態(tài)相應(yīng)的速度慢的缺點(diǎn)。它由運(yùn)算處理器(1)、驅(qū)動(dòng)控制器(2)、瞄準(zhǔn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)(3)和角度傳感器(4)組成，(1)的輸出端連接(2)的一個(gè)輸入端，(2)的輸出端連接(3)的輸入端，(4)設(shè)置在(3)上，(4)的輸出端連接(2)的另一個(gè)輸入端，(3)由一號壓電陶瓷柱(3－1)、二號壓電陶瓷柱(3－2)、工作臺體(3－3)、工作臺面(3－4)和柔性鉸鏈(3－5)組成，(3－5)固定在(3－4)下表面的邊緣和(3－3)上表面的邊緣上，(3－1)、(3－2)設(shè)置在(3－3)內(nèi)，(3－1)和(3－2)的上端面頂在(3－4)的下表面上，(3－5)設(shè)置在(3－1)和(3－2)的側(cè)方并與二者的距離相等。
文檔編號H04B10/118GK1838569SQ200610009979
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者譚立英, 馬晶, 于思源, 韓琦琦 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)