專利名稱：星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及星間激光通信，特別是一種星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，主要用來進(jìn)行星間激光通信終端精密跟蹤性能的模擬測量。
背景技術(shù)：
星間激光通信中，光束的發(fā)散角非常小，通常在微弧度量級，傳輸距離又長，星間激光通信終端的對準(zhǔn)、捕獲和跟蹤的技術(shù)變得日益突出，不精確的光束跟瞄系統(tǒng)將導(dǎo)致接收端信號大量丟失和整個系統(tǒng)性能的嚴(yán)重衰退，因此跟蹤瞄準(zhǔn)是整個衛(wèi)星光通信系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)。在進(jìn)行飛行測試之前，一個非常重要的環(huán)節(jié)就是在地面對通信終端的動態(tài)性能進(jìn)行精密測量。
同時由于星間激光通信的兩個終端之間的距離非常遠(yuǎn)，為了減少能量在通信鏈路中的損失，都盡量使光束的發(fā)散角小，這就使通信終端的通光口徑都比較大。因此需要設(shè)計出大通光口徑的檢測設(shè)備來檢驗星間光通信中的通信終端。在先技術(shù)(參見云茂金等專利，申請?zhí)?00310108487.7，申請日2003年10月)中提出了利用兩個棱鏡同軸旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)光束在一個特定的圓錐內(nèi)的連續(xù)兩維掃描。其原理見圖1，主要的部件包括01-計算機；02-PID控制器；03-驅(qū)動電路；04、05-電機；06-傳動機構(gòu)；07、08-圓形棱鏡；09-數(shù)據(jù)庫；010、011-角度傳感器。
在先技術(shù)解決了光束在較大角度范圍內(nèi)的掃描問題，但由于自身結(jié)構(gòu)固有的機械設(shè)計的困難，其傳動機構(gòu)采用了蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動。由于星間光通信的要求，設(shè)備的通光口徑比較大，這就使該在先技術(shù)一般只能夠滿足毫弧度量級精度的角度標(biāo)定，要達(dá)到微弧度量級精度的難度非常大，即使能夠達(dá)到也需要很大的代價。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題在于克服上述在先技術(shù)的困難，提供一種星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，它可以對空間光通信終端的動靜態(tài)性能進(jìn)行微弧度量級的精密測量，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、加工便利、易于控制的特點。
本發(fā)明的設(shè)計思想如下本發(fā)明旋轉(zhuǎn)雙棱鏡的結(jié)構(gòu)見圖3，并且為了加工的方便，所使用兩個棱鏡的頂角相同。為了分析的方便，首先應(yīng)該建立坐標(biāo)系，以第一棱鏡的主截面為坐標(biāo)系的YOZ平面，并且其薄端指向Y軸的負(fù)方向；第二棱鏡的主截面在XOZ平面內(nèi)，薄端指向X軸的正方向。第一棱鏡繞X軸旋轉(zhuǎn)，第二棱鏡繞Y軸旋轉(zhuǎn)，規(guī)定逆時針方向為旋轉(zhuǎn)的正方向，轉(zhuǎn)動的角度分別為θ1，θ2。并假設(shè)入射光束的單位矢量為 其中，為入射光線矢量和X軸正方向(即第一棱鏡的棱方向)之間的夾角，θ為入射光線矢量在主截面內(nèi)的分量和Y軸正方向的夾角。根據(jù)矢量折射定理，可以推導(dǎo)出入射光束經(jīng)過第一棱鏡和經(jīng)過第二棱鏡后出射光線的單位矢量和兩個棱鏡旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系為 δ1=i1+sin-1(sinαn‾12-sin2i1-cosαsini1)-α;---(3)]]> δ2=i2+sin-1(sinαn‾22-sin2i2-cosαsini2)-α;---(5)]]>n12＝n2+(n2-1)ctg2；n22＝n2+(n2-1)ctg2′； (6)′＝cos-1(sincosθ11)； (7)θ12＝tg-1(ctg/sinθ11)；(8)i1=θ-π2-θ1;---(9)]]>θ11＝θ-δ1；(10)i2＝θ12+α-θ2；(11)
f＝cos-1(sincos(θ12-δ2))；(12)θf＝tg-1(ctg′/sin(θ12-δ2))。
(13)其中， ， 分別為入射光束經(jīng)第一棱鏡和第二棱鏡后的光線矢量，δ1為入射光線在第一棱鏡主截面內(nèi)分量的偏折角，δ2為從第一棱鏡的出射光線在第二棱鏡主截面內(nèi)分量的偏折角；n1和n2為等效折射率。′為入射光線矢量和Y軸正方向(即第二棱鏡的棱方向)之間的夾角，θ12為入射光線矢量在主截面內(nèi)分量和Z軸正方向的夾角，f和θf分別對應(yīng)出射光束的俯仰角(和坐標(biāo)系z軸正方向的夾角)和方位角(在yoz平面內(nèi)的投影和x軸正方向之間的夾角)。
本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案如下一種星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，包括平行光管、光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動傳動裝置，其特征在于所述的光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動傳動裝置的構(gòu)成是一計算機內(nèi)設(shè)有第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序和第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序，該計算機一方面依次通過第一驅(qū)動電路、第一步進(jìn)電機、第一轉(zhuǎn)動機構(gòu)帶動第一光學(xué)棱鏡旋轉(zhuǎn)；另一方面依次通過第二驅(qū)動電路、第二步進(jìn)電機、第二轉(zhuǎn)動機構(gòu)帶動第二光學(xué)棱鏡旋轉(zhuǎn)，所述的第一光學(xué)棱鏡和第二光學(xué)棱鏡的項角相等，其配置關(guān)系是當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)棱鏡的主截面為直角坐標(biāo)系的YOZ平面，薄端指向Y軸的負(fù)方向，被第一步進(jìn)電機驅(qū)動繞X軸旋轉(zhuǎn)；第二光學(xué)棱鏡的主截面在XOZ平面內(nèi)，薄端指向X軸的正方向，被第二步進(jìn)電機繞Y軸旋轉(zhuǎn)。
所述的步進(jìn)電機和轉(zhuǎn)動機構(gòu)是直接耦合的，所述的第一光學(xué)棱鏡和第二光學(xué)棱鏡均為正方形，邊長為500mm，鏡頂角均為2°。
利用所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端靜態(tài)測量的方法，其特征在于包括下列步驟第一步，安裝并調(diào)整待測終端，使平行光管光軸和待測終端的視軸相互對準(zhǔn)，這時待測終端跟蹤探測器上讀出的脫靶信號電壓為零；第二步，固定待測終端不動；第三步，控制第一光學(xué)棱鏡和第二光學(xué)棱鏡旋轉(zhuǎn)，使待測終端的接收光束產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)，這時入射光軸和終端的視軸就發(fā)生了偏差，達(dá)到規(guī)定的脫靶量(Δx，Δy)，同時記錄跟蹤探測器在水平和垂直方向的脫靶信號電壓(Ex和Ey)；第四步，根據(jù)第三步得到的結(jié)果繪制出跟蹤探測器的響應(yīng)曲線(Δx-Ex，Δy-Ey)，以確定跟蹤探測器的響應(yīng)曲線的線性區(qū)域，進(jìn)而可以選擇跟蹤探測器的工作范圍。
利用所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端動態(tài)測量的方法，其特征在于包括下列步驟①將所要求的軌跡信息，即出射光線的方位角θf和俯仰角f輸入計算機，由計算機根據(jù)下列算式進(jìn)行計算 δ1=i1+sin-1(sinαn‾12-sin2i1-cosαsini1)-α;---(3)]]> δ2=i2+sin-1(sinαn‾22-sin2i2-cosαsini2)-α;---(5)]]>n12＝n2+(n2-1)ctg2；n22＝n2+(n2-1)ctg2′；(6)′＝cos-1(sincosθ11)； (7)θ12＝tg-1(ctg/sinθ11)；(8)i1=θ-π2-θ1;---(9)]]>θ11＝θ-δ1； (10)i2＝θ12+α-θ2； (11)f＝cos-1(sin′cos(θ12-δ2))；(12)θf＝tg-1(ctg′/sin(θ12-δ2))。(13)求得第一光學(xué)棱鏡需要旋轉(zhuǎn)的角度θ1和第二光學(xué)棱鏡需要旋轉(zhuǎn)的角度θ2；②再根據(jù)步進(jìn)電機的步進(jìn)角α，計算出第一步進(jìn)電機需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n1＝θ1/α和第二步進(jìn)電機需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n2＝θ2/α；③最后由第一、第二驅(qū)動電路分別驅(qū)動第一、第二步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)n1，n2步，通過轉(zhuǎn)動機構(gòu)帶動第一光學(xué)棱鏡和第二光學(xué)棱鏡旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生所要求的掃描軌跡；④當(dāng)被測終端的終端跟蹤探測器檢測到入射光信號后，開始對入射光束進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，使光束的光軸和終端的視軸相互對準(zhǔn)，由計算機記錄跟蹤探測器輸出的脫靶信號電壓，這樣就可以檢測出終端的動態(tài)性能。
根據(jù)上述的結(jié)果可知當(dāng)入射光線確定后，通過旋轉(zhuǎn)兩個棱鏡就可以實現(xiàn)出射光束在一定范圍內(nèi)的掃描。
本發(fā)明的特點是對棱鏡旋轉(zhuǎn)的精度要求相對較低，當(dāng)棱鏡旋轉(zhuǎn)1角分時，光束的偏轉(zhuǎn)角變化在微弧度量級，能夠滿足星間激光通信終端的靜、動態(tài)性能的精度要求。實驗證明當(dāng)步進(jìn)電機的步長確定后，棱鏡的頂角越小，所能實現(xiàn)的定位精度就越高。如當(dāng)步長為1角分，轉(zhuǎn)動范圍為±2°，頂角為2度時，棱鏡轉(zhuǎn)角引起光束偏轉(zhuǎn)的最大角度變化率為0.21μrad/arc min，平均角度變化率為0.1μrad/arc min。轉(zhuǎn)動范圍為±6°，頂角為6度時，棱鏡轉(zhuǎn)角引起光束偏轉(zhuǎn)的最大角度變化率為1.95μrad/arc min，平均角度變化率為0.97μrad/arcmin。在實際應(yīng)用中，應(yīng)該根據(jù)要求，如角度變化范圍、測量精度以及生產(chǎn)成本等各方面綜合考慮來確定棱鏡的頂角大小，選擇合適步長的步進(jìn)電機和棱鏡的旋轉(zhuǎn)范圍。
本發(fā)明可對空間光通信終端的動靜態(tài)性能進(jìn)行微弧度量級的精密測量，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、加工便利、易于控制的特點。


圖1為在先技術(shù)的旋轉(zhuǎn)雙棱鏡光束掃描器的原理圖。
圖2為在先技術(shù)的旋轉(zhuǎn)雙棱鏡光束掃描器中兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡放置的示意圖。
圖3為本發(fā)明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置中兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡放置的示意圖。
圖4為本發(fā)明裝置測量星間激光通信終端高精度動靜態(tài)的光路結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1平行光管；2兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置；3待檢測的星間光通信終端，4為待檢測終端的跟蹤探測器。
圖5為兩棱鏡旋轉(zhuǎn)角和光束偏轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系圖。
圖6為本發(fā)明兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置的數(shù)字式控制機構(gòu)框圖，圖中21—第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序；22—第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序；23—第一驅(qū)動電路；24—第二驅(qū)動電路；25—第一步進(jìn)電機；26—第二步進(jìn)電機；27—第一轉(zhuǎn)動機構(gòu)；28—第二轉(zhuǎn)動機構(gòu)；29—第一光學(xué)棱鏡；210—第二光學(xué)棱鏡；211—計算機。
圖7、圖8、圖9分別為本發(fā)明兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置的機械結(jié)構(gòu)示意圖正視圖、右視圖和俯視圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
先請參閱圖3、圖4，圖3為本發(fā)明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置中兩個旋轉(zhuǎn)棱鏡放置的示意圖，圖4是本發(fā)裝置對明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測試的光路示意圖，由圖中可知，本發(fā)明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測試儀主要包括平行光管1；兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置2，而3是待檢測的星間激光通信終端，4是待檢測終端的跟蹤探測器。所使用的光學(xué)棱鏡均為正方形，邊長為500mm，棱鏡頂角均為2°，驅(qū)動機構(gòu)采用步進(jìn)電機，因此可以采用數(shù)字式開環(huán)控制，這就降低了自動控制環(huán)節(jié)的難度。圖6為本發(fā)明兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置的數(shù)字式控制機構(gòu)框圖。
向計算機211輸入要求位置的坐標(biāo)(x，y)，通過計算機211即可根據(jù)方程(1)-(11)式得到第一第二兩個棱鏡需要旋轉(zhuǎn)的角度θ1和θ2，再計算出第一步進(jìn)電機25、第二26需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n1和n2，然后由第一驅(qū)動電路23、第二驅(qū)動電路24驅(qū)動相應(yīng)步進(jìn)電機轉(zhuǎn)動，直到轉(zhuǎn)動完規(guī)定的步數(shù)，使棱鏡轉(zhuǎn)動到要求位置。
圖7、圖8、圖9分別為本發(fā)明兩個光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動和傳動裝置的機械結(jié)構(gòu)示意圖正視圖、右視圖和俯視圖。本發(fā)明采用步進(jìn)電機和棱鏡轉(zhuǎn)動軸之間直接耦合的結(jié)構(gòu)，大大的降低了機械傳動誤差。為了使本裝置的結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且保證經(jīng)過棱鏡的出射光束能夠照亮整個終端，在安裝時應(yīng)該使平行光管和雙棱鏡盡可能靠近，根據(jù)待測終端的尺寸和轉(zhuǎn)動范圍的大小，調(diào)整終端和雙棱鏡之間的距離。
利用本發(fā)明可以實現(xiàn)星間激光通信終端高精度靜態(tài)測試，終端的靜態(tài)測試主要是當(dāng)終端保持不動時對測試跟蹤探測器的脫靶量對脫靶信號電壓響應(yīng)性能。
利用本發(fā)明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端靜態(tài)測量的方法，包括下列步驟第一步，安裝并調(diào)整待測終端3，實現(xiàn)平行光管1光軸和待測終端3的視軸相互對準(zhǔn)，這時待測終端跟蹤探測器4上讀出的脫靶信號電壓為零；第二步，固定待測終端3不動；第三步，控制第一光學(xué)棱鏡29和第二光學(xué)棱鏡210旋轉(zhuǎn)，使待測終端3的接收光束產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)，這時入射光軸和終端3的視軸就發(fā)生了偏差，達(dá)到規(guī)定的脫靶量(Δx，Δy)，同時記錄跟蹤探測器4在水平和垂直方向的脫靶信號電壓(Ex和Ey)；第四步，根據(jù)第三步得到的結(jié)果繪制出跟蹤探測器4的響應(yīng)曲線(Δx-Ex，Δy-Ey)，以確定跟蹤探測器4的響應(yīng)曲線的線性區(qū)域，進(jìn)而可以選擇跟蹤探測器4的工作范圍。
跟蹤探測器4的響應(yīng)曲線反映了脫靶量和跟蹤探測器4輸出電壓信號之間的關(guān)系。通過跟蹤探測器的響應(yīng)曲線可以確定它的線性區(qū)域，進(jìn)而可以選擇跟蹤探測器的工作范圍，可為終端的跟蹤系統(tǒng)的進(jìn)一步設(shè)計提供依據(jù)。
除了能夠進(jìn)行靜態(tài)測試外，本發(fā)明還可用來檢測終端的動態(tài)性能，即要檢測待測終端3在跟蹤狀態(tài)下的剩余偏差，這個偏差信號可以通過跟蹤探測器4的剩余脫靶量來表示。平行光管1產(chǎn)生平行光，經(jīng)過雙棱鏡系統(tǒng)折射后，由被測終端3的跟蹤探測器4接收。
本發(fā)明星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端動態(tài)測量的方法，包括下列步驟①將所要求的軌跡信息，即出射光線的方位角θf和俯仰角f輸入計算機211，然后由計算機211根據(jù)上述算式1-12式進(jìn)行計算，求得第一光學(xué)棱鏡29需要旋轉(zhuǎn)的角度θ1和第二光學(xué)棱鏡210需要旋轉(zhuǎn)的角度θ2；②再根據(jù)步進(jìn)電機的步進(jìn)角α，計算出第一步進(jìn)電機25需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n1＝θ1/α和第二步進(jìn)電機26需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n2＝θ2/α；③最后由第一驅(qū)動電路23、第二驅(qū)動電路24分別驅(qū)動第一、第二步進(jìn)電機25、26)旋轉(zhuǎn)n1，n2步，通過第一、第二轉(zhuǎn)動機構(gòu)27、28帶動第一光學(xué)棱鏡29和第二光學(xué)棱鏡210旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生所要求的掃描軌跡；④當(dāng)被測終端3的終端跟蹤探測器4檢測到入射光信號后，開始對入射光束進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，使光束的光軸和終端的視軸相互對準(zhǔn)，由計算機211記錄跟蹤探測器4輸出的脫靶信號電壓，這樣就可以檢測出終端3的動態(tài)性能。
利用本發(fā)明可以很方便的設(shè)定終端不同的工作方式，并可檢測出不同模式下終端的動態(tài)性能。
實驗證明，本發(fā)明對棱鏡旋轉(zhuǎn)的精度要求相對較低，當(dāng)棱鏡旋轉(zhuǎn)1角分時，光束的偏轉(zhuǎn)角變化在微弧度量級，能夠滿足星間激光通信終端的靜、動態(tài)性能的精度要求。表1列出了對應(yīng)不同棱鏡頂角和旋轉(zhuǎn)范圍時棱鏡轉(zhuǎn)角的變化率，表1

圖5給出了出射光束和棱鏡旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系。從表中可以看出，當(dāng)步進(jìn)電機的步長確定后，棱鏡的頂角越小，所能實現(xiàn)的定位精度就越高。如當(dāng)步長為1角分，轉(zhuǎn)動范圍為±2°，頂角為2度時，棱鏡轉(zhuǎn)角引起光束偏轉(zhuǎn)的最大角度變化率為0.21μrad/arc min，平均角度變化率為0.1μrad/arc min。轉(zhuǎn)動范圍為±6°，頂角為6度時，棱鏡轉(zhuǎn)角引起光束偏轉(zhuǎn)的最大角度變化率為1.95μrad/arc min，平均角度變化率為0.97μrad/arc min。在實際應(yīng)用中，可根據(jù)要求，如角度變化范圍、測量精度以及生產(chǎn)成本等各方面綜合考慮來確定棱鏡的頂角大小，選擇合適步長的步進(jìn)電機和棱鏡的旋轉(zhuǎn)范圍。
本發(fā)明能對空間光通信終端的動靜態(tài)性進(jìn)行微弧度量級的精密測量，與已有技術(shù)相比，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、加工便利、易于控制的特點。
權(quán)利要求
1.一種星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，包括平行光管(1)、光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動傳動裝置(2)，其特征在于所述的光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動傳動裝置(2)的構(gòu)成是一計算機(211)內(nèi)設(shè)有第一數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(21)和第二數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(22)程序，該計算機(211)一方面依次通過第一驅(qū)動電路(23)、第一步進(jìn)電機(25)、第一轉(zhuǎn)動機構(gòu)(27)帶動第一光學(xué)棱鏡(29)旋轉(zhuǎn)；另一方面依次通過第二驅(qū)動電路(24)、第二步進(jìn)電機(26)、第二轉(zhuǎn)動機構(gòu)(28)帶動第二光學(xué)棱鏡(210)旋轉(zhuǎn)，所述的第一光學(xué)棱鏡(29)和第二光學(xué)棱鏡(210)的頂角相等，其配置關(guān)系是當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)棱鏡(9)的主截面為直角坐標(biāo)系的YOZ平面，薄端指向Y軸的負(fù)方向，被第一步進(jìn)電機(27)驅(qū)動繞X軸旋轉(zhuǎn)；第二光學(xué)棱鏡(210)的主截面在XOZ平面內(nèi)，薄端指向X軸的正方向，被第二步進(jìn)電機(28)繞Y軸旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，其特征在于所述的第一光學(xué)棱鏡(29)和第二光學(xué)棱鏡(210)均為正方形，邊長為500mm，鏡頂角均為2°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，其特征在于所述的步進(jìn)電機和轉(zhuǎn)動機構(gòu)是直接耦合的。
4.利用權(quán)利要求1所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端靜態(tài)測量的方法，其特征在于包括下列步驟第一步，安裝并調(diào)整待測終端(3)，使平行光管(1)光軸和待測終端(3)的視軸相互對準(zhǔn)，這時待測終端跟蹤探測器(4)上讀出的脫靶信號電壓為零；第二步，固定待測終端(3)不動；第三步，控制第一光學(xué)棱鏡(29)和第二光學(xué)棱鏡(210)旋轉(zhuǎn)，使待測終端(3)的接收光束產(chǎn)生一定的偏轉(zhuǎn)，這時入射光軸和終端(3)的視軸就發(fā)生了偏差，達(dá)到規(guī)定的脫靶量(Δx，Δy)，同時記錄跟蹤探測器(4)在水平和垂直方向的脫靶信號電壓(Ex和Ey)；第四步，根據(jù)第三步得到的結(jié)果繪制出跟蹤探測器(4)的響應(yīng)曲線(Δx-Ex，Δy-Ey)，以確定跟蹤探測器(4)的響應(yīng)曲線的線性區(qū)域，進(jìn)而可以選擇跟蹤探測器(4)的工作范圍。
5.利用權(quán)利要求1所述的星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置對星間激光通信終端動態(tài)測量的方法，其特征在于包括下列步驟①將所要求的軌跡信息，即出射光線的方位角θf和俯仰角f輸入計算機(211)，然后由計算機(211)根據(jù)下列算式進(jìn)行計算 δ1=i1+sin-1(sinαn‾12-sin2i1-cosαsini1)-α;---(3)]]> δ2=i2+sin-1(sinαn‾22-sin2i2-cosαsini2)-α;---(5)]]>n12＝n2+(n2-1)ctg2；n22＝n2+(n2-1)ctg2′； (6)′＝cos-1(sincosθ11)；(7)θ12＝tg-1(ctg/sinθ11)； (8)i1=θ-π2-θ1;---(9)]]>θ11＝θ-δ1； (10)i2＝θ12+α-θ2； (11)f＝cos-1(sin′cos(θ12-δ2))； (12)θf＝tg-1(ctg′/sin(θ12-δ2))。
(13)求得第一光學(xué)棱鏡(29)需要旋轉(zhuǎn)的角度θ1和第二光學(xué)棱鏡(210)需要旋轉(zhuǎn)的角度θ2；②再根據(jù)步進(jìn)電機的步進(jìn)角α，計算出第一步進(jìn)電機(25)需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n1＝θ1/α和第二步進(jìn)電機(26)需要旋轉(zhuǎn)的步數(shù)n2＝θ2/α；③最后由第一、第二驅(qū)動電路(23、24)分別驅(qū)動第一、第二步進(jìn)電機(25、26)旋轉(zhuǎn)n1，n2步，通過轉(zhuǎn)動機構(gòu)(27、28)帶動第一光學(xué)棱鏡(29)和第二光學(xué)棱鏡(210)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生所要求的掃描軌跡；④當(dāng)被測終端(3)的終端跟蹤探測器(4)檢測到入射光信號后，開始對入射光束進(jìn)行閉環(huán)跟蹤，使光束的光軸和終端的視軸相互對準(zhǔn)，由計算機(211)記錄跟蹤探測器(4)輸出的脫靶信號電壓，這樣就可以檢測出終端(3)的動態(tài)性能。
全文摘要
一種星間激光通信終端高精度動靜態(tài)測量裝置，包括平行光管、光學(xué)棱鏡以及驅(qū)動傳動裝置，最主要的特點是第一光學(xué)棱鏡和第二光學(xué)棱鏡的頂角相等，其配置關(guān)系是當(dāng)?shù)谝还鈱W(xué)棱鏡的主截面為直角坐標(biāo)系的YOZ平面，薄端指向Y軸的負(fù)方向，被第一步進(jìn)電機驅(qū)動繞X軸旋轉(zhuǎn)；第二光學(xué)棱鏡的主截面在XOZ平面內(nèi)，薄端指向X軸的正方向，被第二步進(jìn)電機繞Y軸旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能對空間激光通信終端的動靜態(tài)性進(jìn)行微弧度量級的精密測量，具有精度高、結(jié)構(gòu)簡單、加工便利、易于控制的特點。
文檔編號G02B17/04GK1584656SQ20041002498
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月8日
發(fā)明者孫建鋒, 劉立人, 云茂金, 萬玲玉, 張明麗, 許楠 申請人:中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機械研究所