基于gps的无线激光通信终端间快速指向系统设计

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1、基于GPS的无线激光通信终端间快速指向系统设计朱廷华曹阳江金群叶钧马志豪孙钰伶重庆理工大学电气与电子工程学院为减少无线激光通信的捕获对准时间，快速建立激光通信链路，将全球定位系统(GPS)技术应用于无线激光通信的初始指向。激光通信终端双方接收GPS位置信息并发送至对端，通过坐标转换矩阵对GPS位置信息解算得到方位及俯仰角；依据解算得到的角度和自身姿态信息，进一步计算出需调整的旋转误差角度;通过控制二维转台旋转实现具有一定精度的快速指向。外场实验结果表明:GPS辅助指向系统通过控制转台指向误差在4.05°范围

2、Aj，可以实现无线激光通信链路的快速捕获和对准，且具有

3、较高的精度，验证了系统的有效性与实用性。关键词：无线激光通信;全球定位系统;坐标转换;捕获对准;收稿曰期:2017-10-25基金：W家自然科学基金资助项目(61205106)DesignoffastpointingsystembetweenwirelesslasercommunicationterminalsbasedonGPSZHUTing-huaCAOYangJIANGJin-qunYEJunIZhi-haoSUNYu-lingSchoolofE1ectricalandElectronicEngineering,ChongqingUniversityofT

4、echnology;Abstract：Inordertoreduceacquisitionandalignmenttimeofwirelesslasercommunication,fastlybuildlasercommunicationlink,globalpositioningsystem(GPS)technologyisappliedininitialpointingofwirelesslasercommunication.AzimuthangleandpitchanglesisobtainedbycalculatingGPSpositionalinfor

5、mationwithcoordinatetransformmatrixafterlasercommunicationterminalbothreceiveGPSpositionalinformationandsendtooppositeterminal,calculaterotationerrorangleneededtoadjustaccordingtothecalculatedanglesandtheattitudeinformation.Bycontrollingrotationoftwo-dimensionalturntabletorealizefast

6、pointingwithcertainprecision.OutfcildexperimentalresulthavecomfirmsthatGPS-aidedpointingsystembycontrollingtheturntableerrorwithin4.05°canrealizefastacquisitionofwirelesslasercommunicationlinksandalignmentandhashighprecision,andvalidityandpracticabilityofthissystemisverified.Keyword：

7、wirelesslasercommunication;globalpositioningsystem(GPS);coordinatetransformation;acquisitionandalignment;0引言无线激光通信设备是指一种点对点全双工的无线传输设备，以激光作为信息载体，以空气作为传输媒介，又叫自由空间光(freespaceoptical,ESO)通信或无线光通信，具有高带宽、无需频谱许可、保密性好等优点，目前已成为无线通信技术领域中最有潜力的通信方式之一0^1。但在FSO系统中，由于存在通信双方的距离，激光束窄、发散角小，加之背景光源的干扰，大

8、气衰减严重，大气信道随机性强等因素，延长了激光通信链路建立的时间mi。精准、快速的终端捕获、跟踪和对准(acquiring,pointing,tracking,APT)技术是通信链路建立及保持的关键。无线激光通信终端间为建立激光信号链路，需要双方先发射信标光，再进行指向、捕获和跟踪，通常由于无线激光通信终端的空间位置未知，因此，需要对信标光进行扫描，时间成本较大。目前，相关文献的捕获吋间的优化扫描算法仅适用于小范围的不确定区域，本文分析了全球定位系统(globalpositioningsystem,GPS）应用于无线激光通信初始指向的原理，给出了GPS辅助指向系

9、统的结构和误差控制方法，