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申请/专利权人：中国科学院国家天文台长春人造卫星观测站;吉林交通职业技术学院

摘要：激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，属于光学望远仪器技术领域，包括激光发射分系统、激光通信和测距接收分系统、大视场成像分系统以及望远镜跟踪转台；所有分系统的发射光学系统和望远镜都同光轴并联，放置在望远镜跟踪转台上，通过捕获跟踪处理单元控制望远镜跟踪转台工作。本发明可以对卫星、飞机等目标进行发现、识别、监视跟踪、测距和通信等功能，并且卫星激光通信具有安全、保密和实时的传输信息等多项功能。

主权项：1.激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，其特征是：包括激光发射分系统（1）、激光通信和测距接收分系统（2）、大视场成像分系统（3）以及望远镜跟踪转台（4）；所述激光发射分系统（1）包括高功率激光器（5）、高重频激光器（6）、调制器（7）以及光学望远镜（9）；所述高功率激光器（5）与高重频激光器（6）并列设置，高功率激光器（5）以及高重频激光器（6）的出射光路上依次设置有调制器（7）以及光学望远镜（9）；所述光学望远镜（9）设置在望远镜跟踪转台（4）上；所述激光通信和测距接收分系统（2）包括1米激光通信望远镜（10）、分光片Ⅰ（11）、分光片Ⅱ（12）、激光通信测距探测器（13）、激光通信接收探测器（14）、事件计时器（15）、调制解调器（16）、成像CCDⅠ（17）以及捕获跟踪处理单元（18）；所述1米激光通信望远镜（10）的出射光路上设置有分光片Ⅰ（11），所述分光片Ⅰ（11）的透射光路上设置有激光通信接收探测器（14），所述激光通信接收探测器（14）与调制解调器（16）通信连接；所述分光片Ⅰ（11）的反射光路上设置有分光片Ⅱ（12），所述分光片Ⅱ（12）的透射光路上设置有激光通信测距探测器（13），所述激光通信测距探测器（13）与事件计时器（15）通信连接；所述分光片Ⅱ（12）的反射光路上设置有成像CCDⅠ（17），所述成像CCDⅠ（17）与捕获跟踪处理单元（18）信号连接；所述大视场成像分系统（3）包括大视场光学系统（19）、分光片Ⅲ（20）、成像CCDⅡ（21）以及激光通信信标光探测器（22）；所述大视场光学系统（19）的出射光路上设置有分光片Ⅲ（20），所述分光片Ⅲ（20）的透射光路上设置有成像CCDⅡ（21），分光片Ⅲ（20）的反射光路上设置有激光通信信标光探测器（22），所述激光通信信标光探测器（22）与捕获跟踪处理单元（18）信号连接；所述高功率激光器（5）为波长532nm、脉冲能量30mJ的激光器；所述高重频激光器（6）为波长1064nm、传输速率1Mbps的激光器。

全文数据：激光通信测距兼大视场成像望远镜系统技术领域[0001]本发明属于光学望远仪器技术领域，特别是涉及到一种激光通信测距兼大视场成像望远系统。背景技术[0002]激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，主要分成激光通信、激光测距和大视场成像三部分功能。激光通信具有信息容量大、频带宽、抗电磁干扰能力强、保密性好等特点；激光测距应用脉冲激光测距距离远的特点；成像系统能够实现观测的目的。将三者结合的多功能一体化系统，搭载到望远镜平台能够提供现在望远镜系统的效率。因此激光通信测距兼大视场成像望远镜系统能够被广泛的应用到天文观测和星地通信领域。因此现有技术当中亟需要一种新型的技术方案来解决这一问题。发明内容[0003]本发明所要解决的技术问题是：提供一种激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，可以对卫星、飞机等目标进行发现、识别、监视跟踪）、测距和通信等功能，并且卫星激光通信具有安全、保密和实时的传输信息等多项功能。[0004]激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，其特征是:包括激光发射分系统、激光通信和测距接收分系统、大视场成像分系统以及望远镜跟踪转台；[0005]所述激光发射分系统包括高功率激光器、高重频激光器、调制器以及光学望远镜；所述高功率激光器与高重频激光器并列设置，高功率激光器以及高重频激光器的出射光路上依次设置有调制器和光学望远镜;所述光学望远镜设置在望远镜跟踪转台上；[0006]所述激光通信和测距接收分系统包括1米激光通信望远镜、分光片I、分光片n、激光通信测距探测器、激光通信接收探测器、事件计时器、调制解调器、成像CCDI以及捕获跟踪处理单元;所述1米激光通信望远镜的出射光路上设置有分光片I，所述分光片I的透射光路上设置有激光通信接收探测器，所述激光通信接收探测器与调制解调器通信连接;所述分光片I的反射光路上设置有分光片n，所述分光片n的透射光路上设置有激光通信测距探测器，所述激光通信测距探测器与事件计时器通信连接;所述分光片n的反射光路上设置有成像ccdi，所述成像CCDI与捕获跟踪处理单元信号连接；[0007]所述大视场成像分系统包括大视场光学系统、分光片m、成像ccdii以及激光通信信标光探测器;所述大视场光学系统的出射光路上设置有分光片m，所述分光片m的透射光路上设置有成像ccdn，分光片m的反射光路上设置有激光通信信标光探测器，所述激光通信信标光探测器与捕获跟踪处理单元信号连接。[0008]所述高功率激光器为波长532nm、脉冲能量30mJ的激光器。[0009]所述高重频激光器为波长1064nm、传输速率1Mbps的激光器。[0010]通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，可以对卫星、飞机等目标进行发现、识别、监视跟踪）、测距和通信等功能，并且上里激光通丨目具有安全、保密和实时的传输信息等多项功能。[0011]本发明的进一步有益效果在于：[0012]1、使光学望远系统功能不在单一，望远镜利用率得到了显著提高；[0013]2、通信和测距功能的复合有利于提高望远镜的跟踪和捕获能力；[0014]3、大视场光学系统的加入有利于望远镜光学观测能力。附图说明[0015]以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：[0016]图1为本发明激光通信测距兼大视场成像望远镜系统结构示意图。[0017]图2为本发明激光通信测距兼大视场成像望远镜系统工作流程示意图。[OOW]图中1-激光发射分系统、2-激光通信和测距接收分系统、3-大视场成像分系统、4-望远镜跟踪转台、5-高功率激光器、6-高重频激光器、7-调制器、9-光学望远镜、10-1米激光通信望远镜、11-分光片I、12-分光片n、13-激光通信测距探测器、14-激光通信接收探测器、15-事件计时器、16-调制解调器、17-成像CCDI、18-捕获跟踪处理单元、19-大视场光学系统、2〇_分光片m、21-成像CCDn、22-激光通信信标光探测器。具体实施方式[0019]激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，如图1所示，包括激光发射分系统1、激光通信和测距接收分系统2、大视场成像分系统3以及望远镜跟踪转台4;所有分系统的发射光学系统和望远镜都同光轴并联，放置在望远镜跟踪转台4上，通过捕获跟踪处理单元18控制望远镜跟踪转台4工作。[0020]所述激光发射分系统1包括高功率激光器5、高重频激光器6、调制器7以及光学望远镜9;激光通信信标光和激光测距激光可以共用一束高功率激光，高功率激光器5发射激光通过调制器7调制由光学望远镜9发射出去。通信激光发射激光由高重频激光器6发射激光由调制器7调制后由光学望远镜9直接发射出去，光学望远镜9的跟踪功能是由望远镜跟踪转台4完成的;高功率激光器5采用波长532nm脉冲能量30mJ的激光器；[0021]高重频激光器6波长1064nm传输速率1Mbps的激光调制速率。[0022]所述激光通信和测距接收分系统2包括1米激光通信望远镜10、分光片111、分光片n12、激光通信测距探测器13、激光通信接收探测器14、事件计时器15、调制解调器16、成像CCDI17以及捕获跟踪处理单元18;激光通信激光信号经1米激光通信望远镜10接收，通过分光片111和分光片II12分光由激光通信接收探测器14接收，最后由调制解调器16解调通信信息。激光测距激光信号经由1米激光通信望远镜10接收，通过分光片111和分光片n12分光由激光测距接收探测器13接收，在由事件计时器15进行数据处理。成像CCDI17是用来对目标进行光学成像，信息通过捕获跟踪处理单元18处理，控制望远镜跟踪转台4进行精密的捕获跟踪。[0023]所述大视场成像分系统3包括大视场光学系统19、分光片11120、成像CCDII21以及激光通信信标光探测器22;大视场成像系统3通过大视场光学系统19和成像CCDII21对目标进行粗跟踪，大范围的寻找目标；[0024]同时大视场光学系统19接收到的激光通信信标光激光经过分光片HI20分光，最后由激光通信信标光探测器22接收，[0025]将信标光信息传输给捕获跟踪处理单元18处理，控制望远镜跟踪转台4进行大视场的捕获跟踪。[0026]本发明的工作方式如图2所示，分成合作目标模式和非合作目标模式，[0027]合作目标模式:通过全球定位导航系统和国际空间目标组织的两行根数预报确定目标粗位置，利用大视场成像分系统3、捕获跟踪处理单元18和望远镜跟踪转台4实现大视场粗跟踪;然后发射激光通信信标光和激光测距激光，通过激光通信和测距接收分系统2接收测距和信标激光，[0028]然后通过事件计时器15处理测距信息实现激光测距，通过成像CCDI17接收信标激光，利用捕获跟踪处理单元18和望远镜跟踪转台4实现精跟踪;最后由激光发射分系统1发射通信激光，由激光通信和测距接收分系统2接收通信激光，然后通过调制解调器16解调通信信息实现激光通信。[0029]非合作目标模式:通过全球定位导航系统和国际空间目标组织的两行根数预报确定目标粗位置，利用大视场成像分系统3、捕获跟踪处理单元18和望远镜跟踪转台4实现大视场粗跟踪;然后由激光发射分系统1发射测距激光，通过激光通信和测距接收分系统2接收测距激光，然后通过事件计时器15处理测距信息实现激光测距。[0030]本发明通过对1米激光通信望远镜10的改造，采用激光发射分系统1、激光通信和测距接收分系统2、大视场成像分系统3和望远镜跟踪转台4,实现望远镜系统的多功能一体化，并且可以减少系统的光学口径，起到减轻体积、重量的作用。本发明与传统接收的本质区别在于，分系统全部采用激光载波的技术，避免了电磁的干扰;而且能够对非合作目标进行识别和测距，对合作目标进行识别、测距和通信。本发明是针对提高望远镜效率的需求，而设计研究的激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，能够实现望远镜的多功能化，同时也达到了减少光学口径，减轻体积质量的作用。

权利要求：1.激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，其特征是:包括激光发射分系统（1、激光通信和测距接收分系统2、大视场成像分系统⑶以及望远镜跟踪转台⑷；所述激光发射分系统（1包括高功率激光器5、高重频激光器6、调制器7以及光学望远镜9;所述高功率激光器5与高重频激光器6并列设置，高功率激光器5以及高重频激光器6的出射光路上依次设置有调制器7以及光学望远镜9;所述光学望远镜⑼设置在望远镜跟踪转台⑷上；所述激光通信和测距接收分系统⑵包括1米激光通信望远镜（1〇、分光片I11、分光片II12、激光通信测距探测器（13、激光通信接收探测器（14、事件计时器（15、调制解调器（16、成像CCDI17以及捕获跟踪处理单元（⑻；所述1米激光通信望远镜（10的出射光路上设置有分光片I11，所述分光片I11的透射光路上设置有激光通信接收探测器14，所述激光通信接收探测器14与调制解调器ie通信连接;所述分光片I11的反射光路上设置有分光片n12，所述分光片n12的透射光路上设置有激光通信测距探测器13，所述激光通信测距探测器（13与事件计时器（15通信连接;所述分光片n12的反射光路上设置有成像CCDI17，所述成像CCDI17与捕获跟踪处理单元18信号连接；所述大视场成像分系统3包括大视场光学系统（19、分光片HI20、成像CCDn21以及激光通信信标光探测器22;所述大视场光学系统（19的出射光路上设置有分光片m20，所述分光片m20的透射光路上设置有成像CCDn21，分光片m20的反射光路上设置有激光通信信标光探测器22，所述激光通信信标光探测器22与捕获跟踪处理单元18信号连接。2.根据权利要求1所述的激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，其特征是:所述高功率激光器5为波长532nm、脉冲能量30mJ的激光器。3.根据权利要求1所述的激光通信测距兼大视场成像望远镜系统，其特征是:所述高重频激光器⑹为波长1064nm、传输速率1Mbps的激光器。

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