基于压缩感知接收机的自由空间光通信APT系统及方法

摘要

本发明涉及一种基于压缩感知接收机的自由空间光通信APT系统，包括APT系统和压缩感知接收机；其中，APT系统包括光学部分与伺服控制部分，APT系统的光学部分包括主镜、二次镜、精跟踪执行机构、分束器、脉冲幅度调制、第一会聚收光单元、光斑检测装置、发射器以及扩束准直透镜；APT系统的伺服控制部分包括粗跟踪控制器、粗跟踪执行机构、万向转台以及精跟踪回路控制器；压缩感知接收机包括发射器、成像透镜、空间光调制器模块、会聚收光模块、点探测器、加法器以及算法模块。

主权项

一种基于压缩感知接收机的自由空间光通信APT系统，其特征在于，包括APT系统和压缩感知接收机；其中，所述APT系统包括光学部分与伺服控制部分，所述APT系统的光学部分包括主镜（1）、二次镜（2）、精跟踪执行机构、分束器（4）、脉冲幅度调制（5）、第一会聚收光单元（8‑1）、光斑检测装置（9）、发射器（10）以及扩束准直透镜（11）；所述APT系统的伺服控制部分包括粗跟踪控制器（15）、粗跟踪执行机构、万向转台（17）以及精跟踪回路控制器（18）；所述压缩感知接收机包括发射器（10）、成像透镜（6）、空间光调制器模块、会聚收光模块、点探测器、加法器（13）以及算法模块（14）；所述APT系统的光学部分与压缩感知接收机均安装在所述万向转台（17）上，所述APT系统的伺服控制部分与光学部分中的元件配合，形成两个伺服环嵌套：低带宽的粗跟踪回路和高带宽的精跟踪回路；其中的粗跟踪回路包括光斑检测装置（9）、粗跟踪控制器（15）、粗跟踪执行机构和万向转台（17），精跟踪回路包括光斑检测装置（9）、精跟踪执行机构以及精跟踪回路控制器（18）；所述粗跟踪控制器（15）根据所述光斑检测装置（9）的检测结果，通过控制粗跟踪执行机构来控制所述万向转台（17）的转动；所述精跟踪回路控制器（18）根据所述光斑检测装置（9）的检测结果控制所述精跟踪执行机构的转动；目标信标光通过所述主镜（1）和二次镜（2）传播到所述精跟踪执行机构上，然后反射至所述分束器（4）上，所述分束器（4）将目标信标光分到两个方向，一路通过第一会聚收光单元（8‑1）进入所述光斑检测装置（9），另一路进入压缩感知接收机；目标信标光进入压缩感知接收机后，首先由所述成像透镜（6）将经过大气湍流退化后的点扩散函数成像传播到所述空间光调制器模块上，形成空间光强分布，然后通过在所述空间光调制器模块上加载二值随机测量矩阵以实现随机光强调制，经过调制后的目标信标光被分成多路，每一路的目标信标光依次经所述会聚收光模块聚光、经所述点探测器采集并转换成电信号；所述加法器（13）对所得到的各路电信号进行计算，将计算结果输入到所述算法模块（14），所述算法模块（14）利用压缩感知理论重建经扰动退化后的点扩散函数，实现点对点的自由空间光通信。