作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室,陕西 西安 710048
3 陕西理工大学物理与电信工程学院,陕西 汉中 723001
4 西安理工大学自动化与信息工程学院通信工程系,陕西 西安 710048
针对无线光通信存在光束对准耗时长的问题,提出一种发射端采用图像跟踪,接收端采用二维反射镜控制的光束快速对准方法。依据几何光学理论计算了激光经二维反射镜后出射的扫描轨迹,并在无线光通信强度调制/直接检测系统上开展实验。实验结果表明:当通信距离为1.3 km时,光斑型心在x(y)方向的方差由跟踪前的12.5734 pixel2(5.1393 pixel2)降至跟踪后的2.2770 pixel2(1.3697 pixel2),探测器输出电信号的幅值为92.4 mV;当通信距离为10.3 km时,光斑型心在x(y)方向的方差由跟踪前的18.8653 pixel2(10.5290 pixel2)降至跟踪后的14.4970 pixel2(8.0287 pixel2),探测器输出电信号的幅值为74.4 mV。所提方法无需将控制信号由接收端回传至发射端,在快速建立下行链路的同时即可实现上行链路的建立。
光通信 光束扫描 捕获跟踪对准 二维反射镜 
中国激光
2022, 49(11): 1106001
作者单位
摘要
西安邮电大学 电子工程学院,西安 710121
针对水下无线激光通信中光斑易变形、易受湍流影响和易被遮挡的问题,采用均值漂移与无迹卡尔曼滤波器结合阈值判断的跟踪光斑算法,获取跟踪光斑实时位置坐标.分析得到光斑在被遮挡、变形和受湍流影响时,实际移动轨迹和跟踪移动轨迹的误差分别在 2.1%、4% 和1.2%左右,验证了算法的可行性.搭建接收机对准系统,利用跟踪光斑实时位置和中心位置的关系,控制接收机和发射机的实时对准.通过对比对准系统获得光斑的实际中心坐标和严格对准时光斑中心坐标之间的偏差,来反映系统的对准精度,实验结果发现接收机的运动角速度越大,对准精度越小.
水下无线光通信 跟踪对准 均值漂移 无迹卡尔曼滤波器 控制系统 Underwater wireless optical communication Tracking alignment Mean shift Unscented Kalman filter Control system 
光子学报
2020, 49(10): 1001002
作者单位
摘要
西安邮电大学 电子工程学院, 西安 710121
高速激光通信中接收机与光斑中心很难处于精对准状态,导致水下光通信链路难以稳定建立.首先采用蒙特卡洛仿真统计法分析激光光子在海水中传输的接收光强分布规律,再通过实验对接收端的光斑图像进行采样分析,利用曲线拟合得到接收器位置与接收光强的关系.仿真与实验结果表明:光束经过25 m的水下传输,接收光强分布仍近似为高斯分布.采用非线性估计算法(扩展卡尔曼滤波)与基本状态控制反馈理论,根据接收光强度估计接收器当前位置与最大光强处的距离,通过反馈算法实现接收端与光斑中心的主动跟踪对准.算法仿真结果显示,接收端对准误差在2 mm以下,稳定后接收效率超过98%.
水下无线光通信 跟踪对准 扩展卡尔曼滤波 状态反馈控制 高斯光束 Underwater wireless optical communication Tracking alignment Extended Kalman filter State feedback control Gaussian beam 
光子学报
2020, 49(4): 0406003

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