本實用新型涉及光通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自由空間光通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前隨著計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代化制造設(shè)備的無線控制成為了一個重要的研究方向。而自由空間光通信在軍事和民用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。自由空間光通信光路的對準(zhǔn)是系統(tǒng)中重要的一環(huán)。如何對自由空間光通信設(shè)備進(jìn)行光路對準(zhǔn)是其中必須解決的一個問題。

傳統(tǒng)的光路對準(zhǔn)采取手動調(diào)整或通過外接一個手持終端來控制。但是這些對準(zhǔn)方式精度不高，效率低，不便攜。

而目前各類平板電腦、智能手機(jī)使用便捷，可以通過WiFi，GPRS，4G等多種移動網(wǎng)絡(luò)通信。因此，它們越來越廣泛地被作為一種控制設(shè)備應(yīng)用在自由空間光通信控制系統(tǒng)中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本實用新型要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有技術(shù)中自由空間光通信設(shè)備在光路對準(zhǔn)中采取手動調(diào)整或通過外接一個手持終端來控制，對準(zhǔn)精度不高，效率低，受設(shè)備所處空間影響大，不夠靈活便攜的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種自由空間光通信系統(tǒng)，包括自由空間光通信設(shè)備、WIFI處理器和監(jiān)控裝置，所述自由空間光通信設(shè)備通過所述WIFI處理器與所述監(jiān)控裝置連接，以通過所述WIFI處理器與所述監(jiān)控裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使所述監(jiān)控裝置發(fā)送反 饋控制信號對所述自由空間光通信設(shè)備的光路進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)本端的所述自由空間光通信設(shè)備與遠(yuǎn)端的所述自由空間光通信設(shè)備的光路的對準(zhǔn)。

其中，所述自由空間光通信設(shè)備包括光學(xué)天線、光收發(fā)器和微處理器，所述光學(xué)天線與所述光收發(fā)器連接，用于獲取光信號并發(fā)送至所述光收發(fā)器并接收所述光收發(fā)器發(fā)送的反饋控制信號并發(fā)射光信號；所述光收發(fā)器與所述微處器理連接，用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至所述微處理器并接收所述微處理器發(fā)送的反饋控制信號；所述微處理器與所述WIFI處理器連接，用于對電信號進(jìn)行處理獲得光信息數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述WIFI處理器并接收所述WIFI處理器發(fā)送的反饋控制信號。

其中，所述光學(xué)天線包括發(fā)射天線和接收天線。

其中，所述自由空間光通信設(shè)備還包括跟蹤器，所述跟蹤器與所述微處理器連接，用于接收所述微處理器發(fā)送的信號并根據(jù)信號對所述光學(xué)天線的發(fā)射和接收的光信號的方向進(jìn)行調(diào)整。

其中，所述監(jiān)控裝置包括步進(jìn)電機(jī)控制器和WIFI配置器，所述步進(jìn)電機(jī)控制器用于對搭載所述光學(xué)天線的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制；所述WIFI配置器用于對所述WIFI處理器產(chǎn)生WIFI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置。

其中，所述監(jiān)控裝置還包括光功率顯示器，所述光功率顯示器用于實時顯示本端的所述自由空間光通信設(shè)備和遠(yuǎn)端的所述自由空間光通信設(shè)備的接收光功率

(三)有益效果

本實用新型的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點：自由空間光通信設(shè)備通過WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控裝置傳遞信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，監(jiān)控裝置根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信號對自由空間光通信設(shè)備的實時收發(fā)的光信號的光路進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)本端的自由空間光通信設(shè)備與遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備之間的光路對準(zhǔn)。監(jiān)控裝置可使用手機(jī)、計算機(jī)等方便攜帶和移動的終端設(shè)備，WIFI處理器產(chǎn)生WIFI網(wǎng)絡(luò)信號 穩(wěn)定不受空間地域限制，不受自由空間光通信設(shè)備空間位置的限制，對自由空間光通信設(shè)備的收發(fā)光路進(jìn)行智能化及自動化的檢測與監(jiān)控，能夠及時對光路進(jìn)行對準(zhǔn)，操作簡單耗時短，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中自由空間光通信系統(tǒng)存在的對準(zhǔn)精度不高，效率低，不便攜等缺陷。

除了上面所描述的本實用新型解決的技術(shù)問題、構(gòu)成的技術(shù)方案的技術(shù)特征以及有這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點之外，本實用新型的其他技術(shù)特征及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖作出進(jìn)一步說明。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例自由空間光通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型實施例自由空間光通信系統(tǒng)的監(jiān)控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：光學(xué)天線；2：發(fā)射天線；3：接收天線；4：光收發(fā)器；5：微處理器；6：跟蹤器；7：WIFI處理器；8：監(jiān)控裝置；81：步進(jìn)電機(jī)控制器；82：WIFI配置器；83：光功率顯示器；101：自動跟蹤；102：手動調(diào)節(jié)；103：電機(jī)復(fù)位；201：微步；202：小步；203：中步；204：大步；301：本端接收；302：遠(yuǎn)端接收。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是 固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

此外，在本實用新型的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上，“若干個”、“若干根”、“若干組”的含義是一個或一個以上。

如圖1所示，本實用新型實施例提供的自由空間光通信系統(tǒng)，包括自由空間光通信設(shè)備、WIFI處理器7和監(jiān)控裝置8，自由空間光通信設(shè)備通過WIFI處理器7與監(jiān)控裝置8連接，以通過WIFI處理器7與監(jiān)控裝置8進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，使監(jiān)控裝置8發(fā)送反饋控制信號對自由空間光通信設(shè)備的光路進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)本端的自由空間光通信設(shè)備與遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備的光路的對準(zhǔn)。

自由空間光通信設(shè)備通過WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控裝置傳遞信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，監(jiān)控裝置根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信號對自由空間光通信設(shè)備的實時收發(fā)的光信號的光路進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)本端的自由空間光通信設(shè)備與遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備之間的光路對準(zhǔn)。監(jiān)控裝置可使用手機(jī)、計算機(jī)等方便攜帶和移動的終端設(shè)備，WIFI處理器產(chǎn)生WIFI網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定不受空間地域限制，不受自由空間光通信設(shè)備空間位置的限制，對自由空間光通信設(shè)備的收發(fā)光路進(jìn)行智能化及自動化的檢測與監(jiān)控，能夠及時對光路進(jìn)行對準(zhǔn)，操作簡單耗時短，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中自由空間光通信系統(tǒng)存在的對準(zhǔn)精度不高，效率低，不便攜等缺陷。

其中，自由空間光通信設(shè)備包括光學(xué)天線1、光收發(fā)器4和微處理器5，光學(xué)天線1與光收發(fā)器4連接，用于獲取光信號并發(fā)送至光收發(fā)器4并接收光收發(fā)器4發(fā)送的反饋控制信號并發(fā)射光信號；光收發(fā)器4與微處器理5連接，用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號發(fā)送至微處理器5并接收微處理器4發(fā)送的反饋控制信號；微處理器4與WIFI處理器7連 接，用于對電信號進(jìn)行處理獲得光信息數(shù)據(jù)并發(fā)送至WIFI處理器7并接收WIFI處理器7發(fā)送的反饋控制信號。光收發(fā)器將由光學(xué)天線處接收到的光信號轉(zhuǎn)換成電信號傳輸?shù)轿⑻幚砥髦?，微處理器對電信號進(jìn)行處理，然后將處理形成光功率等數(shù)據(jù)信息通過WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)傳遞給監(jiān)控裝置；監(jiān)控裝置根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信息生成對光學(xué)天線收發(fā)光信號的路徑控制的反饋控制信號，反饋控制信號再次通過WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)傳輸至微處理器中，微處理器接收反饋控制信號并控制自由空間光通信設(shè)備對光路進(jìn)行調(diào)整。

具體的，光學(xué)天線1包括發(fā)射天線2和接收天線3。發(fā)射天線用于擴(kuò)束準(zhǔn)直，將光信號光束的發(fā)散角壓縮，在長距離傳輸時使光信號的能量更集中。接收天線用于增大接收面積，減少背景光的干擾，壓縮接收視野，增強(qiáng)接收到的光信號的能量，使接受信號更加精準(zhǔn)，并將接收到的光信號耦合到光收發(fā)器中。

進(jìn)一步的，自由空間光通信設(shè)備還包括跟蹤器6，跟蹤器6與微處理器5連接，用于接收微處理器5發(fā)送的信號并根據(jù)信號對光學(xué)天線1的發(fā)射和接收的光信號的方向進(jìn)行調(diào)整。跟蹤器與微處理器相連接，跟蹤器通過接收微處理器的命令對光學(xué)天線的發(fā)射和接收的光信號的光路進(jìn)行調(diào)整，用于對本端與遠(yuǎn)端的自由空間光工信設(shè)備的光路的對準(zhǔn)。跟蹤器的工作過程包括手動調(diào)整和自動跟蹤兩個部分，對于手動調(diào)整是指通過手動控制監(jiān)控裝置從而控制跟蹤器對自由空間光通信設(shè)備進(jìn)行微調(diào)；對于自動跟蹤，跟蹤器的探測器通過接收到的光信息獲取光斑的位置，將位置信息傳遞給微處理器，微處理器輸出反饋信號控制光路矯正單元對光軸進(jìn)行調(diào)節(jié)，在自動跟蹤過程中這個過程會一直持續(xù)進(jìn)行，直到光斑中心位置達(dá)到理想位置，跟蹤器將對準(zhǔn)信號傳遞給微處理器，完成光路對準(zhǔn)。

其中，如圖2所示，監(jiān)控裝置8包括步進(jìn)電機(jī)控制器81和WIFI配置器82，步進(jìn)電機(jī)控制器81用于對搭載光學(xué)天線1的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行控制；WIFI配置器82用于對WIFI處理器7產(chǎn)生WIFI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置。 其中，監(jiān)控裝置8還包括光功率顯示器83，光功率顯示器83用于實時顯示本端的自由空間光通信設(shè)備和遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備的接收光功率。監(jiān)控裝置8主要由步進(jìn)電機(jī)控制器81、WIFI配置器82和光功率顯示器83三個部分組成。步進(jìn)電機(jī)承載著光學(xué)天線，用于改變光學(xué)天線發(fā)射和接收的方向。步進(jìn)電機(jī)控制器81對步進(jìn)電機(jī)的控制主要包括自動跟蹤101，手動調(diào)節(jié)102和電機(jī)復(fù)位103，自動跟蹤101是指當(dāng)本端的自由空間光通信設(shè)備和遠(yuǎn)端自由空間光通信設(shè)備的接收光功率大于一定值時可以通過微處理器啟動跟蹤器中的自動跟蹤功能，自動控制步進(jìn)電機(jī)的調(diào)節(jié)，本端的自由空間光通信設(shè)備和遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備就能實現(xiàn)光路自動對準(zhǔn)；手動調(diào)節(jié)102時可以選擇調(diào)節(jié)的精度分為大步204、中步203、小步202、微步201，WIFI處理器通過接收監(jiān)控裝置的步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)送的手動調(diào)整信號，并將信號發(fā)送至微處理器，微處理器控制跟蹤器對步進(jìn)電機(jī)按其細(xì)分?jǐn)?shù)(1/8，1/4，1/2，1)進(jìn)行(微步/小步/中步/大步)的調(diào)節(jié)，確保了調(diào)整的精度；電機(jī)復(fù)位103是指使電機(jī)的位置恢復(fù)到初始的中心位置以便于開始的調(diào)節(jié)。WIFI配置器82能對供微處理器與監(jiān)控裝置連接的WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)置。光功率顯示器83可使監(jiān)控裝置對自由空間光通信設(shè)備的實時的本端接收301與遠(yuǎn)端接收302的光信號功率進(jìn)行顯示，以便操作人員觀測，對光路進(jìn)行及時適宜的調(diào)節(jié)。

綜上所述，自由空間光通信設(shè)備通過WIFI處理器產(chǎn)生的WIFI網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控裝置傳遞信號，進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，監(jiān)控裝置根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)信號對自由空間光通信設(shè)備的實時收發(fā)的光信號的光路進(jìn)行調(diào)整，以實現(xiàn)本端的自由空間光通信設(shè)備與遠(yuǎn)端的自由空間光通信設(shè)備之間的光路對準(zhǔn)。監(jiān)控裝置可使用手機(jī)、計算機(jī)等方便攜帶和移動的終端設(shè)備，WIFI處理器產(chǎn)生WIFI網(wǎng)絡(luò)信號穩(wěn)定不受空間地域限制，不受自由空間光通信設(shè)備空間位置的限制，對自由空間光通信設(shè)備的收發(fā)光路進(jìn)行智能化及自動化的檢測與監(jiān)控，能夠及時對光路進(jìn)行對準(zhǔn)，操作簡單耗時短，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中自由空間光通信系統(tǒng)存在的 對準(zhǔn)精度不高，效率低，不便攜等缺陷。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實用新型各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。