Técnica para transmitir simultáneamente señales de baliza óptica ancha y estrecha.

Un procedimiento de transmisión simultánea de señales de baliza óptica ancha y estrecha, comprendiendo el procedimiento:

generar un haz de láser

(130, 140, 150, 160);

dividir el haz de láser (130, 140, 150, 160) en una primera señal sobre una primera trayectoria y una segunda señal sobre una segunda trayectoria para asignar energía del haz de láser (130, 140, 150, 160) entre la primera y la segunda señales;

generar una señal de baliza ancha a partir de la primera señal, teniendo la señal de baliza ancha una primera divergencia del haz;

generar una señal de baliza estrecha a partir de la segunda señal, teniendo la señal de baliza estrecha una segunda divergencia del haz que es menor que la primera divergencia del haz; y

transmitir simultáneamente las señales de baliza ancha y estrecha.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11162399.

Solicitante: Exelis Inc. .

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1650 Tysons Boulevard, Suite 1700 McLean, VA 22102 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CUNNINGHAM,JAMES, GRINCH,DEAN, WICKHOLM,DAVID, BABER,DANIEL.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION H — ELECTRICIDAD > TECNICA DE LAS COMUNICACIONES ELECTRICAS > TRANSMISION > Sistemas de transmisión que utilizan haces de radiación... > H04B10/112 (Línea de visión directa a través de un rango amplio)

PDF original: ES-2524416_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Técnica para transmitir simultáneamente señales de baliza óptica ancha y estrecha ANTECEDENTES

Los sistemas de comunicaciones ópticas en el espacio libre pueden transmitir datos a velocidades de transferencia de datos muy altas sobre largas distancias. Son necesarios esquemas de adquisición, y capacidades precisas de puntería y de seguimiento del haz para comunicar entre plataformas móviles (por ejemplo, vehículos aerotransportados, espaciales y terrestres). Particularmente con las plataformas aerotransportadas, en las que el movimiento de la aeronave puede ser rápido e impredecible, es crítico que el esquema de puntería y seguimiento proporcione una guía precisa para dirigir los haces de láser de datos.

En las comunicaciones bidireccionales entre terminales de comunicación óptica, la dirección angular de un terminal del extremo lejano se puede adquirir y rastrear determinando el ángulo de llegada de una señal transmitida por el terminal del extremo lejano. Se puede transmitir una señal de baliza dedicada que es diferente de la señal de datos que transporta datos, con el objetivo de determinar la dirección angular. Una opción es utilizar una única señal de baliza con una divergencia del haz fija. Otra opción es conmutar la energía láser de baliza entre dos conjuntos de óptica que producen secuencialmente una señal de baliza de anchura del haz ancha y una señal de baliza de anchura del haz estrecha.

Generalmente, una señal de anchura del haz ancha es ventajosa para la adquisición inicial debido a la mayor probabilidad de detección en el interior de una zona angular de búsqueda dada. Además, una vez que se ha establecido un enlace de comunicación entre terminales, es menos probable que una señal de baliza con una anchura del haz ancha pierda el seguimiento de un terminal del extremo lejano cuando la dirección angular relativa de los terminales está cambiando rápidamente, dado que cada terminal puede salir muy rápidamente de un haz más estrecho. Sin embargo, una señal con anchura del haz más estrecha es deseable para un seguimiento en curso, debido a su superior precisión de puntería y a su mayor intensidad de la señal.

El inconveniente de la utilización de una única señal de baliza de divergencia fija es que se tiene que seleccionar la anchura del haz para alcanzar un compromiso entre los beneficios de adquisición mencionados anteriormente de una señal de anchura del haz ancha y los beneficios de seguimiento de una señal de anchura del haz estrecha. Para un sistema de baliza que conmuta entre anchuras del haz ancha y estrecha, existe probablemente un periodo de tiempo durante la conmutación entre las dos señales de baliza durante el cual no se está emitiendo ninguna señal de baliza, lo que puede tener como resultado interrupciones durante la adquisición y el seguimiento. Por consiguiente, sigue existiendo una necesidad de sistemas de baliza mejorados para soportar comunicaciones ópticas en el espacio libre.

El documento de patente US 2007/0031151 da a conocer un sistema de comunicación óptica en el espacio libre, en el que se generan secuencialmente mediante un conmutador una señal de baliza ancha y una señal de baliza estrecha. Cada uno de los documentos US 6 347 001 y "Demonstratlon of a Hlgh-Altitude Láser Crossllnk" -de Petrovich et al.- da a conocer un sistema óptico en el espacio libre, en el que se generan respectivamente una señal de baliza estrecha y una señal de baliza ancha mediante dos láseres diferentes.

COMPENDIO

Una técnica para transmitir simultáneamente señales de baliza óptica ancha y estrecha incluye la generación de un haz de láser de baliza y la división del haz de láser de baliza en una primera señal sobre la primera trayectoria y una segunda señal sobre la segunda trayectoria, mediante un divisor del haz dependiente de la longitud de onda. Una señal de baliza ancha que tiene una primera divergencia del haz se genera a partir de la primera señal, y una señal de baliza estrecha que tiene una segunda divergencia del haz, menor, se genera a partir de la segunda señal. La longitud de onda del haz de láser de baliza determina la asignación de la energía láser entre las señales de baliza ancha y estrecha, en base a la característica de transmitancia/reflectancia del divisor del haz a la longitud de onda de la baliza. Las señales de baliza ancha y estrecha se transmiten simultáneamente en el espacio libre de manera superpuesta, para soportar la adquisición y el seguimiento en un sistema de comunicación óptica en el espacio libre.

Dado que las características de transmisión/reflexión del divisor del haz varían en función de la longitud de onda, cuando el haz de láser de baliza se genera mediante un módulo de láser slntonlzable, la asignación de la energía entre las señales de baliza ancha y estrecha se puede regular a conveniencia regulando la longitud de onda del haz de láser de baliza. Por consiguiente, se puede asignar casi toda, parte o casi nada de la energía del haz de láser de baliza a cualquiera de las señales de baliza ancha y estrecha. De acuerdo con otra opción, se puede utilizar un módulo de láser de longitud de onda fija para proporcionar una asignación de energía fija entre las señales de baliza ancha y estrecha.

El haz de láser de baliza se puede combinar con un haz de láser de datos que tiene una longitud de onda diferente, de tal modo que el haz de láser combinado de baliza y de datos incide sobre el divisor del haz. En este caso, el divisor del haz puede dirigir sustancialmente la totalidad de un haz de láser de datos a la segunda trayectoria o a

otra trayectoria, de tal modo que la señal de datos se transmite simultáneamente junto con las señales de baliza ancha y estrecha.

La invención comprende un procedimiento de transmisión simultánea de señales de baliza óptica ancha y estrecha, comprendiendo el procedimiento: generar un haz de láser; dividir el haz de láser en una primera señal sobre una primera trayectoria y una segunda señal sobre una segunda trayectoria; generar una señal de baliza ancha a partir de la primera señal, teniendo la señal de baliza ancha una primera divergencia del haz; generar una señal de baliza estrecha a partir de la segunda señal, teniendo la señal de baliza estrecha una segunda divergencia del haz que es menor que la primera divergencia del haz; y transmitir simultáneamente las señales de baliza ancha y estrecha. Dividir el haz de láser comprende preferentemente: dirigir una parte del haz de láser a la primera trayectoria mediante una de transmisión y de reflexión del haz de láser; y dirigir una parte del haz de láser a la segunda trayectoria mediante la otra de transmisión y de reflexión del haz de láser, en que la primera y la segunda señales tienen una misma longitud de onda. Además la reivindicación 1 de procedimiento, comprende asimismo dirigir una señal de baliza estrecha a través de óptica dispuesta a lo largo de la segunda trayectoria. Las señales de baliza ancha y estrecha pueden tener una misma modulación y una misma longitud de onda. El haz de láser puede incluir una señal de datos en una primera longitud de onda y una señal de baliza en una segunda longitud de onda; dividir el haz de láser incluye: dirigir una parte de la señal de baliza a la primera trayectoria; dirigir una parte de la señal de baliza a la segunda trayectoria; y dirigir sustancialmente la totalidad de la señal de datos a la segunda trayectoria; y transmitir simultáneamente la señal de datos junto con las señales de baliza ancha y estrecha. Además, el haz de láser se puede generar con una longitud de onda fija; y el haz de láser se puede dividir de tal modo que la longitud de onda fija determina una asignación de la energía de la señal entre la señal... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de transmisión simultánea de señales de baliza óptica ancha y estrecha, comprendiendo el procedimiento:

generar un haz de láser (130, 140, 150, 160);

dividir el haz de láser (130, 140, 150, 160) en una primera señal sobre una primera trayectoria y una segunda señal sobre una segunda trayectoria para asignar energía del haz de láser (130, 140, 150, 160) entre la primera y la segunda señales;

generar una señal de baliza ancha a partir de la primera señal, teniendo la señal de baliza ancha una primera divergencia del haz;

generar una señal de baliza estrecha a partir de la segunda señal, teniendo la señal de baliza estrecha una segunda divergencia del haz que es menor que la primera divergencia del haz; y transmitir simultáneamente las señales de baliza ancha y estrecha.

2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que la división del haz de láser comprende:

dirigir una parte del haz de láser a la primera trayectoria a través de una de transmisión y de reflexión del haz de láser; y

dirigir una parte del haz de láser a la segunda trayectoria a través de la otra de transmisión y de reflexión del haz de láser, en el que la primera y la segunda señales tienen una misma longitud de onda.

3. El procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, que comprende además:

dirigir la señal de baliza estrecha a través de óptica (260) dispuesta a lo largo de la segunda trayectoria.

4. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que las señales de baliza ancha y estrecha tienen una misma modulación y una misma longitud de onda.

5. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que:

generar el haz de láser Incluye generar una señal de datos a una primera longitud de onda y una señal de baliza a una segunda longitud de onda;

dividir el haz de láser incluye: dirigir una parte de la energía de la señal de baliza a la primera trayectoria; dirigir una parte restante de la energía de la señal de baliza a la segunda trayectoria; y dirigir sustanclalmente la totalidad de la energía de la señal de datos a la segunda trayectoria; y la señal de datos se transmite simultáneamente junto con las señales de baliza ancha y estrecha.

6. El procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que:

- el haz de láser se genera con una longitud de onda fija; y el haz de láser se divide de tal modo que la longitud de onda fija determina una asignación de la energía del haz de láser entre la señal de baliza ancha y la señal de baliza estrecha; o

- el haz de láser se genera con una longitud de onda slntonizable; y la asignación de energía del haz de láser entre la señal de baliza ancha y la señal de baliza estrecha es regulable, mediante el recurso de regular una longitud de onda del haz de láser.

7. Un sistema de transmisor óptico para transmitir simultáneamente señales de baliza óptica ancha y estrecha, que comprende:

un módulo de láser (210) configurado para generar un haz de láser (130, 140, 150, 160); un divisor del haz (240) configurado para dividir el haz de láser (130, 140, 150, 160) en una primera señal sobre una primera trayectoria y una segunda señal sobre una segunda trayectoria, a efectos de asignar la energía del haz de láser entre la primera y la segunda señales;

óptica divergente (250) dispuesta a lo largo de la primera trayectoria y configurada para generar una señal de baliza ancha aplicando una primera divergencia del haz a la primera señal;

óptica de direcclonamiento (260) dispuesta a lo largo de la segunda trayectoria y configurada para dirigir la primera señal a efectos de producir una señal de baliza estrecha a lo largo de una línea visual seleccionada, teniendo la señal de baliza estrecha una segunda divergencia del haz que es menor que la primera divergencia del haz; y

por lo menos una abertura para transmitir simultáneamente las señales de baliza ancha y estrecha.

8. El sistema según la reivindicación 7, en el que:

el divisor del haz (240) es un divisor del haz dependiente de la longitud de onda que tiene una banda de corte del filtro entre longitudes de onda sustancialmente reflejadas y longitudes de onda sustancialmente transmitidas; y

la energía del haz de láser incluye energía en una longitud de onda de baliza que está en la banda de corte del filtro, de tal modo que la longitud de onda de baliza determina una asignación de la energía entre la señal de baliza ancha y la señal de baliza estrecha, en base a una característica de transmisión/reflexión del divisor del haz (240) dependiente de la longitud de onda, a la longitud de onda de baliza.

9. El sistema según la reivindicación 7 ó 8, en el que el módulo de láser (210)

- es un módulo de láser slntonlzable que puede regular la asignación de la energía del haz de láser entre la señal de baliza ancha y la señal de baliza estrecha regulando una longitud de onda del haz de láser; y/o

- genera el haz de láser a una longitud de onda fija.

10. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 9, en el que:

el haz de láser incluye además una señal de datos a una longitud de onda de datos en el exterior de la banda de corte del filtro, de tal modo que sustancialmente la totalidad de la energía de la señal de datos se dirige a la trayectoria de la segunda señal; y

el sistema transmite simultáneamente la señal de datos junto con las señales de baliza ancha y estrecha.

11. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 10, en el que la señal de baliza ancha se transmite a través de una primera abertura y la señal de baliza estrecha y la señal de datos se transmiten a través de una segunda

abertura.

12. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 11, en el que la óptica de direccionamiento (260) comprende un espejo de direccionamiento rápido.

13. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 12, en el que las señales de baliza ancha y estrecha tienen una misma modulación y una misma longitud de onda.

14. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 13, en el que el divisor del haz (240) comprende:

medios para dirigir una parte del haz de láser a la primera trayectoria a través de una de transmisión y de reflexión del haz de láser, y para dirigir una parte del haz de láser a la segunda trayectoria a través de la otra de transmisión y de reflexión del haz de láser, en el que la primera y la segunda señales tienen una misma longitud de onda.

15. El sistema según una de las reivindicaciones 7 a 14, en el que:

el haz de láser incluye una señal de datos a una primera longitud de onda y una señal de baliza a una segunda longitud de onda; y

el divisor del haz (240) dirige una parte de la energía de la señal de baliza a la primera trayectoria, dirige una parte restante de la energía de la señal de baliza a la segunda trayectoria, y dirige sustancialmente la totalidad de la energía de la señal de datos a la segunda trayectoria, en el que la señal de datos se transmite simultáneamente junto con las señales de baliza ancha y estrecha.