DE102017127813B4

DE102017127813B4 - Kommunikationsplattform und Kommunikationssystem nebst zugehörigem Verfahren zur Strahlausrichtung in unidirektionalen optischen Kommunikationssystemen

Info

Publication number: DE102017127813B4
Application number: DE102017127813.3A
Authority: DE
Inventors: Frank Heine
Original assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Current assignee: Tesat Spacecom GmbH and Co KG
Priority date: 2017-11-24
Filing date: 2017-11-24
Publication date: 2025-09-18
Anticipated expiration: 2037-11-25
Also published as: FR3076967B1; US10606146B2; US20190163030A1; DE102017127813A1; FR3076967A1

Abstract

Kommunikationsplattform (100), aufweisend:
einen Emitter (110) zum Erzeugen eines optischen Kommunikationssignals (20);
einen Intensitätsdetektor (150) zum Erfassen der Intensität eines Leitstrahls (30);
eine Strahlablenkeinheit (140) zum Lenken des optischen Kommunikationssignals (20) in Richtung einer Gegenstelle (200);
einen Aktuator (130) zum Drehen der Strahlablenkeinheit (140) um einen Drehpunkt (142);
eine Steuereinheit (120) zum Ansteuern des Aktuators (130);
wobei die Steuereinheit ausgeführt ist:
den Aktuator so anzusteuern, dass das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer ersten Bewegungslinie (144) für eine vorgegebene erste Zeitspanne (t1) in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitspanne (t2) entlang der ersten Bewegungslinie (144) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der ersten Bewegungslinie ausgelenkt wird;
den Aktuator so anzusteuern, dass anschließend das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer zweiten Bewegungslinie (146) für eine vorgegebene dritte Zeitspanne (t3) in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene vierte Zeitspanne (t4) entlang der zweiten Bewegungslinie (146) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der zweiten Bewegungslinie ausgelenkt wird;
eine von dem Intensitätsdetektor (150) erfasste Intensität des Leitstrahls zu erhalten und basierend auf der erfassten Intensität eine Auslenkrichtung der Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie (144) oder der zweiten Bewegungslinie (146) zu bestimmen und die Strahlablenkeinheit in eine Auslenkposition zu versetzen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der optischen Signalübertragung, beispielsweise zwischen einer mobilen Plattform und einer Gegenstelle, insbesondere zwischen einem Satelliten und einer Gegenstelle. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kommunikationsplattform und ein Kommunikationssystem mit einer Kommunikationsplattform und einer Gegenstelle sowie ein Verfahren zum Einstellen einer Abstrahlrichtung eines optischen Kommunikationssignals zwischen einer Kommunikationsplattform und einer Gegenstelle.
Technischer Hintergrund
Für Laserkommunikationseinheiten (auch: Laserkommunikationsterminal, laser communication terminal, LCT) besteht die Notwendigkeit, die Ausrichtung des Sendestrahls zu der Empfangsrichtung oder zu der Position der Gegenstelle präzise über längere Zeit (von mehreren Minuten bis hin zu Tagen) stabil zu halten. Dies ist nötig, um bei der Gegenstelle eine hohe Signalgüte des empfangenen Signals zu gewährleisten.
Die Divergenz von optischen Laserkommunikationssystemen ist in der Regel einige 10 µrad, eine Fehlausrichtung des Sendestrahls zu dem Empfangsstrahl von einigen µrad führt deshalb schnell zu starken Verlusten auf der Übertragungsstrecke. Weiterhin besteht bei sich bewegenden Laserkommunikationssystemen die Notwendigkeit, die Richtung des Sendelasers geringfügig zu verändern, verglichen mit derjenigen des Empfangslichts (einige µrad bis 100µrad), um Laufzeiteffekte zu kompensieren. Dieser Winkel kann als Kompensationswinkel oder Vorhaltewinkel bezeichnet werden. Dieser Winkel ist üblicherweise bekannt, wird aber für längere Übertragungsstrecken aktiv (mit geringer Bandbreite) geregelt, damit keine zusätzlichen Verluste auf der Übertragungsstrecke entstehen. Im Allgemeinen weicht die Senderichtung über längere Zeit (mehrere Minuten) durch thermo-mechanische Effekte von der Empfangsrichtung ab, selbst wenn man diese vor dem Verbindungsaufbau mittels geeigneter Mitten kalibriert hat.
DE 10 2012 012 898 A1 und EP 2 680 024 A3 beschreiben ein System und ein Verfahren zum Bestimmen der Position einer Kommunikationsplattform in Form eines Satelliten.
DE 601 00 824 T2 beschreibt ein Sendeteleskop mit einem Mittel zum Senden eines Lichtstrahls zu einem Empfangsteleskop. Das Empfangsteleskop ist durch ein Mittel gekennzeichnet, welches als Reaktion auf ein Signal, das eine Abnahme der Signalamplitude in dem abgesetzten Empfangsteleskop anzeigt, wirkt, um den gesendeten Lichtstrahl zu dithern, dass sich der Winkel relativ zu dem Sendeteleskop, in dem der Lichtstrahl von dem Sendeteleskop ausgesendet wird, ändert, um die auf einem Empfangslichtwellenleiter an oder in der Nähe der Fokalebene eines optischen Systems des abgesetzten Empfangsteleskops einfallende Signalamplitude zu verändern.
EP 0 317 373 A2 beschreibt ein Laserstrahlkommunikationssystem zum Kommunizieren zwischen zwei Raumschiffen sowie ein Laserscann-Verfahren an Bord eines der beiden Raumschiffe zum Erfassen und Bestimmen der Position des anderen Raumschiffes.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann als Aufgabe betrachtet werden, die Ausrichtung eines optischen Kommunikationssignals einer unidirektionalen Kommunikationsplattform zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen ergeben sich aus den Gegenständen der abhängigen Ansprüche und aus der folgenden Beschreibung.
Gemäß einem Aspekt ist eine Kommunikationsplattform angegeben. Die Kommunikationsplattform weist einen Emitter, einen Intensitätsdetektor, eine Strahlablenkeinheit, einen Aktuator und eine Steuereinheit auf. Der Emitter ist ausgeführt zum Erzeugen eines optischen Kommunikationssignals. Der Intensitätsdetektor ist ausgeführt zum Erfassen der Intensität eines Leitstrahls. Die Strahlablenkeinheit ist ausgeführt zum Lenken des optischen Kommunikationssignals in Richtung einer Gegenstelle. Der Aktuator ist ausgeführt zum Drehen der Strahlablenkeinheit um einen Drehpunkt. Die Steuereinheit ist ausgeführt zum Ansteuern des Aktuators. Die Steuereinheit ist weiter ausgeführt, den Aktuator so anzusteuern, dass das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer ersten Bewegungslinie für eine vorgegebene erste Zeitspanne in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitspanne entlang der ersten Bewegungslinie in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der ersten Bewegungslinie ausgelenkt wird. Weiterhin ist die Steuereinheit ausgeführt, den Aktuator so anzusteuern, dass anschließend das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer zweiten Bewegungslinie für eine vorgegebene dritte Zeitspanne in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene vierte Zeitspanne entlang der zweiten Bewegungslinie in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der zweiten Bewegungslinie ausgelenkt wird. Weiterhin ist die Steuereinheit ausgeführt, eine von dem Intensitätsdetektor erfasste Intensität des Leitstrahls zu erhalten und basierend auf der erfassten Intensität eine Auslenkrichtung der Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie oder der zweiten Bewegungslinie zu bestimmen und die Strahlablenkeinheit in eine Auslenkposition zu versetzen.
Das optische Kommunikationssignal ist insbesondere ein Lasersignal und dient dazu, Informationen von der Kommunikationsplattform zu einer Gegenstelle zu übertragen. Um eine Position der Gegenstelle erfassen und halten zu können, sendet die Gegenstelle einen Leitstrahl aus, welche die Kommunikationsplattform nutzen kann, um eine Optik auf die Gegenstelle auszurichten.
Der Emitter erzeugt das optische Kommunikationssignal basierend auf einem zu übertragenden Datenstrom. Das optische Kommunikationssignal wird auf die Strahlablenkeinheit gestrahlt und von der Strahlablenkeinheit umgelenkt. Die Strahlablenkeinheit ist beispielsweise ein flächiges Element, welches für das optische Kommunikationssignal reflektierend ausgeführt ist. Funktional handelt es sich bei der Strahlablenkeinheit also um einen Spiegel. Die Strahlablenkeinheit ist an einem Drehpunkt befestigt und erlaubt eine Bewegung mit mindestens zwei Freiheitsgraden. Insbesondere kann die Strahlablenkeinheit in zwei unterschiedliche Richtungen geschwenkt werden. Durch die Bewegung der Strahlablenkeinheit kann das reflektierte optische Kommunikationssignal auf die Gegenstelle ausgerichtet werden. Der Aktuator ist derart mit der Strahlablenkeinheit gekoppelt, dass eine Kraft auf die Strahlablenkeinheit übertragen werden kann, so dass die Strahlablenkeinheit in eine gewünschte Position gebracht wird.
Es ist denkbar, dass die Strahlablenkeinheit zwei nacheinander geschaltete Strahlablenkelemente hat. In dieser Variante kann jedes Strahlablenkelement in nur eine Richtung gedreht werden, hat also nur einen einzelnen rotatorischen Freiheitsgrad. Allerdings unterscheiden sich die Richtungen, in welche die beiden Strahlablenkelemente geschwenkt oder gedreht werden können, so dass ein optischer Strahl in zwei unterschiedliche Richtungen abgelenkt werden kann. Bevorzugt sind die Schwenkrichtungen der beiden Strahlablenkelemente orthogonal zueinander.
Es ist vorgesehen, dass die Strahlablenkeinheit ausgehend von einer Ausgangsposition in unterschiedliche ausgelenkte Positionen gebracht wird. Die ausgelenkten Positionen werden für jeweils eine vorgegebene bestimmte Zeitspanne gehalten. Bevorzugt wird die Strahlablenkeinheit nach jeder ausgelenkten Position in die Ausgangsposition zurückgebracht.
Bevorzugt wird die Strahlablenkeinheit so bewegt, dass das optische Kommunikationssignal ausgehend von der Ausgangsposition in vier verschiedene Richtungen ausgelenkt wird. Die Reihenfolge, in welcher die Auslenkpositionen eingenommen werden, ist festgelegt und wird in einem Ausführungsbeispiel nicht verändert. Diese Bewegung der Strahlablenkeinheit ermöglicht es der Gegenstelle, einen Einfluss der Änderung der Abstrahlungsrichtung des optischen Kommunikationssignals auf die Signalgüte beim Empfänger zu bestimmen.
Üblicherweise resultiert eine Veränderung der Abstrahlungsrichtung des optischen Kommunikationssignals in einer Veränderung der Intensität oder der Amplitude des an der Gegenstelle empfangenen Signals. Ist das optische Kommunikationssignal in der Ausgangsposition der Strahlablenkeinheit optimal auf die Gegenstelle ausgerichtet (d.h., dass das optische Kommunikationssignal mit seiner höchsten Intensität auf einen Empfänger auftrifft), führt jede Veränderung der Abstrahlungsrichtung des optischen Kommunikationssignals zu einer niedrigeren Intensität oder Amplitude, d.h. zu einer niedrigeren Signalgüte beim Empfänger. Ist allerdings das optische Kommunikationssignal in der Ausgangsposition nicht optimal auf die Gegenstelle ausgerichtet (d.h., dass das Intensitätsmaximum des Sendestrahls nicht mit der Eintrittsapertur des Empfangssystems übereinstimmt), so führt zumindest eine Auslenkposition dazu, dass die Intensität oder die Amplitude des empfangenen Signals höher ist als in der Ausgangsposition. Dies bedeutet also, dass das optische Kommunikationssignal sehr wohl von dem Empfänger empfangen wird, auch wenn es nicht optimal auf die Gegenstelle ausgerichtet ist. Allerdings hat das optische Kommunikationssignal in einem solchen Fall nicht die höchstmögliche Intensität.
Die Gegenstelle erfasst die Intensität des empfangenen Signals. Dadurch werden auch Änderungen der Intensität erfasst. Ebenfalls ermittelt die Gegenstelle die Dauer einer Veränderung der Intensität des empfangenen Signals. Stellt die Gegenstelle eine Verbesserung der Signalgüte fest, ist auch die Dauer der verbesserten Signalgüte bekannt.
Wie bereits oben geschrieben wird jeder Auslenkposition der Strahlablenkeinheit eine bestimmte Zeitdauer oder Zeitspanne zugeordnet, wobei sich die Zeitspanne für eine Auslenkposition von der Zeitspanne für jede andere Auslenkposition unterscheidet. Damit ist es auf Seiten der Gegenstelle möglich, über das Ermitteln der Zeitspanne einer verbesserten Signalgüte auf diejenige Auslenkposition zu schließen, welche zu der verbesserten Signalgüte geführt hat.
In anderen Worten wird also die Strahlablenkeinheit für bestimmte Zeitspannen in verschiedene Auslenkpositionen geführt und die Gegenstelle misst die zugehörigen Veränderungen der Signalgüte und zugehörige Zeitspannen. Sodann ermittelt die Gegenstelle, ob eine Auslenkposition zu einer Verbesserung der Signalgüte geführt hat und bestimmt die Dauer der verbesserten Signalgüte.
Um nun die Information über die bevorzugte Auslenkposition an die Kommunikationsplattform zu übermitteln, kann die Gegenstelle die Amplitude des Leitstrahls für die Dauer der Zeitspanne, welche der bevorzugten Auslenkposition zugeordnet ist, verändern. Nun kann die Kommunikationsplattform die Zeitspanne der veränderten Intensität des Leitstrahls messen und die Strahlablenkeinheit in die bevorzugte Auslenkposition versetzen. Die bevorzugte Auslenkposition wird zu der neuen Ausgangsposition und die hierin beschriebenen Schritte können erneut ausgeführt werden.
In einem Beispiel ist das wie folgt aus: die erste Auslenkposition wird für eine Zeiteinheit eingenommen, die zweite Auslenkposition wird für zwei Zeiteinheiten eingenommen, die dritte Auslenkposition wird für drei Zeiteinheiten eingenommen und die vierte Auslenkposition wird für vier Zeiteinheiten eingenommen. Stellt die Gegenstelle nun fest, dass eine Verbesserung der Signalgüte für drei Zeiteinheiten vorliegt, so bedeutet dies, dass die dritte Auslenkposition besser ist als die Ausgangsposition der Strahlablenkeinheit. Die Gegenstelle wird nun den Leitstrahl so modellieren, dass die Amplitude des Leitstrahls ebenfalls für drei Zeiteinheiten verändert ist. Beispielsweise kann die Amplitude des Leitstrahls erhöht oder reduziert werden. Die Kommunikationsplattform hat nun eine Information darüber, dass die dritte Auslenkposition zu einer besseren Signalgüte führt als die Ausgangsposition und versetzt die Strahlablenkeinheit in die dritte Auslenkposition. Ausgehend hiervon kann die Strahlablenkeinheit erneut in die erste bis vierte Auslenkposition versetzt werden. So kann die Strahlablenkeinheit schrittweise einer optimalen Position angenähert werden.
Der hier beschriebene Ansatz ermöglicht es, die Ausrichtung der Strahlablenkeinheit auf eine Gegenstelle zu justieren. Insbesondere beschreibt dieser Ansatz eine Feinjustierung in unidirektionalen Kommunikationsanordnungen. Wenn eine Datenverbindung zwischen der Gegenstelle und der Kommunikationsplattform nicht existiert, besteht kein Rückkanal, um den Effekt der Auslenkpositionen auf die Signalgüte an der Gegenstelle an die Kommunikationsplattform zu übertragen. Vorliegend wird dies so gelöst, dass die Intensität eines Leitstrahls zwischen Gegenstelle und Kommunikationsplattform verändert wird und dass die Kommunikationsplattform aus der Dauer der veränderten Intensität auf eine bevorzugte Auslenkposition der Strahlablenkeinheit schließen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass ein Leitstrahl einer optischen Kommunikationsverbindung zwischen Empfänger und Sender für die Zwecke dieser Beschreibung nicht als Datenkanal betrachtet wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, die Strahlablenkeinheit so anzusteuern, dass das optische Kommunikationssignal bei jedem Auslenkvorgang entlang der ersten Bewegungslinie oder der zweiten Bewegungslinie um einen gleichen Betrag des Auslenkwinkels ausgelenkt wird.
Beispielsweise kann der Auslenkwinkel 2 µrad sein. Allgemein wird der Auslenkwinkel so gewählt, dass eine Verbindung zwischen der Kommunikationsplattform und der Gegenstelle nicht abgebrochen oder unterbrochen wird. D.h., dass der Auslenkwinkel hinreichend klein gewählt wird, damit die Gegenstelle in keiner Auslenkposition außerhalb des Stahlkegels des optischen Kommunikationssignals ist. Insbesondere ist der Auslenkwinkel kleiner als die Divergenz des optischen Kommunikationssignals.
Der Auslenkwinkel wird für jede Auslenkposition ausgehend von der Ausgangsposition bestimmt. Dies bedeutet, dass die Auslenkpositionen mit einem gleichmäßigen Winkelabstand von der Ausgangsposition angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform verlaufen die erste Bewegungslinie und die zweite Bewegungslinie linear und schneiden einander in einem Winkel von 90°.
Dies bedeutet, dass ausgehend von der Ausgangsposition das optische Kommunikationssignal zunächst nach links bewegt wird, dann in die Ausgangsposition zurückkehrt und dann nach rechts bewegt wird und wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt. Dieses Schema wird anschließend in die Richtungen oben und unten wiederholt. Die beiden Bewegungslinien sind relativ zueinander orthogonal.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist jede einzelne der zweiten Zeitspanne, der dritten Zeitspanne und der vierten Zeitspanne ein ganzzahliges Vielfaches der ersten Zeitspanne. Daneben unterscheidet sich jede Zeitspanne von jeder anderen Zeitspanne, d.h., dass jede Zeitspanne eine eindeutige Dauer hat.
Dies ermöglicht es, allein aufgrund der Dauer einer Veränderung der Signalgüte auf die zugeordnete Auslenkposition zu schließen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Emitter eine Laserquelle mit Singlemode-Charakteristik. Allerdings ist es auch möglich, Multimode-Laserquellen zu nutzen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, den Aktuator so anzusteuern, dass die Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie in der ersten und zweiten Richtung und entlang der zweiten Bewegungslinie entlang der ersten und zweiten Richtung in einer vorgegebenen Reihenfolge ausgelenkt wird.
Dies bedeutet, dass die Reihenfolge der Auslenkpositionen der Strahlablenkeinheit bekannt ist und der Gegenstelle nicht mehr gesondert mitgeteilt werden muss und auch bei der Gegenstelle überhaupt nicht bekannt sein muss. Vielmehr ist es ausreichend, dass die Kommunikationsplattform eine Zuordnung von Auslenkposition und Zeitspanne vorhält. Stellt die Gegenstelle eine Verbesserung der Signalgüte fest und moduliert den Leitstrahl für eine bestimmte Zeitspanne, so kann die Kommunikationsplattform diese Zeitspanne ermitteln und aus der eigenen Zuordnung die zugehörige Auslenkposition der Strahlablenkeinheit ermitteln. Für diese Zwecke kann die Kommunikationsplattform eine Zuordnungstabelle verwenden, welche von der Steuereinheit in einem Speicher abgelegt wird.
Die Steuereinheit kann beispielsweise ein Rechner sein, welcher einen Prozessor und einen Speicher aufweist. Der Prozessor ist ausgeführt, codierte Instruktionen auszuführen und die der Steuereinheit zugeordneten Funktionen auszuführen.
Hierbei kann der Prozessor auf den Speicher zugreifen, um Informationen in dem Speicher abzulegen oder Informationen aus dem Speicher auslesen.
Der Prozessor kann ein Mikrocontroller oder ein programmierbares Logikgatter (z.B. ein FPGA, field programmable gate array) sein. Der Speicher kann eine flüchtige oder persistente Speichereinheit sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuereinheit ausgeführt, den Aktuator so anzusteuern, dass die Strahlablenkeinheit nach jedem Auslenkvorgang in eine Ausgangsposition gebracht wird, bevor die nächste Auslenkposition eingenommen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationsplattform ein Satellit.
Ausgehend von der Kommunikationsplattform kann eine Kommunikationsverbindung zu einer Gegenstelle hergestellt werden. Die Gegenstelle kann ein anderer Satellit, ein Luftfahrzeug oder eine mobile oder stationäre Gegenstelle auf der Erdoberfläche sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Kommunikationssystem angegeben. Das Kombinationssystem weist eine Kommunikationsplattform wie oben und im Folgenden beschrieben und eine Gegenstelle auf. Die Gegenstelle ist ausgeführt, den Leitstrahl in Richtung der Kommunikationsplattform zu senden. Die Gegenstelle ist weiter ausgeführt, Intensitätsschwankungen des optischen Kommunikationssignals sowie die Dauer dieser Intensitätsschwankungen zu erfassen und diejenige Intensitätsschwankung des optischen Kommunikationssignals mit der besten Signalgüte und die Dauer dieser Intensitätsschwankung zu bestimmen. Die Gegenstelle ist weiter ausgeführt, eine Intensität des Leitstrahls für die Dauer der Intensitätsschwankung des optischen Kommunikationssignals zu verändern. Die Kommunikationsplattform ist ausgeführt, auf Grund der Dauer der Intensitätsschwankung des Leitstrahls diejenige Auslenkrichtung des optischen Kommunikationssignals zu ermitteln, welche der Dauer der Intensitätsschwankung des Leitstrahls entspricht.
Damit ist die Kommunikationsplattform in der Lage, eine unidirektionale optische Übertragungsstrecke auf die Gegenstelle zu justieren, ohne dass eine Datenverbindung von der Gegenstelle zu der Kommunikationsplattform besteht. Vielmehr wird der von der Gegenstelle ausgehende Leitstrahl genutzt, um der Kommunikationsplattform durch Veränderung der Intensität des Leitstrahls zu signalisieren, welche Auslenkposition des optischen Kombinationssignals zu einer Verbesserung der Signalgüte bei der Gegenstelle geführt hat.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Kommunikationsplattform ausgeführt, nach Empfangen der Intensitätsschwankung des Leitstrahls die Strahlablenkeinheit auszulenken und in eine Zielposition zu versetzen.
Die Zielposition entspricht derjenigen Auslenkposition, welche zu der besten Signalgüte bei der Gegenstelle geführt hat. Ausgehend von dieser Zielposition kann die Strahlablenkeinheit erneut in unterschiedliche Auslenkpositionen bewegt werden, um eine mögliche weitere Verbesserung der Signalgüte zu finden.
Ist das optische Kommunikationssignal bereits optimal auf die Gegenstelle ausgerichtet, führt jede Auslenkposition zu einer geringeren Signalgüte. In einem solchen Fall kann die Gegenstelle vollständig darauf verzichten, die Intensität des Leitstrahls zu verändern. Alternativ kann der Leitstrahl in einem vorab festgelegten Muster moduliert werden, um der Kommunikationsplattform anzuzeigen, dass eine weitere Veränderung der Abstrahlungsrichtung des optischen Kommunikationssignals nicht nötig ist.
Die Schritte, welche ausgeführt werden, um die Strahlablenkeinheit aus einer Ausgangsposition in die nächste Ausgangsposition zu bringen, können als Justierschritte bezeichnet werden. Jeder Justierschritt sieht vor, dass die Strahlablenkeinheit in unterschiedliche Auslenkpositionen gebracht wird, wovon eine als nächste Ausgangsposition ausgewählt wird. Mehrere solcher Justierschritte können als Justierzyklus bezeichnet werden. Beispielsweise kann ein Justierzyklus enden, nachdem eine weitere Verbesserung der Signalgüte nicht mehr erreicht werden kann. Ein Justierzyklus kann aber auch eine fest vorgegebene Anzahl von Justierschritten enthalten, z.B. fünf Justierschritte. Ein Justierzyklus kann nach mehreren Minuten wiederholt werden, um eine Feinjustierung der Abstrahlrichtung des optischen Kommunikationssignals auf die Gegenstelle vorzunehmen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Kommunikationsplattform ausgeführt, die Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie in die erste Richtung (erste Auslenkposition) und anschließend entlang der ersten Bewegungslinie in die zweite Richtung (zweite Auslenkposition) sowie entlang der zweiten Bewegungslinie in die erste Richtung (dritte Auslenkposition) und anschließend entlang der zweiten Bewegungslinie in die zweite Richtung (vierte Auslenkposition) zu bewegen, nachdem die Strahlablenkeinheit in die Zielposition versetzt wurde, um hierdurch eine angepasste Zielposition zu ermitteln.
Diese Ausführungsform beschreibt, dass mehrere Justierschritte nacheinander ausgeführt werden. Ein Justierschritt geht aus von einer Ausgangsposition und resultiert in einer Zielposition der Strahlablenkeinheit.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Verfahren zum Einstellen einer Abstrahlrichtung eines optischen Kommunikationssignals zwischen einer Kommunikationsplattform und einer Gegenstelle angegeben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Ausgehend von einer Ausgangsposition einer Strahlablenkeinheit der Kommunikationsplattform zum Lenken des optischen Kommunikationssignals werden Auslenkpositionen der Strahlablenkeinheit entlang zweier unterschiedlicher Bewegungslinien und in entgegengesetzte Richtungen entlang der Bewegungslinien eingenommen, wobei die Auslenkpositionen betragsmäßig gleichen Auslenkwinkeln entsprechen und jede Auslenkposition für eine unterschiedliche Zeitspanne gehalten wird; Messen einer Intensität des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle; Sobald eine Intensitätsveränderung des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle festgestellt wird, wird eine Signalgüteveränderung des optischen Kommunikationssignals ermittelt und eine Dauer dieser Intensitätsveränderung erfasst; Bestimmen derjenigen Intensitätsveränderung, welche zu der besten Signalgüteveränderung gehört, sowie der zugehörigen Dauer; Verändern der Intensität eines Leitstrahls für die im vorigen Schritt bestimmte Dauer.
Die in Verbindung mit der Kommunikationsplattform und dem Kommunikationssystem dargelegten Ausführungen gelten in sinngemäß gleicher Weise für das hierin beschriebene Verfahren. Dies bedeutet, dass Funktionen der Komplikationsplattform und des Kommunikationssystems als Verfahrensschritte implementiert werden können.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren weiterhin die folgenden Schritte auf: Erfassen, durch die Kommunikationsplattform, der Dauer der Intensitätsveränderung des Leitstrahls; und Bewegen der Strahlablenkeinheit in diejenige Auslenkposition, die für die Dauer der Intensitätsveränderung des Leitstrahls eingenommen wurde.
In diesem Schritt vergleicht die Kommunikationsplattform die Dauer der Intensitätsveränderung des Leitstrahls mit den Zeitspannen der Auslenkpositionen. Hierdurch wird ermittelt, welche Auslenkposition auf Seiten der Gegenstelle zu der besten Signalgüte geführt hat. Dann kann die Strahlablenkeinheit in die nächste Ausgangsposition für den nächsten Justierschritt bewegt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Verfahrensschritte wiederholt, bis entlang einer ersten Bewegungslinie diejenige Auslenkposition der Strahlablenkeinheit ermittelt wurde, welche der maximalen Signalgüte entspricht.
Die Strahlablenkeinheit kann beispielsweise zunächst entlang der ersten Bewegungslinie (zum Beispiel in horizontaler Richtung) an denjenigen Punkt gebracht werden, an dem die Signalgüte maximal ist. Dieser Punkt wird dadurch festgestellt, dass eine Bewegung der Strahlablenkeinheit in einer Richtung zunächst zu einer ansteigenden Signalgüte führt, die Signalgüte aber ab einem gewissen Punkt wieder abnimmt. Die Position, bevor die Signalgüte wieder abnimmt, entspricht der maximalen Signalgüte in horizontaler Richtung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden die Verfahrensschritte wiederholt, bis in einer zweiten Bewegungslinie diejenige Auslenkposition der Strahlablenkeinheit ermittelt wurde, welche der maximalen Signalgüte entspricht.
Das oben beschriebene Vorgehen bezüglich der ersten Bewegungslinie wird sinngemäß auch die zweite Bewegungslinie (in vertikaler Richtung) wiederholt.
Selbstverständlich kann die Strahlablenkeinheit auch abwechselnd in horizontaler oder vertikaler Richtung justiert werden oder in der Reihenfolge, welche die beste Veränderung der Signalgüte verspricht.
Der hier dargelegte Ansatz kann in anderen Worten wie folgt beschrieben werden:

Eine optische Verbindung mit beugungsbegrenzten Strahl ist auf ein Signal des Gegenterminals angewiesen, welches zur Ausrichtung des eigenen Empfangssystems und Sendesystems benutzt wird. Selbst wenn das eigene System nicht zum Empfang von Daten ausgestattet ist, so verfügt es über ein sogenanntes Verfolgungssystem (Trackingsystem), welches mittels eines Leitstrahls eine Abweichung der Empfangsrichtung von der gedachten Senderichtung detektiert. Des Weiteren beinhalten beugungsbegrenzte Systeme einen von der Empfangsrichtung unabhängigen Verstellmechanismus (Strahlablenkeinheit und Aktuator) für den Winkel des austretenden Strahls (um z.B. einen Vorhaltewinkel einzustellen). Charakteristisch für solche Systeme ist, dass sie Intensitätsschwankungen detektieren und diese auswerten können. Auf einer Auswertung dieser Intensitäten beruht der hier vorgestellte Ansatz.

Der hier beschriebene Ansatz ermöglicht es, in Systemen ohne dezidierten optischen Empfänger die Abstrahlrichtung des optischen Signalträgers einzustellen. Insbesondere werden ausschließlich Funktionen genutzt, welche schon zur Aufrechterhaltung der Laserkommunikation erforderlich sind. Des Weiteren kann durch die Ausgestaltung der Zeitintervalle und Dauern flexibel auf besondere Umstände der Übertragungsstrecke reagiert werden. Zum Beispiel ist bekannt, dass Laserverbindungen durch die Atmosphäre unregelmäßige Störungen in der Lichtintensität erleiden (Szintillationen, Strahlabwanderung), welche eine typische Zeitkonstante von wenigen Millisekunden haben. Wenn das Zeitintervall der Signalisierung entsprechend lang gewählt wird, kann man den Einfluss der Atmosphäre zum Beispiel durch Mittelung stark unterdrücken. Dieses ist besonders bei Laserkommunikationsverbindungen zu Bodenstationen oder Luftfahrzeugen, sowohl untereinander als auch von dort aus zu Satelliten, relevant.
Weitere Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung. In verschiedenen Figuren werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Kommunikationssystems;
2 eine schematische Darstellung einer Kommunikationsplattform;
3 eine schematische Darstellung für die Justierung einer Abstrahlrichtung;
4 eine schematische Darstellung der Intensität eines optischen Kommunikationssignals in verschiedenen Auslenkpositionen;
5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens.

1 zeigt ein Kommunikationssystem 10 mit einer ersten Kommunikationsplattform 100 und einer zweiten Kommunikationsplattform 200. Die erste Kommunikationsplattform 100 kann als Sender und die zweite Kommunikationsplattform 200 als Empfänger oder Gegenstelle bezeichnet werden.
Zwischen der ersten Kommunikationsplattform 100 und der zweiten Kommunikationsplattform 200 ist eine unidirektionale optische Übertragungsstrecke aufgebaut. Diese Übertragungsstrecke besteht aus einer Datenverbindung 20, welche als optisches Kommunikationssignal oder Nutzsignal bezeichnet werden kann. Die Datenverbindung 20 ist eine gerichtete Datenverbindung von der ersten Kommunikationsplattform 100 zu der zweiten Kommunikationsplattform 200. Daneben wird ein Leitstrahl 30 von der zweiten Kommunikationsplattform 200 ausgesendet, um es der ersten Kommunikationsplattform 100 zu ermöglichen, die Position der zweiten Kommunikationsplattform zu detektieren.
Die erste Kommunikationsplattform 100 kann ein Satellit sein, welcher sich in einem Orbit befindet. Die zweite Kommunikationsplattform 200 kann ebenso ein Satellit in einem Orbit sein, aber auch ein Luftfahrzeug in der Erdatmosphäre oder eine mobile oder stationäre Gegenstelle auf der Erdoberfläche.
Es ist vorgesehen, dass die erste Kommunikationsplattform 100 nach einer von den Systemeigenschaften abhängigen Zeit (mehrere Minuten) mit einer Sequenz von systematische Variationen des Sendewinkels bezogen auf die Empfangsrichtung beginnt. Diese Variationen des Sendewinkels sehen vor, dass die Strahlablenkeinheit in die oben beschriebenen Auslenkpositionen gebracht wird. Diese Variationen sind z.B. orthogonal zueinander, und die Richtung im Koordinatensystem des Senders (der ersten Kommunikationsplattform 100) ist über die Dauer der Abweichung (die Zeitspanne, während der sich die Strahlablenkeinheit in einer bestimmten Auslenkposition befindet) kodiert.
Der Empfänger (die zweite Kommunikationsplattform 200) auf der anderen Seite detektiert die Dauer und Höhe der Intensitätsschwankung und signalisiert umgekehrt (zum Beispiel ebenfalls durch Veränderung des Vorhaltewinkels, oder durch Variation der Ausgangsleistung des Leitstrahls 30) diejenige Richtung, welche zur Erhöhung der Empfangsintensität geführt hat. Mit dieser Information wird nun der Vorhaltewinkel des optischen Kommunikationssignals 20 neu eingestellt, und gegebenenfalls die Prozedur mehrfach wiederholt.
Es ist denkbar, dass zwischen der ersten Kommunikationsplattform 100 und der zweiten Kommunikationsplattform 200 zwei unidirektionale Datenverbindungen existieren, wobei die Sendeeinheiten und Empfangseinheiten einer Kommunikationsplattform funktional voneinander getrennt sind, so dass jede dieser beiden unidirektionalen Datenverbindungen nur aus einem Hinkanal besteht und ein zugeordneter Rückkanal nicht vorgesehen ist. In einem solchen Szenario können die Schritte zum Justieren der Strahlablenkeinheiten beider Kommunikationsplattformen nacheinander ausgeführt werden.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Kommunikationsplattform 100. Die Kombinationsplattform 100 weist einen Emitter 110 auf, welcher aus einem Datensignal (nicht gezeigt) ein optisches Signal 20 erzeugt. Das optische Signal 20 wird emittiert und trifft auf eine Oberfläche der Strahlablenkeinheit 140. Das optische Signal 20 wird von der Oberfläche der Strahlablenkeinheit 140 reflektiert, passiert einen Strahlteiler 160 und verlässt dann die Kommunikationsplattform 100 über die Sende-/Empfangsoptik 105.
Die Sende-/Empfangsoptik 105 gibt das Kommunikationssignal 20 aus. Umgekehrt empfängt die Sende-/Empfangsoptik 105 den Leitstrahl 30. Der Leitstrahl 30 wird von dem Strahlteiler 160 auf einen Intensitätsdetektor 150 umgelenkt.
Die Strahlablenkeinheit 140 ist um einen Drehpunkt 142 schwenkbar. Insbesondere erlaubt der Drehpunkt 142, dass die Strahlablenkeinheit mit zwei Freiheitsgraden geschwenkt wird, also so, dass das optische Kommunikationssignal entlang von zwei unterschiedlichen Bewegungslinien (hoch/runter und links/rechts oder horizontal und vertikal) bewegt werden kann.
Ein Aktuator 130, z.B. mit einem oder mehreren Elektromotoren, ist vorgesehen, die Strahlablenkeinheit 140 zu bewegen. Der Aktuator 130 wird von der Steuereinheit 120 gesteuert. Die Steuereinheit 120 gibt vor, in welche Richtung und um welchen Winkelbetrag die Strahlablenkeinheit 140 bewegt werden soll. Weiterhin ist die Steuereinheit 120 mit dem Intensitätsdetektor 150 gekoppelt und ist ausgeführt, Informationen über die Intensität des Leitstrahls 30 zu erhalten. Diese Informationen können von der Steuereinheit 120 abgefragt oder von dem Intensitätsdetektor 150 gesendet werden. Weiterhin kann die Steuereinheit 120 die Dauer von Intensitätsveränderungen bestimmen.
Es ist denkbar, dass der optische Pfad (der Weg der Signale 20 und 30) modifiziert wird und der hier beschriebene Ansatz dennoch implementiert ist. So ist beispielsweise denkbar, dass zwei Strahlablenkeinheiten in dem optischen Pfad angeordnet sind. Neben der gezeigten Strahlablenkeinheit 140 kann eine zweite Strahlablenkeinheit zwischen Sende-/Empfangsoptik 105 und dem Strahlteiler 160 angeordnet sein. Diese zweite Strahlablenkeinheit kann prinzipiell die gleiche Funktion erfüllen wie die Strahlablenkeinheit 140. Allerdings kann eine dieser beiden Strahlablenkeinheiten ausgeführt sein, Mikrovibrationen der Kommunikationsplattform 100 oder andere relativ schnelle Abweichungen des optischen Signals auszugleichen, wohingegen die andere Strahlablenkeinheit dann ausgeführt ist, einen statischen Vorhaltewinkel einzunehmen. Der statische Vorhaltewinkel kann über einen längeren Zeitraum von einigen Minuten bis hin zu einigen Stunden gehalten werden, um aktuelle Übertragungseigenschaften zu berücksichtigen.
Die zweite Strahlablenkeinheit kann auch einen Aktuator aufweisen, welcher die Orientierung der zweiten Strahlablenkeinheit einstellen oder vorgeben kann.
Die Steuereinheit 120 kann beide Strahlablenkeinheiten steuern. Dabei kann für beide Strahlablenkeinheiten oder auch nur für eine der beiden der mit Bezug zu den 3 bis 5 beschriebene Mechanismus verwendet werden, um einen optimalen Einstellwinkel für das ausgesendete optische Signal zu ermitteln.
3 veranschaulicht in einer schematischen Weise, wie eine Ausrichtung des optischen Kommunikationssignals der ersten Kommunikationsplattform mit Bezug zu einer zweiten Kommunikationsplattform 200 bewegt wird, um eine optimale Ausrichtung zu erhalten.
Von der zweiten Kommunikationsplattform 200 ist lediglich eine Empfangsempfindlichkeit als gestrichelter Kreis gezeigt. Daneben ist ein aktueller Zielpunkt 22 des optischen Kommunikationssignals gezeigt. Diese Darstellung ist so zu verstehen, dass die Intensität des empfangenen optischen Signals am höchsten ist, wenn sich der Zielpunkt 22 mittig in der Empfangsempfindlichkeit befindet, wenn also das optische Signal so auf eine Empfangsvorrichtung gerichtet ist, dass die Empfangsvorrichtung im Bereich der höchsten Intensität des optischen Signals liegt. Der aktuelle Zielpunkt ist zwar auf die zweite Kommunikationsplattform gerichtet, allerdings ist er leicht versetzt zu dem Mittelpunkt der Sende- und Empfangsoptik 105. Dieser seitliche Versatz kann dazu führen, dass die Signalgüte (Signalhöhe) am Empfänger geringer ist als maximal möglich. Eine Anpassung der Ausrichtung des optischen Kommunikationssignals kann die Signalgüte verbessern. Hierzu müsste das Kommunikationssignal auf den Mittelpunkt der Sende- und Empfangsoptik 105 ausgerichtet sein. Allgemein wird das Kommunikationssignal so ausgerichtet, dass die höchste mögliche Signalgüte erreicht wird.
In der Darstellung der 3 sind zwei Bewegungslinien 144, 146 gezeigt, wovon eine als horizontale Bewegungslinie oder erste Bewegungslinie 144 und die andere als vertikale Bewegungslinie oder zweite Bewegungslinie 146 bezeichnet wird. Ausgehend von der Ausgangsposition 22 (aktuelle Ausrichtung der Strahlablenkeinheit) wird die Strahlablenkeinheit in einer vorgegebenen Reihenfolge und um einen vorgegebenen Auslenkwinkel nach oben, links, unten, rechts bewegt. Führt eine dieser Auslenkbewegungen zu einer Verbesserung der Signalgüte beim Empfänger, wird die Strahlablenkeinheit in die entsprechende Richtung bewegt und nimmt eine neue Position ein, von der ausgehend erneut die Auslenkbewegungen ausgeführt werden.
Mögliche Bewegungen der Strahlablenkeinheit sind als zwei Pfeile nach rechts und nach unten in der Nähe des Schnittpunktes der Bewegungslinien 144, 146 gezeigt. Mit diesen beiden Bewegungen nähert sich das optische Kommunikationssignal dem Mittelpunkt 106.
An beiden Bewegungslinien ist jeweils eine positive und eine negative Bewegungsrichtung angezeigt.
In 4 sind zwei Diagramme gezeigt. Das obere Diagramm zeigt einen Betrag des Auslenkwinkels über der Zeit, wobei die Richtung des Auslenkwinkels als Bezugszeichen angezeigt ist. Die Strahlablenkeinheit wird zunächst entlang der Bewegungslinie 144 in positiver Richtung bewegt (also in 3 nach rechts) und verbleibt in dieser Auslenkposition für die Zeitspanne t1. Sodann wird die Strahlablenkeinheit in die Ausgangsposition zurückbewegt und anschließend für die Zeitspanne t2 in die zweite Auslenkposition entlang der Bewegungslinie 144 in negativer Richtung (in 3 nach links). Ähnlich erfolgt die Bewegung entlang der Bewegungslinie 146: zuerst für die Zeitspanne t3 in positiver Richtung (in 3 nach oben) und dann für die Zeitspanne t4 in negativer Richtung (in 3 nach unten).
Das untere Diagramm der 4 zeigt die Veränderung der Signalintensität bei dem Empfänger. In Zeitspanne t1 fällt die Intensität ab. Dies bedeutet, dass die entsprechende Auslenkposition zu einer Verschlechterung der Signalgüte führt. In Zeitspanne t2 und t3 gibt es Verbesserungen der Signalgüte, wobei die beste Signalgüte in Zeitspanne t3 erreicht wird. Zeitspanne t4 wiederum hat eine schlechtere Signalgüte. Vorliegend bedeutet dies, dass die Strahlablenkeinheit in diejenige Position bewegt wird, in welcher sie in der Zeitspanne t3 war. Danach wird die Justierung wiederholt.
Es ist auch denkbar, dass die Strahlablenkeinheit kontinuierlich in einem Kreis gefahren wird und die Gegenstelle antwortet mit einer Veränderung der Intensität des Leitstrahls 30, wenn ein Maximum der Intensität erreicht ist. Dieses Maximum wird typischerweise dadurch erkannt, dass die Intensität zunächst ansteigt, bevor sie wieder abfällt. Empfängt die Kommunikationsplattform 100 eine Intensitätsveränderung des Leitstrahls, so kann darauf geschlossen werden, dass das Maximum vor einer bestimmten Zeitspanne erreicht war und die Strahlablenkeinheit kann um einen Winkelbetrag zurückbewegt werden. Die Strahlablenkeinheit 140 kann beispielsweise einen Kreis mit einem Durchmesser von 2 µrad abfahren. Dieser Kreis kann so langsam abgefahren werden, dass die Verzögerung durch die Laufzeit des Leitstrahls und die Zeit, welche vergeht, um das Intensitätsmaximum als solches zu bestimmen, vernachlässigbar sein. Die Laufzeit des Leitstrahls kann auf Grund der bekannten Entfernung zwischen Kommunikationsplattform und Gegenstelle herausgerechnet werden.
5 zeigt die Schritte eines Verfahrens 500 zum Einstellen einer Abstrahlrichtung eines optischen Kommunikationssignals zwischen einer Kommunikationsplattform und einer Gegenstelle. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Bringen einer Strahlablenkeinheit in eine Ausgangsposition in Schritt 510; Ausgehend von der Ausgangsposition der Strahlablenkeinheit der Kommunikationsplattform zum Lenken des optischen Kommunikationssignals, Einnehmen von Auslenkpositionen der Strahlablenkeinheit entlang zweier unterschiedlicher Bewegungslinien und in entgegengesetzte Richtungen entlang der Bewegungslinien in Schritt 520, wobei die Auslenkpositionen betragsmäßig gleichen Auslenkwinkeln entsprechen und jede Auslenkposition für eine unterschiedliche Zeitspanne gehalten wird; Messen einer Intensität des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle in Schritt 530; Sobald eine Intensitätsveränderung des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle festgestellt wird, Ermitteln einer Signalgüteveränderung des optischen Kommunikationssignals und Erfassen der Dauer dieser Intensitätsveränderung in Schritt 540; Bestimmen derjenigen Intensitätsveränderung, welche zu der besten Signalgüteveränderung gehört, sowie der zugehörigen Dauer in Schritt 550; Verändern der Intensität eines Leitstrahls für die im vorigen Schritt bestimmte Dauer in Schritt 560.
Als beste Signalgüteveränderung wird diejenige Veränderung betrachtet, welche zu der betragsmäßig größten Verbesserung der Signalgüte führt. Die Signalgüte kann dabei gemäß bekannter geeigneter Verfahren bestimmt werden.
Das Verfahren wird bevorzugt mit einem Kommunikationssystem und einer Kommunikationsplattform sowie einer Gegenstelle wie in 1 bis 4 beschrieben ausgeführt.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ oder „umfassend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und dass „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele oder Ausgestaltungen beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele oder Ausgestaltungen verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichen

10: Kommunikationssystem
20: Datenverbindung, Kommunikationssignal
22: Zielpunkt der optischen Datenverbindung
30: Leitstrahl
100: erste Kommunikationsplattform
105: Sende-/Empfangsoptik
106: Mittelpunkt der Sende-/Empfangsoptik
110: Emitter
120: Steuereinheit
130: Aktuator
140: Strahlablenkeinheit
142: Drehpunkt
144: erste Bewegungslinie (mit zwei Richtungen)
146: zweite Bewegungslinie (mit zwei Richtungen)
150: Intensitätsdetektor
160: Strahlteiler
200: zweite Kommunikationsplattform
410: Betrag des Auslenkwinkels
420: Intensitätsveränderung der empfangenen Datenverbindung
500: Verfahren
510 - 560: Verfahrensschritte

Claims

Kommunikationsplattform (100), aufweisend: einen Emitter (110) zum Erzeugen eines optischen Kommunikationssignals (20); einen Intensitätsdetektor (150) zum Erfassen der Intensität eines Leitstrahls (30); eine Strahlablenkeinheit (140) zum Lenken des optischen Kommunikationssignals (20) in Richtung einer Gegenstelle (200); einen Aktuator (130) zum Drehen der Strahlablenkeinheit (140) um einen Drehpunkt (142); eine Steuereinheit (120) zum Ansteuern des Aktuators (130); wobei die Steuereinheit ausgeführt ist: den Aktuator so anzusteuern, dass das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer ersten Bewegungslinie (144) für eine vorgegebene erste Zeitspanne (t1) in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitspanne (t2) entlang der ersten Bewegungslinie (144) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der ersten Bewegungslinie ausgelenkt wird; den Aktuator so anzusteuern, dass anschließend das optische Kommunikationssignal durch die Strahlablenkeinheit entlang einer zweiten Bewegungslinie (146) für eine vorgegebene dritte Zeitspanne (t3) in eine erste Richtung ausgelenkt wird und anschließend für eine vorgegebene vierte Zeitspanne (t4) entlang der zweiten Bewegungslinie (146) in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung der zweiten Bewegungslinie ausgelenkt wird; eine von dem Intensitätsdetektor (150) erfasste Intensität des Leitstrahls zu erhalten und basierend auf der erfassten Intensität eine Auslenkrichtung der Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie (144) oder der zweiten Bewegungslinie (146) zu bestimmen und die Strahlablenkeinheit in eine Auslenkposition zu versetzen.
Kommunikationsplattform (100) nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (120) ausgeführt ist, die Strahlablenkeinheit (140) so anzusteuern, dass das optische Kommunikationssignal bei jedem Auslenkvorgang entlang der ersten Bewegungslinie (144) oder der zweiten Bewegungslinie (146) um einen gleichen Betrag des Auslenkwinkels ausgelenkt wird.
Kommunikationsplattform (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Bewegungslinie (144) und die zweite Bewegungslinie (146) linear verlaufen und einander in einem Winkel von 90° schneiden.
Kommunikationsplattform (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede einzelne der zweiten Zeitspanne (t2), der dritten Zeitspanne (t3) und der vierten Zeitspanne (t4) ganzzahlige Vielfache der ersten Zeitspanne (t1) sind und sich jeweils voneinander unterscheiden.
Kommunikationsplattform (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, den Aktuator so anzusteuern, dass die Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie in der ersten und zweiten Richtung und entlang der zweiten Bewegungslinie entlang der ersten und zweiten Richtung in einer vorgegebenen Reihenfolge ausgelenkt wird.
Kommunikationsplattform (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit ausgeführt ist, den Aktuator so anzusteuern, dass die Strahlablenkeinheit nach jedem Auslenkvorgang in eine Ausgangsposition gebracht wird, bevor die nächste Auslenkposition eingenommen wird.
Kommunikationsplattform (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kommunikationsplattform (100) ein Satellit ist.
Kommunikationssystem (10), aufweisend: eine Kommunikationsplattform (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; eine Gegenstelle (200); wobei die Gegenstelle (200) ausgeführt ist, den Leitstrahl (30) in Richtung der Kommunikationsplattform (100) zu senden; wobei die Gegenstelle (200) ausgeführt ist, Intensitätsschwankungen des optischen Kommunikationssignals sowie die Dauer dieser Intensitätsschwankungen zu erfassen; wobei die Gegenstelle (200) ausgeführt ist, diejenige Intensitätsschwankung des optischen Kommunikationssignals mit der besten Signalgüte und die Dauer dieser Intensitätsschwankung zu bestimmen; wobei die Gegenstelle (200) ausgeführt ist, eine Intensität des Leitstrahls (30) für die Dauer der Intensitätsschwankung des optischen Kommunikationssignals zu verändern; wobei die Kommunikationsplattform ausgeführt ist, auf Grund der Dauer der Intensitätsschwankung des Leitstrahls diejenige Auslenkrichtung des optischen Kommunikationssignals zu ermitteln, welche der Dauer der Intensitätsschwankung des Leitstrahls entspricht.
Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 8, wobei die Kommunikationsplattform (100) ausgeführt ist, nach Empfangen der Intensitätsschwankung des Leitstrahls die Strahlablenkeinheit auszulenken und in eine Zielposition zu versetzen.
Kommunikationssystem (10) nach Anspruch 9, wobei die Kommunikationsplattform (100) ausgeführt ist, die Strahlablenkeinheit entlang der ersten Bewegungslinie (144) in die erste Richtung und anschließend entlang der ersten Bewegungslinie in die zweite Richtung sowie entlang der zweiten Bewegungslinie (146) in die erste Richtung und anschließend entlang der zweiten Bewegungslinie in die zweite Richtung zu bewegen, nachdem die Strahlablenkeinheit in die Zielposition versetzt wurde, um hierdurch eine angepasste Zielposition zu ermitteln.
Verfahren zum Einstellen einer Abstrahlrichtung eines optischen Kommunikationssignals (20) zwischen einer Kommunikationsplattform (100) und einer Gegenstelle (200), das Verfahren aufweisend die folgenden Schritte: Ausgehend von einer Ausgangsposition einer Strahlablenkeinheit (140) der Kommunikationsplattform zum Lenken des optischen Kommunikationssignals, Einnehmen von Auslenkpositionen der Strahlablenkeinheit (140) entlang zweier unterschiedlicher Bewegungslinien und in entgegengesetzte Richtungen entlang der Bewegungslinien, wobei die Auslenkpositionen betragsmäßig gleichen Auslenkwinkeln entsprechen und jede Auslenkposition für eine unterschiedliche Zeitspanne gehalten wird; Messen einer Intensität des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle (200); Sobald eine Intensitätsveränderung des optischen Kommunikationssignals an der Gegenstelle (200) festgestellt wird, Ermitteln einer Signalgüteveränderung des optischen Kommunikationssignals und Erfassen der Dauer dieser Intensitätsveränderung; Bestimmen derjenigen Intensitätsveränderung, welche zu der besten Signalgüteveränderung gehört, sowie der zugehörigen Dauer; Verändern der Intensität eines Leitstrahls für die im vorigen Schritt bestimmte Dauer.
Verfahren nach Anspruch 11, weiterhin aufweisend den Schritt: Erfassen, durch die Kommunikationsplattform, der Dauer der Intensitätsveränderung des Leitstrahls; und Bewegen der Strahlablenkeinheit in diejenige Auslenkposition, die für die Dauer der Intensitätsveränderung des Leitstrahls eingenommen wurde.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verfahrensschritte wiederholt werden, bis entlang einer ersten Bewegungslinie diejenige Auslenkposition der Strahlablenkeinheit ermittelt wurde, welche der maximalen Signalgüte entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Verfahrensschritte wiederholt werden, bis in einer zweiten Bewegungslinie diejenige Auslenkposition der Strahlablenkeinheit ermittelt wurde, welche der maximalen Signalgüte entspricht.