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高速空间激光通信系统在空天信息网的应用

2013-03-22 10:02
空白小盒子
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  一、高速空间激光通信系统

  空间激光通信是指在2个或多个终端之间利用激光束作为信息载体实现通信。激光的高度相干性和空间定向性决定了空间激光通信与微波通信相比在许多方面优势明显,例如:抗干扰能力强、安全性好、设备体积小、质量轻、功耗低等。

  空间激光通信系统从功能上分为通信分系统和捕获、跟踪、对准(ATP)分系统。通信分系统实现基带数据输入输出控制与调制解调。以及极窄信号光发射/接收等功能。APT分系统实现立体空间内通信双方快速、高概率捕获和在相对运动和平台振动条件下的高精度、动态跟踪。超高速空间激光通信系统的组成如图1所示。

  图1 高速空间激光通信系统组成

  高速空间激光通信系统在通信双方间有2个光路,其中,信号光用于传输高速数据信标光用于APT系统进行对准。超高速激光通信系统工作过程主要分为4个步骤:系统预热、捕获过程、跟踪与瞄准过程和数据传输。因此,高速空间激光通信系统还需要输入通信双方的初始位置信息,用于捕获与跟踪。

  在实际应用中,高速空间激光通信系统作为星间链路使用时,需要克服的问题主要是太阳光为地球表面的云层、积雪和海洋反射所产生的强烈背景辐射;作为星地链路使用时,需要克服的主要问题是激光穿越大气层引起的衰减严重和大气信道随机性问题。高速空间激光通信系统部署在空天信息网中时,2个重要问题是:

  1、节点运动

  空天信息网中的所有节点都处于有规律的高速运动(轨道运动),因此节点的位置可以根据初应用光学胡鹤飞等高速空间激光通信系统在空天信息网中的应用始位置和轨道信息进行计算。因此,需要在APT分系统中增加对轨道信息的处理能力。

  2、与组网载荷的集成

  组网载荷的功能是控制链路进行组网,还可以包括数据交换与数据路由。高速空间激光通信系统作为通信物理层,必须与组网载荷高效集成,构成完整的协议栈。

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