国外激光链路中继卫星系统的发展与启示

激光链路中继卫星系统是指以激光波束为媒介,为低轨信息获取类卫星提供高速数据传输服务的卫星系统。国外已开展了多次星间、星地激光通信实验,已由强度调制/直接探测通信体制过渡到相位调制/相干解调通信体制,通信速率可达5.6 Gbps。卫星激光通信正向更高通信速率、组网应用、终端小型化、轻量化方向发展。在系统分析欧洲、日本、美国等国家典型星间、星地激光通信实验和中继卫星发展计划的基础上,讨论了激光链路中继卫星系统的发展趋势,总结得到对发展我国激光链路中继卫星系统的若干启示。     

星地激光通信链路瞄准角度偏差修正及在轨验证

在我国首次星地激光通信链路地面捕获实验初期,由于激光通信终端地面光机装调和整星安装过程中存在的系统误差,在瞄准过程中存在8mrad的瞄准角度偏差,且平均捕获时间大于40s,严重影响星地光通信链路捕获性能。基于此,利用立方棱镜坐标系为桥梁,建立了基于坐标变换的卫星本体坐标系与终端基准坐标系的修正变换矩阵,通过地面坐标系测量,最终对光束瞄准角度偏差进行了有效补偿。海洋二号卫星在轨实测结果表明,星地激光通信链路的瞄准偏差由最初的8mrad减小为0.8mrad,捕获扫描范围显著缩小,链路平均捕获时间由最初的40s减小到小于5s,明显优于国外同类型终端在轨实验性能,对卫星激光通信链路捕获性能的提高具有重大意义。     

激光星间链路发展综述：现状、趋势、展望

由于激光通信在空间传输中波长短且方向性强,已成为下一代卫星通信与导航的重要手段。激光星间链路的高速率、高带宽、高安全性等特点,可以提供高质量卫星空间通信,同时其还可以提高星间测距的精度,因此,构建激光星间链路成为下一代卫星网络的研究重点之一。文中首先从技术层面介绍激光星间链路的基本组成,主要介绍了卫星激光建链模式、卫星激光信号调制模式及卫星激光载波波长三个重要技术点。从技术到现象,根据不同轨道高度和不同的任务需求,按照发射时间顺序综合调研并总结了近年来国内外典型中高轨和低轨卫星激光通信成果的发展现状与未来计划。通过调研,进一步从宏观角度分析出卫星激光通信发展标准化、兼容化、网络化和商业化四个趋势,并从微观角度总结了卫星激光终端弹性化和模块化的发展方向。最后,除了作为通讯手段,展望了星间激光链路用于卫星激光测距的良好前景。通过对激光星间链路的现状、趋势和展望的综合分析,旨在为未来激光星间链路的设计与优化提供一定的借鉴和参考,并为我国未来星间激光通信和测距技术的发展及研究提供方向参考。     

高动态卫星激光组网关键技术研究

激光通信凭借其在传输距离、传输容量、保密性和抗干扰性等方面的优势,将成为未来卫星通信,尤其是星间通信的重要技术手段.然而,受到卫星高速度移动等因素的制约,基于激光链路进行高动态卫星激光组网将面临一系列关键技术挑战.综述了卫星激光通信技术的发展现状,介绍了软件定义卫星激光网络的架构,分析了高动态卫星激光组网关键技术,最后...     

激光链路中继卫星系统网络设计及性能分析

随着卫星激光通信技术的发展,激光链路中继卫星系统将成为未来天基信息系统的骨干网。首先设计了一种2颗国土星+2颗境外星的网络架构,然后借助地面程控交换技术分析方法,定义了光网络性能指标,最后仿真了激光链路中继卫星系统的网络性能。仿真结果表明,当每颗用户卫星通信业务量为0.2 Erl、接入损失概率要求不大于0.2、链路利用率不小于0.6的情况下,激光链路中继卫星系统的12条接入链路可以支持50颗用户卫星接入。     

空间编队卫星平台激光通信链路组网技术

研究了三维变轨卫星群组成的机动平台中基于激光链路的主星与子星相互间波束点对点多信号持续跟踪、瞄准、捕获技术,提出了基于波分复用(WDM)的星间激光链路通信组网思路,分析了编队卫星激光通信系统的拓扑结构和光码分多址(OCDMA)接入,这样就形成了基于WDM/OCDMA的编队卫星网络.初步探讨了未来天基宽带卫星激光通信网的基本框架.     

一种低轨道卫星传输链路干扰仿真分析方法

全球范围内低轨道小卫星数量越来越多,已被世界各国广泛用于通信、遥感、导航等各领域.国际电联对非静止轨道卫星的协调要求日益收紧,对在轨卫星的干扰冲突评估越发务实.本文针对上述现实情况,提出了一种低轨道卫星传输链路干扰仿真分析方法,分别从频域、空间、时间、能量四个层面逐级评估链路影响,为开展国际卫星网络协调提供了切实可行的量化方法.     

带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比分析

卫星激光通信链路是一项实现卫星大规模星座组网的关键技术。相干激光链路灵敏度高、抗背景干扰、速率升级空间大,在星间激光链路中应用广泛。文章建立了带有前置掺铒光纤放大器(EDFA)的卫星相干激光通信终端的信噪比分析模型,仿真分析了EDFA功率增益、EDFA噪声系数、本振光功率、信号光功率、光放后端光带宽、基带前端电带宽对终端输出信噪比的影响以及各种输出噪声功率占比的情况,得到了带有前置EDFA卫星相干激光通信终端的信噪比参数特性。     

卫星间第一条使用激光的光学链路

卫星间的第一条光学链路建于2001年11月,该链路使用激光作为信号载体。从那时起,卫星已能实时把图像从空间传输到地面,从而使数据的发送更为及时。 这条实验用的光学数据链路是由安装在法国地球观测卫星SPOT-4号上的“半导体激光器卫星间链路实验”(SILEX)通信终端提供的     

星间激光链路数据中继技术研究进展

基于高性能激光链路构建高速安全的数据中继卫星系统可为不同轨道、不同功能的对地观测卫星和用户航天器提供大容量、无缝隙的数据中继服务,在军事和民用领域均具有广泛的应用前景。以欧洲为代表的发达国家相继开展了星间激光链路数据中继技术的理论研究和星上演示验证,并启动了相应的工程验证计划。综述了国内外星间激光链路数据中继技术的研究现状,对几种典型激光链路数据中继卫星系统,着重研究了系统结构、激光终端及模拟验证实验。最后,分析了数据中继卫星激光链路组网中着重关注的几个方向。     

应用于星间光通信系统的光发送机的设计

根据自由空间光通信的特点,在理论分析和数值仿真的基础上提出了适用于星间光通信的长滤长光发送机方案,针对星间光通信对误码率的要求分析了大信号、高泵浦功率条件下ＥＤＦＡ中放大的自发辐射（ＡＳＥ）对系统信噪比增益的影响并通过计算给出了在ＯＯＫ调制方式下光发送机天线口径的最优范围。     

基于自由空间光通信技术的研究

自由空间光通信（FSO）是以大气为传输媒介,以激光的波长作为载体用以携带高速信息的无线传输技术,它是光通信与无线通信的结合,并兼有光纤通信的高速传输与无线通信可灵活移动等优点,无须挖沟,无须申请频率许可证,为当今卫星通信技术的首选。关键技术主要对FSO通信系统中接收灵敏度进行分析以及对接收的光学系统中跟踪原理进行剖析,为进一步提高自由空间光通信的性能作铺垫。     

对准误差对前置光放大卫星激光通信系统性能的影响

发射机及接收机的对准误差都会引起前置光放大卫星激光通信系统信号的衰落,在同时考虑发射机、接收机对准误差的条件下优化系统性能非常重要。将接收机对准误差引起的空间光耦合损耗用一个高斯函数近似,并同时考虑发射机对准误差引起的对准损耗,推导出了接收光功率概率密度的近似解析表达式,应用该概率密度函数,建立了基于平均误码率原则的前置光放大卫星激光通信系统的优化模型。仿真结果表明,在给定平均误码率要求及对准误差一定时,存在一个最佳发射光束宽度、接收天线直径及空间光耦合参数,使所需的发射功率最小,采用更大的接收天线并不能降低对发射功率的要求。     

自由空间光通信中的振动抑制研究

卫星联网可以实现高速率的自由空间光通信;;但是由于卫星间的长距离、窄光束的发散角和瞄准系统的抖动使得从一颗卫星到另一颗卫星的瞄准变成很复杂的问题像这样接受平面内发射的光束的抖动会降低平均接收功率增加误码率针对上述问题;;介绍了7种抑振方法     

高铁无线光通信技术研究现状

针对传统高铁通信系统中用户通信频繁中断和轨道安全等问题,介绍了无线光通信技术在高铁通信中的应用,主要围绕高铁无线光小区切换、光跟瞄、光轨道监测和光通信实验这4种技术,分析了高铁无线光通信信道模型,包括湍流、雨天和雾天信道模型.最后展望了高铁无线光通信技术的研究方向.     

卫星激光通信中光纤放大器的应用研究

介绍了卫星激光通信的特点,通过计算分析,提出了用于卫星激光通信光发射系统的高功率光纤放大器、用于光接收系统的前置光纤放大器的性能参数。给出了高功率光纤放大器和低噪声前置光纤放大器的实验方案。     

大气折射对空地卫星光通信链路影响的研究

卫星光通信被认为是解决卫星通信高码率“瓶颈”问题的唯一途径。但是在空地光通信系统中 ,由于大气温度与大气压强的随机变化 ,导致大气折射率不再是常数。当激光在大气中传输时 ,由于折射的影响 ,光束不再沿直线传播 ,而是按折射定律产生折射效应。这就使得光束到达卫星站 (或地球站 )时偏离了原来的位置 ,影响系统的通信性能。同时由于湍流的存在 ,它又会产生一些湍流效应。本文在此基础上给出了大气折射率模型 ,并由大气光路方程得出在空地卫星通信系统中 ,光束在整个大气中的传输特性。它是研究空地卫星光通信中的大气折射的重要课题     

卫星相干光通信的研究进展及趋势

卫星相干光通信是卫星通信中最具潜力的选择.简述了相干光通信的原理和优势,全面介绍了卫星相干光通信的研究历程、现状和发展趋势.     

空间环境对卫星光通信系统光学器件的影响

依据卫星光通信系统的组成及空间辐射环境,给出了空间环境的两个主要效应:总剂量效应(TID)和置换损伤效应(DDD).分析了空间辐照环境对卫星光通信系统主要光学器件性能参数的影响,主要包括石英光纤、掺铒光纤放大器(EDFA)、量子阱激光器(QWLD)、CCD、PIN硅光电二极管,并提出了相应的抗辐射防护措施,为卫星光通信系统的实际应用提供了理论基础.     

卫星相干激光通信系统与技术发展

自由空间光通信(Free Space Optical Communication,FSOC)尤其是基于相干体制的卫星激光通信,正逐渐成为突破微波通信瓶颈、建设天地一体化网络、实现高速数据传输的重要手段.总结了欧空局、德国、日本及国内卫星相干激光通信的重要进展,给出了成功验证的相干激光通信系统的激光器、传输速率、多普勒频...