大气激光通信技术

大气激光通信曾被评为2001年十大热门电信技术之一。主要介绍了大气激光通信系统的组成及技术优点,提出了一种收发一体、光电分离的系统结构。总结分析了大气歼扰、天气因素和平台的抖动或振动对通信的影响,提出了螺旋式扫描子空间的动态捕获、瞄准、跟踪方案。展望了大气激光通信广阔的应用前景。     

海上双运动载体光通信APT瞄准系统的研究

对自由空间激光通信在海上特定条件下APT系统中如何精确瞄准进行了分析和讨论,关键技术包括:系统功率预算、瞄准误差、探测器选择等,并给出了APT瞄准系统理论设计的参数.     

星间光通信中跟踪控制技术及发展

星间光通信具有巨大的潜在应用价值,国际上已实现高码率、小型化、轻量化和低功耗激光通信终端,其中光学ATP系统的设计是关键技术之一。对ATP系统的特点进行了讨论,介绍了ATP系统中的跟瞄过程,综述了国内外在星间光通信ATP跟踪系统中所采用的控制算法,指出研究新的控制算法或新的PID参数整定方法,是提高ATP跟踪系统精度的发展方向。     

基于轨道角动量的自由空间光通信研究与进展

利用光的轨道角动量传递信息可有效提高信息传输的速率。介绍了光轨道角动量的基本概念和主要特性,探讨了基于轨道角动量的自由空间光通信的基本原理和典型系统,并对相关的关键技术进行了分析,在此基础上,对基于轨道角动量的自由空间光通信的应用前景和发展趋势作了展望。     

自由空间光通信系统中ATP技术的研究

对目标的捕获、跟踪和瞄准（Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ，Ｔｒａｃｋｉｎｇ，Ｐｏｉｎｔｉｎｇ－ＡＴＰ）技术进行了理论分析和实验研究，ＡＴＰ实验系统光路的主要参数为：信标光束散角：２αｂ＝５ｍｒａｄ；光接收天线视场：２βω＝１０ｍｒａｄ；搜索扫描范围：２α≥±１°，２β≥±１°；安装天线误差：≤０．５°。并在１．６ｋｍ距离上进行了实验验证，实验结果与理论分析基本一致。     

抗湍流大气衰落的光学阵列天线特性

针对湍流大气光传输特性,研究分析了一种光学阵列接收天线的特性.光学阵列接收天线在光路上使用移相器和耦合器等光学元件对光信号进行处理合并,使天线的输出信号的信噪比最大;根据对天线分析计算得到的信号分布特点,在天线合理分配安装和使用小尺寸透镜时,可增大光学系统视场角.经过仿真计算,与单透镜在相同接收条件下的接收端信号的信噪...     

国内外空间光通信技术发展及趋势研究

全面介绍了国内外卫星光通信技术的发展、研究状况及卫星光通信技术系统的组成和主要关键技术,分析了卫星光通信相对于卫星微波通信的优点,最后对卫星激光通信的前景进行了综述。     

空间光通信APT技术分析

在空间光通信系统中，空间光束的自动搜索、跟踪、瞄准，即APT(Acquisition，Pointing and Tacking)是一项非常关键、非常重要的技术。文中对APT的工作原理、关键技术等进行了分析。     

ATP子系统中补偿大气衰减的一种优化设计

对于大气光通信来说,发射光束要通过大气,但由于大气的种种特性会引起发射信号的衰减,而且衰减作用非常显著。本文就这个问题提出一种新的设计思想：使用惯性传感器来补偿大气引起的衰减效应。最后我们通过使用一个加速计的光通信示例来导出分析结果。     

自由空间光通信终端机中ATP系统设计

自由空间光通信将成为未来通信一种可行且非常具有吸引力的通信手段。光束的捕获、跟踪和对准是自由空间光通信中必须解决的关键技术之一。本文介绍了自由空间光通信终端机中ATP系统的工作原理 ,详细论述了实现ATP系统功能的硬件和软件的设计 ,并给出了该系统性能测试的结果。     

高速通信系统用新型光纤设计

用有限元法模拟了光纤结构参数与传输性能间的关系。设计了几种用于高速通信系统的新型光纤 ,如高非线性色散位移光纤、宽带色散补偿光纤和色散平坦型大有效面积非零色散位移光纤     

湍流大气对无线光通信影响分析及解决方案

分析了湍流大气光传输特性,讨论了光信号闪烁对宽带光无线通信误码率的影响及解决方案。从湍流大气的经典功率谱模型与修正功率谱模型出发,分析了Rytov指数与光场波长的变化关系,讨论了其对传输光场强度起伏的影响,以及分别在球面波与平面波时的差异。从实验上模拟考察了湍流大气对宽带光通信的影响,提出了一种新的从光链路上矫正波前畸变、减弱信号闪烁进而降低通信系统误码率的技术方案。该方案基于遗传算法和无模型盲优化的方式,以Zernike多项式系数为向量,对波前畸变进行编码,根据畸变波前的Zernike多项式的系数实现波前重构。其特点是没有预先测量波前相位畸变信息,而是采用施特列耳比作为遗传算法的适应度评判标准,通过优化达到最佳的波前畸变补偿效果。分析结果表明,该方案对中等强度以下的湍流大气光传输具有明显改善效果。     

变结构控制在空间光通信PAT系统中的应用

基于离散指数趋近律和被控对象离散化模型设计了空间光通信的瞄准、捕获和跟踪系统(简称PAT系统)的变结构控制器,通过改变趋近律的参数,消除了系统的抖振现象,使得在滑模方式下系统收敛于平衡点,从而实现了系统远远高于经典频域法对动态目标的跟踪精度。仿真结果表明在跟瞄性能方面变结构控制跟踪动态目标的跟踪精度比经典控制提高了两个数量级,证实了该设计方法的可行性。     

无线光通信光功率衰减模型分析

现有的无线光通信系统中,光功率衰减模型普遍采用的是平面波假设下的模型,而实际无线光通信系统发射的激光是高斯光束。因此,建立高斯光束下的光功率衰减模型更加符合实际情况。利用理论推导结合仿真的方法,分析了高斯光束下发射光功率计算中积分限的选取,在综合考虑精确性和简易性的原则下,建立了高斯光束的光功率衰减模型,并以此为基础,比较了平面波和高斯光束下的光功率衰减模型,研究了平面波近似带来的误差。结果表明:两种模型明显不同,平面波假设下的模型会低估无线光通信系统的性能,在分析最大可通信距离时会带来12%~13%的相对误差。     

Line of sight model for visible light communication using Lambertian radiation pattern of LED

This paper illustrates line of sight model for visible light source and a photodiode in wireless communication. Light‐emitting diodes (LEDs) are predominantly used everywhere like in houses and factories as light source due to development in technology of light sources. Haitz's law predicts an exponential rise in light output and efficiency of LEDs over a period of time. Light‐emitting diodes are having an average life of 50 000 hours with efficiency of 140 lm/W. Light‐emitting diode light sources are used for an eco‐friendly world due to its advantages over conventional wireless communication systems. For communication purpose in the visible light range, the LED and photodiode are used. A visible light communication system with LED as the transmitter and photodiode as the receiver is simulated in MATLAB for line of sight and analyzed using a Lambertian radiation pattern with a different mode number, field of view, and half power angle.     

对数正态分布下的无线光通信系统误码率分析

对开关键控(OOK)强度调制直接检测(IM/DD)方式的无线光通信接收发射系统的光电信号进行分析,并使用最大后验概率(MAP)方法确定判决阈值。将对数正态分布作为湍流信道上光强闪烁模型,建立了系统误码率与湍流强度、光源相干参数、激光发射器光功率等系统参数之间的定量关系。采用部分相干光作为信号光能降低光源相干度,有效抑制湍流效应。计算结果表明：在一定条件下,湍流强度改变0.5个量级系统误码率相差6-8个量级,并且最优源相干参数可以通过计算得到,其对应的部分相干光最有利于提高通信系统性能。     

空间光通信中应用于精密指向的面阵探测器的定位精度分析与验证

为了实现空间光通信中高精度的链路,本文重点研究了影响面阵探测器对于目标定位精度的关键因素。首先从机理上分析了质心算法的误差,并仿真验证了满足空间无损采样条件的必要性。我们定义了NU值并以此为指标来量化探测器的非均匀性,随着NU自0开始线性增长,质心的定位误差持续增长但是速度放缓。当NU值为0.005时,最大定位误差为0.043 像素。在目标入射到光学系统的光强不断改变的条件下,NU值越小,质心位置越接近光斑的真实位置。我们通过实验测试了某种典型的CMOS探测器在不同光照强度下的像元响应,建立了像元响应非均匀性的数理模型,计算出NU值于线性响应范围内在0.0045到0.0048范围内波动。光斑质心定位精度的实验结果表明,绝对定位误差小于0.05 像素,可以满足高精度链路的需求,验证了理论和仿真的有效性。