基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06m激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06m的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。     

雾环境下非视距散射光通信最佳链路分析

基于概率论和随机迁移理论,建立多次散射随机模型,采用蒙特卡洛方法仿真分析了辐射雾条件下,不同的通信距离条件时,近红外信号光在大气传输信道中传输的路径损耗与能见度之间的关系,指出在给定的通信距离以及给定的系统发送端发送仰角和发送光束束散角,接收端接收仰角和接收视场角等几何参数下,会存在一个能见度使得在这个能见度条件下信号光传输的损耗最小。在通信距离、能见度给定的情况下,针对大气散射通信几何构架中的各个参数的改变都会对非视距大气散射光通信链路路径损耗产生影响,通过模型仿真,提出辐射雾环境下最优化通信链路几何构架。仿真中采取808 nm 波长的激光二极管(LD)作为光源。     

便携式激光通信系统视场角检测装置的设计

为了解决便携式激光通信视场角测量范围小、要求精度高、测量难度大的问题, 采用计算指定通信距离下的链路能量作为视场角测量依据，提出了一种基于便携式激光通信视场角测量的方法和装置，并在此方案设计的高精度测量装置基础上进行了实际试验测量。结果表明，探测器灵敏度为-30dBm时，在1km, 2km, 3km, 4km处测得的激光通信接收视场角分别为1.12mrad, 0.94mrad, 0.87mrad和0.63mrad。该测试方法和装置能够精确测量便携式激光通信的视场角范围，测试装置可以扩展应用于不同领域的小视场高精度测量。     

哈特曼与CCD传感器信标光轴精密定位对比

捕获、对准和跟踪是大气激光通信系统的核心技术,信标光轴的精密对准可提高通信的稳定性和降低通信误码率.信标光轴的对准主要是对大气激光通信中光束到达角的计算,应用传统的CCD传感器的光斑质心算法,在强湍流的扰动下已经无法准确地测量光束的到达角;提出了应用哈特曼传感器对波前进行探测,采用Zernike多项式模式法重构波前实时...     

大气激光通信机ATP系统设计

介绍了一种大气激光通信机ATP系统的设计方法。该ATP系统采用信号光与信标光共轴接收方案,利用QD进行跟踪、电动微控台进行精调节等先进技术,并在硬件和软件上进行了详细的说明,具有实现简单、跟踪精度高、工作稳定等特点。     

大气激光通信中光PPM偏振调制方案及其关键技术

大气中的雨、雪、雾等对大气激光通信的质量和可靠性影响很大.提出了一种光PPM偏振调制方式,采用改变水平和垂直偏振光束的强度,检测接收到的激光的偏振角进行编码.由于水平偏振和垂直偏振光通过的是同一条光路,在求解光偏振角时大气中的衰减可以相互抵消,因此光PPM偏振调制可以减少甚至消除大气信道对大气激光通信的影响.仿真结果表明:这种方法不但可以消除大气信道对激光通信质量的影响,而且可以成倍提高大气激光通信的码速率.     

空间光通信ATP系统中光信号处理技术研究

讨论了自由空间光通信ＡＴＰ系统中位置误差信号的提取，高噪声背景下微弱光信号的检测方法以及如何选择合适的光电探测器。选择依据主要是：位置分辨率，接收视场角和灵敏度。     

非视线光散射通信的大气传输模型

利用大气对光的散射作用可以实现非视线通信.在单次散射假定下,研究了非视线光散射通信系统的大气传输模型.利用该模型分析了光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数与接收散射光能量之间的关系;重点讨论了大气分子散射和气溶胶散射各自对接收散射光能量的贡献.结果表明当系统的收发仰角较大时,接收光能量主要来自大气分子散射;反之,气溶胶散射则成为接收光能量的主要部分.对于工作在日盲紫外光谱区的非视线通信系统,增加接收视场可以有效地增大系统的信噪比.发现在两种典型的收发仰角情况下,接收散射光能量随光源发散角的变化趋势是相反的,这说明光源发散角要根据实际的应用场合设计确定.     

飞机对卫星激光通信上行链路建模与功率分析

针对飞机对卫星激光通信上行链路,对背景光、激光大气传输衰减、接收器的接收效率和光强起伏等影响链路性能的因素进行了理论建模和分析;在此基础上,考虑OOK调制和直接检测并结合APD的Webb-Gaussian模型,建立了链路误码率模型.通过数值仿真,得出误码率与入射到APD上的信号光功率之间的关系;分析发现误码率随信号光功率的增加而下降,并且下降速率与信号光功率近似满足对数线性关系.最后,计算得出了链路误码率达到10-7时,发射端所需的最小出瞳功率为0.873W.     

多普勒激光雷达回波信号的蒙特卡罗模拟

为了研究光在复杂几何形状和非均匀介质,尤其是激光在大气中的多次散射传输问题,采用半解析蒙特卡罗方法,对不同气象条件和系统参量下的激光雷达回波信号进行了数值模拟,得到了相对回波信号随时间变化的分布曲线,并分析了接收机视场角对回波信号的影响。结果表明,当接收视场角较小时,回波信号曲线与单次散射曲线近似重合,随着接收视场角的增大,单次散射作用减弱,多次散射作用增强。     

逆向调制阵列大气激光通信的误码率分析

为研究逆向调制阵列对大气湍流的抑制作用,提高逆向调制大气激光通信质量。首先,建立了逆向调制阵列接收光束传输模型,分析了光束经大气传输到达逆向调制阵列的信噪比;然后,建立了逆向调制阵列反射光束在大气信道中的传输模型,推导了不同数目反射光束在接收端的光强概率分布模型,分析了在不同湍流环境下采用逆向调制阵列的激光通信误码率;最后,仿真分析了在中等大气湍流条件下传输距离为1 km时,采用三个逆向调制器组成的逆向调制阵列的通信误码率比单个逆向调制器降低4 dB。     

大气湍流对高速激光通信影响模拟实验研究

分析了大气湍流对高速激光通信影响的研究方法、现状及必要性,建立了高速激光通信用大气湍流模拟装置,提出了大气湍流对高速激光通信影响的模拟实验方案,采用实验室内半实物模拟的方法,利用大气湍流模拟装置模拟中弱强度的湍流,搭建激光传输实验系统,并进行了光强闪烁方差及频谱、到达角起伏方差及频谱等测试,结果表明,该大气湍流模拟装置的光强闪烁、到达角起伏符合-5/3理论,光强闪烁、到达角起伏是影响激光通信性能的主要因素,为深入研究大气湍流对高速激光通信影响提供了有效手段和方法,最后对大气高速激光通信未来的发展方向进行了展望。     

一种便携式大气激光通信系统设计与实现

设计了一种以光纤技术为核心的大气激光通信系统,采用半导体激光器和PIN接收管收发合一的以太网端机和视、音频端机,并分别用光纤与光学天线连接,实现了端机与光学天线之间的软性连接,结合EDFA光纤放大技术实现对1550 nm半导体激光器的功率放大,使结构稳定可靠,安装调试方便,适于野外环境使用,通信距离可达2 km,传输带宽100 MBit/s,样机试验证明通信效果良好。     

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。     

大气激光通信系统发散角的设计与仿真

提出了一种利用光纤环形器实现收发同光路的大气激光通信系统,有利于实现系统的光路简化及模块化。该系统采用无信标光,利用信号光进行对准和通信;根据通信距离不同采用调焦结构调节光束发散角。设计了一种利用外部套筒螺旋进行调焦的机构,相较于传统的调焦机构,该调焦机构具有结构简单、尺寸小等优点,利用搭建的大气激光通信系统进行了实验,取得了较好的效果,1.5km左右时系统的通信速率为1.25Gb/s。     

大气信道对激光PPM信号的影响的研究

分别研究了大气湍流和大气散射对激光PPM信号的影响,根据工程数据和理论分析公式,建立了激光PPM信号在大气中传输的数学模型,并根据具体情况分析了激光通信系统研究的重点和难点及其解决办法。对于研究具体的大气激光通信系统具有一定的借鉴作用。     

轻霾天气下大气多次散射对激光通信的影响

为了了解多次散射对轻霾天气下大气激光通信的影响程度,建立了轻霾天气下大气多次散射的模型,并进行了分析,从理论上证明了在轻霾天气下前向散射对光接收的影响可以忽略。这为设计大气激光通信光收发系统提供了理论依据。