CN102904637A - 基于紫外光传输的空间光通信方法及系统 - Google Patents

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张民
李�诚
韩大海
张娟
李青
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Abstract

本发明涉及卫星通信技术领域，公开了一种基于紫外光传输的空间光通信方法及系统，该方法包括以下步骤：S1、将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；S2、将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。本发明利用紫外光代替无线电作为传输介质进行信号传输，增大了光通信系统中接收端接收器可工作的物理空间范围，降低了空间光通信对准与跟踪捕获的要求，降低了通信系统开发和运行的复杂度，提高了整个通信系统的灵活性和有效性。

Description

基于紫外光传输的空间光通信方法及系统
技术领域
本发明涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种基于紫外光传输的空间光通信方法及系统。
背景技术
现有的空间光通信技术均为基于红外波段的技术，但红外波段对准与跟踪捕获都有严格的要求。而目前市场上可提供大功率的紫外激光器，满足长距离传输的光源要求，紫外光的光电倍增管探测灵敏度极高，可以探测理论1E-15W的紫外光。
然而，基于紫外光传输的空间光通信目前在国内外的研究领域还是空白。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何提供一种能够降低对准与跟踪捕获要求的空间光通信方案。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于紫外光传输的空间光通信方法，包括以下步骤：
S1、将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；
S2、将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
优选地，步骤S1具体包括：
S11、将所述待发送信号进行脉冲位置调制；
S12、将经脉冲位置调制之后的信号加载到紫外光上以光脉冲的形式进行发射。
优选地，步骤S2具体包括：
S21、探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
S22、对所述接收到的信号进行光电转换；
S23、对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
本发明还提供了一种基于紫外光传输的空间光通信系统，包括：发送模块，用于将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；
接收模块，用于将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
优选地，所述发送模块包括依次连接的调制电路、激光器驱动电路以及紫外激光器，其中，
所述调制电路，用于将所述待发送信号进行脉冲位置调制；
所述激光器驱动电路，用于驱动所述紫外激光器发出紫外光；
所述紫外激光器，用于发出紫外光，并将经脉冲位置调制之后的信号加载到所述紫外光上以光脉冲的形式进行发射。
优选地，所述接收模块包括依次连接的紫外探测器、光电转换器以及解调电路，所述紫外激光器对准所述紫外探测器所在位置的方向，其中，
所述紫外探测器，用于探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
所述光电转换器，用于对所述接收到的信号进行光电转换；
所述解调电路，用于对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
优选地，所述紫外探测器为光电倍增管。
（三）有益效果
上述技术方案具有如下优点：本发明利用紫外光代替无线电作为传输介质进行信号传输，同时利用探测灵敏度极高的紫外探测器进行信号接收，增大了光通信系统中接收端接收器可工作的物理空间范围，降低了空间光通信对准与跟踪捕获的要求，进而降低了通信系统开发和运行的复杂度，提高了整个通信系统的灵活性和有效性。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1所示，本发明提供了一种基于紫外光传输的空间光通信方法，包括以下步骤：
S1、将待发送信号（例如携带文本、语音、图片等信息的电信号）处理后加载到紫外光上进行传输；
S2、将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
步骤S1具体包括：
S11、将所述待发送信号进行脉冲位置调制；本发明利用紫外光代替无线电作为传输介质，因此，其调制和解调的手段就和传统通信系统有着很大区别，可选用脉冲位置调制方式；
S12、将经脉冲位置调制之后的信号加载到紫外光上，以宇宙空间为信道，以光脉冲的形式进行发射。
步骤S2具体包括：
S21、探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
S22、对所述接收到的信号进行光电转换；
S23、对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
如图2所示，本发明还提供了一种基于紫外光传输的空间光通信系统，包括：发送模块，用于将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；
接收模块，用于将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
所述发送模块包括依次连接的调制电路、激光器驱动电路以及紫外激光器，其中，
所述调制电路，用于将所述待发送信号进行脉冲位置调制；
所述激光器驱动电路，用于驱动所述紫外激光器发出紫外光；
所述紫外激光器，为大功率紫外激光器，用于发出紫外光，并将经脉冲位置调制之后的信号加载到所述紫外光上以光脉冲的形式进行发射。
所述接收模块包括依次连接的紫外探测器、光电转换器以及解调电路，所述紫外激光器对准所述紫外探测器所在位置的方向，其中，
所述紫外探测器，为高灵敏度的紫外探测器，用于探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
所述光电转换器，用于对所述接收到的信号进行光电转换；
所述解调电路，用于对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
所述紫外探测器为光电倍增管。
本发明中，系统采用实用高效的光脉冲调制方式，信息是由光脉冲所在的位置表示，用n位二进制值表示一帧中某特定位置的光脉冲，n是调制参数，为正整数。2n个时隙构成PPM（脉冲位置调制）帧，光脉冲位于M=2n个时隙位置之一。发送模块在特定的时隙中将信号以光脉冲的形式发射，接收模块探测到光脉冲后判断其所属时隙，然后恢复出原始信号。其发射光脉冲功率Pt所需的平均功率为PavePPM=Pt/2n，带宽为BPPM=2nR/n。
由以上实施例可以看出，在存在宇宙灰尘的空间中，紫外线的传输过程中受到颗粒的散射作用，因此，本发明利用紫外光代替无线电作为传输介质进行信号传输，同时利用探测灵敏度极高的紫外探测器进行信号接收，增大了光通信系统中接收端接收器可工作的物理空间范围，降低了空间光通信对准与跟踪捕获的要求，进而降低了通信系统开发和运行的复杂度，提高了整个通信系统的灵活性和有效性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于紫外光传输的空间光通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；
S2、将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
S11、将所述待发送信号进行脉冲位置调制；
S12、将经脉冲位置调制之后的信号加载到紫外光上以光脉冲的形式进行发射。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S21、探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
S22、对所述接收到的信号进行光电转换；
S23、对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
4.一种基于紫外光传输的空间光通信系统，其特征在于，包括：
发送模块，用于将待发送信号处理后加载到紫外光上进行传输；
接收模块，用于将接收到的信号进行处理之后恢复为所述待发送信号。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述发送模块包括依次连接的调制电路、激光器驱动电路以及紫外激光器，其中，
所述调制电路，用于将所述待发送信号进行脉冲位置调制；
所述激光器驱动电路，用于驱动所述紫外激光器发出紫外光；
所述紫外激光器，用于发出紫外光，并将经脉冲位置调制之后的信号加载到所述紫外光上以光脉冲的形式进行发射。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述接收模块包括依次连接的紫外探测器、光电转换器以及解调电路，所述紫外激光器对准所述紫外探测器所在位置的方向，其中，
所述紫外探测器，用于探测所述光脉冲，并作为接收到的信号；
所述光电转换器，用于对所述接收到的信号进行光电转换；
所述解调电路，用于对经光电转换后的信号进行解调，从而恢复为所述待发送信号。
7.如权利要求4或5或6所述的系统，其特征在于，所述紫外探测器为光电倍增管。
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