CN104852762A - 空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，由空中通信终端、地面通信终端、空中控制系统、地面遥控与监视系统、空中数传电台、地面数传电台、空中GPS/INS捷联导航系统、地面GPS/INS捷联导航系统组成；其特征在于：空中通信终端、空中数传电台和空中GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与空中控制系统连接，地面通信终端、地面数传电台和地面GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与地面遥控与监视系统连接。其在进行野外空地激光通信过程中，为了对空中通信终端的初始指向误差进行有效评估，分析各因素对初始指向误差的影响情况，以减少捕获不确定区域，缩短捕获时间。

Description

空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法

技术领域

本发明涉及一种空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，属于空间激光通信技术领域。

背景技术

与其他通信方式相比，空间激光通信具有众多优点，因此，我国和国外发达国家十分重视，并已经开展了不同链路的激光通信技术与系统的研究。相对于其它激光通信链路，空地激光通信链路被认为是最复杂的链路之一，因此，开展研究的时间较晚。随着空中激光通信终端的重要性日渐突出，以空中通信终端为节点的空地激光通信链路已成为研究热潮。

对于空地激光通信系统，由于通信终端的初始指向误差受到通信距离、GPS/INS捷联导航系统的测试误差、数据的传输延迟、通信终端间的相对速度等众多因素的影响，导致空地激光通信系统的捕获不确定区域比较大，而捕获不确定区域的大小直接影响捕获方式和扫描方法的选择，进而会影响捕获时间和捕获概率。众所周知，快速高概率的捕获技术是空间激光通信的关键技术之一，为了尽量减少捕获不确定区域，对通信终端的初始指向误差进行测试与评估是十分有意义的。

通信终端性能指标的测试方法可以分为室内测试和野外测试，其中室内测试方法需要通过仿真模拟野外工作环境，因此，测试结果并不能完全真实反映系统的各项性能指标；野外测试由于处于真实的工作环境，因此，可以得到更加准确的测试结果，有利于对通信系统的各项性能指标进行改进。目前，对于空间激光通信系统进行的测试，主要包括捕获时间、捕获概率、跟踪精度、误码率和大气信道的影响情况等，尚未发现初始指向误差的测试方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，其在进行野外空地激光通信过程中，为了对空中通信终端的初始指向误差进行有效评估，分析各因素对初始指向误差的影响情况，以减少捕获不确定区域，缩短捕获时间。

本发明的技术方案是这样实现的：空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，由空中通信终端、地面通信终端、空中控制系统、地面遥控与监视系统、空中数传电台、地面数传电台、空中GPS/INS捷联导航系统、地面GPS/INS捷联导航系统组成；其特征在于：空中通信终端、空中数传电台和空中GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与空中控制系统连接，地面通信终端、地面数传电台和地面GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与地面遥控与监视系统连接。

其具体步骤如下：

步骤1、空地动态激光通信所有工作单元分别通电自检，进入工作状态；

步骤2、地面遥控与监视系统接收地面GPS/INS捷联导航系统发送的地面GPS/INS数据和地面通信终端的工作状态数据，并将地面GPS/INS数据和地面控制命令数据通过地面数传电台发送给空中数传电台，然后由空中控制系统接收，地面遥控与监视系统发送的控制命令信息包的详细定义如表所示，该信息包也是控制控制系统接收的信息包；

步骤3、空中控制系统接收空中GPS/INS捷联导航系统发送的空中GPS/INS数据和空中通信终端的工作状态数据，并将空中GPS/INS数据和空中通信终端的工作状态数据通过空中数传电台发送给地面数传电台，然后由地面遥控与监视系统接收，空中控制系统发送的状态信息包的详细定义如表所示，该信息包也是地面遥控与监视系统接收的信息包；

步骤4、地面遥控与监视系统控制地面通信终端发射地面粗信标光，并通过地面数传电台向空中控制系统发送发射空中粗信标光命令数据，即表1中Byte27为0x02；

步骤5、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到发射空中粗信标光命令数据，空中控制系统控制空中通信终端发射粗信标光；

步骤6、如果空中粗信标光处于发射状态，即表2中Byte26为0x02，地面遥控与监视系统控制地面通信终端进行随动指向；如果地面粗信标光处于发射状态，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中随动指向命令数据，即表1中Byte26为0x04；

步骤7、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中随动指向命令数据，空中控制系统控制空中通信终端随动指向；

步骤8、如果地面通信终端和空中通信终端都处于随动指向状态，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台向空中控制系统发送空中扫描捕获命令数据，即表1中Byte26为0x03；

步骤9、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中扫描捕获命令数据，空中控制系统控制空中通信终端进行扫描捕获；

步骤10、如果空中通信终端成功捕获到地面粗信标光，地面遥控与监视系统控制地面通信终端切换到精信标光状态；

步骤11、如果地面通信终端处于精信标光状态，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中精跟踪命令数据；

步骤12、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中精跟踪命令数据，空中控制系统控制空中通信终端启动空中精跟踪；

步骤13、如果空中精跟踪处于稳定状态，即表2中Byte28为0x95，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中粗精信标光切换命令数据，，即表1中Byte27为0x01；

步骤14、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中粗精信标光切换命令数据，空中控制系统控制空中通信终端切换到精信标光状态；

步骤15、如果空中通信终端处于精信标光状态，地面遥控与监视系统保存地面通信终端工作状态数据中的空中精信标光在粗跟踪视场中的脱靶量，该脱靶量就是空中通信终端的初始指向误差；

通过以上步骤实现了对空地激光通信空中通信终端的初始指向误差的野外测试。

本发明的积极效果是可以对空中通信终端的初始指向误差进行科学有效的野外测试；在测试过程中获得的测试数据有助于分析相对速度、时间等因素对空中通信终端的初始指向误差的影响情况。

附图说明

图1是空地激光通信空中通信终端初始指向误差野外测试方法所需设备构成图。此图也是说明书摘要附图。其中：1为空中通信终端，2为地面通信终端，3为空中控制与监视系统，4为地面遥控与监视系统，5为空中数传电台，6为地面数传电台，7为空中GPS/INS捷联导航系统，8为地面GPS/INS捷联导航系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述：如图1所示，空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，由空中通信终端1、地面通信终端2、空中控制与监视系统3、地面遥控与监视系统4、空中数传电台5、地面数传电台6、空中GPS/INS捷联导航系统7、地面GPS/INS捷联导航系统8组成；其特征在于，空中通信终端1、空中数传电台5和空中GPS/INS捷联导航系统7都通过电缆与空中控制与监视系统3连接，地面通信终端2、地面数传电台6和地面GPS/INS捷联导航系统8都通过电缆与地面遥控与监视系统4连接。

其具体步骤如下：

步骤1、空地动态激光通信所有工作单元分别通电自检，进入工作状态。

步骤2、地面遥控与监视系统4接收地面GPS/INS捷联导航系统8发送的地面GPS/INS数据和地面通信终端2的工作状态数据，并将地面GPS/INS数据和地面控制命令数据通过地面数传电台6发送给空中数传电台5，然后由空中控制系统3接收，地面遥控与监视系统4发送的控制命令信息包的详细定义如表所示，该信息包也是控制控制系统3接收的信息包。

表1 地面遥控与监视系统4发送的控制命令信息包详细定义

步骤3、空中控制系统3接收空中GPS/INS捷联导航系统7发送的空中GPS/INS数据和空中通信终端1的工作状态数据，并将空中GPS/INS数据和空中通信终端1的工作状态数据通过空中数传电台5发送给地面数传电台6，然后由地面遥控与监视系统4接收，空中控制系统3发送的状态信息包的详细定义如表所示，该信息包也是地面遥控与监视系统4接收的信息包。

表2 空中控制系统3发送的状态信息包详细定义

步骤4、地面遥控与监视系统4控制地面通信终端2发射地面粗信标光，并通过地面数传电台6向空中控制系统3发送发射空中粗信标光命令数据，即表1中Byte27为0x02。

步骤5、如果空中控制系统3通过空中数传电台5接收到发射空中粗信标光命令数据，空中控制系统3控制空中通信终端1发射粗信标光。

步骤6、如果空中粗信标光处于发射状态，即表2中Byte26为0x02，地面遥控与监视系统4控制地面通信终端2进行随动指向；如果地面粗信标光处于发射状态，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台6向空中控制系统3发送空中随动指向命令数据，即表1中Byte26为0x04。

步骤7、如果空中控制系统3通过空中数传电台5接收到空中随动指向命令数据，空中控制系统3控制空中通信终端1随动指向。(指向算法在我已经发表的论文中有详细说明，这里还要说吗？)

步骤8、如果地面通信终端2和空中通信终端1都处于随动指向状态，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台6向空中控制系统3发送空中扫描捕获命令数据，即表1中Byte26为0x03。

步骤9、如果空中控制系统3通过空中数传电台5接收到空中扫描捕获命令数据，空中控制系统3控制空中通信终端1进行扫描捕获。

步骤10、如果空中通信终端1成功捕获到地面粗信标光，地面遥控与监视系统4控制地面通信终端2切换到精信标光状态。

步骤11、如果地面通信终端2处于精信标光状态，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台6向空中控制系统3发送空中精跟踪命令数据。

步骤12、如果空中控制系统3通过空中数传电台5接收到空中精跟踪命令数据，空中控制系统3控制空中通信终端2启动空中精跟踪。

步骤13、如果空中精跟踪处于稳定状态，即表2中Byte28为0x95，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台6向空中控制系统3发送空中粗精信标光切换命令数据，，即表1中Byte27为0x01。

步骤14、如果空中控制系统3通过空中数传电台5接收到空中粗精信标光切换命令数据，空中控制系统3控制空中通信终端1切换到精信标光状态。

步骤15、如果空中通信终端1处于精信标光状态，地面遥控与监视系统4保存地面通信终端2工作状态数据中的空中精信标光在粗跟踪视场中的脱靶量，该脱靶量就是空中通信终端1的初始指向误差。

通过以上步骤实现了对空地激光通信空中通信终端1的初始指向误差的野外测试。

Claims (1)

1.空地激光通信的空中通信终端初始指向误差的野外测试方法，由空中通信终端、地面通信终端、空中控制系统、地面遥控与监视系统、空中数传电台、地面数传电台、空中GPS/INS捷联导航系统、地面GPS/INS捷联导航系统组成；其特征在于：空中通信终端、空中数传电台和空中GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与空中控制系统连接，地面通信终端、地面数传电台和地面GPS/INS捷联导航系统都通过电缆与地面遥控与监视系统连接；

其具体步骤如下：

步骤1、空地动态激光通信所有工作单元分别通电自检，进入工作状态；

步骤2、地面遥控与监视系统接收地面GPS/INS捷联导航系统发送的地面GPS/INS数据和地面通信终端的工作状态数据，并将地面GPS/INS数据和地面控制命令数据通过地面数传电台发送给空中数传电台，然后由空中控制系统接收，地面遥控与监视系统发送的控制命令信息包的详细定义如表所示，该信息包也是控制控制系统接收的信息包；

步骤3、空中控制系统接收空中GPS/INS捷联导航系统发送的空中GPS/INS数据和空中通信终端的工作状态数据，并将空中GPS/INS数据和空中通信终端的工作状态数据通过空中数传电台发送给地面数传电台，然后由地面遥控与监视系统接收，空中控制系统发送的状态信息包的详细定义如表所示，该信息包也是地面遥控与监视系统接收的信息包；

步骤4、地面遥控与监视系统控制地面通信终端发射地面粗信标光，并通过地面数传电台向空中控制系统发送发射空中粗信标光命令数据，即表1中Byte27为0x02；

步骤5、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到发射空中粗信标光命令数据，空中控制系统控制空中通信终端发射粗信标光；

步骤6、如果空中粗信标光处于发射状态，即表2中Byte26为0x02，地面遥控与监视系统控制地面通信终端进行随动指向；如果地面粗信标光处于发射状态，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中随动指向命令数据，即表1中Byte26为0x04；

步骤7、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中随动指向命令数据，空中控制系统控制空中通信终端随动指向；

步骤8、如果地面通信终端和空中通信终端都处于随动指向状态，地面遥控与监视系统4通过地面数传电台向空中控制系统发送空中扫描捕获命令数据，即表1中Byte26为0x03；

步骤9、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中扫描捕获命令数据，空中控制系统控制空中通信终端进行扫描捕获；

步骤10、如果空中通信终端成功捕获到地面粗信标光，地面遥控与监视系统控制地面通信终端切换到精信标光状态；

步骤11、如果地面通信终端处于精信标光状态，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中精跟踪命令数据；

步骤12、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中精跟踪命令数据，空中控制系统控制空中通信终端启动空中精跟踪；

步骤13、如果空中精跟踪处于稳定状态，即表2中Byte28为0x95，地面遥控与监视系统通过地面数传电台向空中控制系统发送空中粗精信标光切换命令数据，，即表1中Byte27为0x01；

步骤14、如果空中控制系统通过空中数传电台接收到空中粗精信标光切换命令数据，空中控制系统控制空中通信终端切换到精信标光状态；

步骤15、如果空中通信终端处于精信标光状态，地面遥控与监视系统保存地面通信终端工作状态数据中的空中精信标光在粗跟踪视场中的脱靶量，该脱靶量就是空中通信终端的初始指向误差；

通过以上步骤实现了对空地激光通信空中通信终端的初始指向误差的野外测试。