CN109120343A - 一种适合适用于卫星与水下动目标间蓝绿激光建链方式 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于卫星和水下动目标之间通过蓝绿激光建立链路方式，包括举手模式和点名模式。点名模式是星上蓝绿激光通过矩形扫描方式对水下动目标的不确定域进行扫描，此时星上光终端工作在宽光束低速率的工作状态。点名模式适用于卫星对水下动目标进行常规信息的广播，以及卫星有对特定水下动目标信息传输任务时。举手模式是当水下动目标有通信需求时，可主动通过蓝绿激光呼叫过顶卫星。本发明针对卫星与水下动目标的半合作目标捕获难度大的问题，提出了适用于卫星与水下动目标激光链路建立的方式和步骤，满足水下动目标应用需求。

Description

一种适合适用于卫星与水下动目标间蓝绿激光建链方式

技术领域

本发明是一种适用于卫星与水下动目标间的蓝绿激光建链方式。

背景技术

现代通信技术已经相当成熟，但是在水下实现远距离的通信如果仍然采用微波手段。目前通常的水下动目标通信方式是无线电通信，其主要采用的波段包括超低频(SLF)、甚低频(VLF)、低频(LF)、高频(HF)、甚高频(VHF)、特高频(UHF)和用于卫星通信的微波频段(SHF和EHF)等。

传统的微波与水下动目标间的通信方式将面临以下问题：

1)水下动目标定期浮到天线漏出深度，将天线升出水面收报。这种方式极大地约束了水下动目标通信的机动性。

2)水下动目标通信是利用超低频通信，但通信速率极低。这种方式极大地约束了水下动目标通信的时效性。

对水下动目标的通信是各水下动目标强国研究的热点和重点，自水下动目标出现以后，各国都在努力探讨适合于水下动目标通信的新方法。因此，迫切需要开发研制其它数据率更高、满足水下动目标在水下机动通信需求的新型通信系统，蓝绿激光对水下动目标的通信系统正是在上述背景下诞生的。

介于蓝光到绿光之间的光谱波段恰好处于海水的低损耗窗口区，在海水中的传输损耗较小，可以穿透数百米的海水并保持良好的方向性，是海洋当中唯一可以用于长距离通信的光谱资源。蓝绿激光通信技术是将信息编码调制到高能量蓝绿激光脉冲上，利用光学探测和光电解码解调技术实现信息传输。由于蓝绿激光传输的特性，卫星平台采用蓝绿激光通信，是一个较好的选择和可行的方案。基于卫星平台搭载激光发射与水下动目标加装接收系统，借助蓝绿激光可以在卫星与水下动目标间建立激光通信链路，通信时水下动目标可以在安全深度正常巡航。蓝绿激光通信被认为是目前最有希望的对水下巡航水下动目标进行安全隐蔽高速通信的技术手段，成为国际上对水下动目标通信技术的一个主要发展方向。

然而，与传统激光通信中合作目标建链方式不同，为了保障水下动目标的安全性与隐蔽性，水下动目标工作模式属于合作目标和非合作目标的折衷，此时卫星与水下动目标间链路的捕获属于弱配合模式。考虑到高轨卫星可扫描范围的相对水下动目标位置极大，因此卫星与水下动目标间链路的捕获同时属于大空间尺度下模糊建链。卫星与水下动目标间蓝绿激光链路的建立是通信的前提。

在卫星与水下动目标间链路中，蓝绿激光在天空水跨介质信道中传播时，光信号需依次通过大气、大气海洋界面、海水三中完全不同性质的信道。由于大气信道、大气海洋界面、海水信道复杂多变，光脉冲在传播过程中会发生多种物理效应，导致光脉冲在传播过程中发生严重的畸变，直接影响链路的建立。同时水下动目标自身导航系统定位的不确定性进一步加大了卫星与水下动目标间链路建立的难度。

发明内容

本发明针对卫星与水下动目标的半合作目标捕获难度大的问题，提出了一种适用于卫星与水下动目标间的蓝绿激光建链方式，能满足水下动目标应用需求。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术方案实现：

一种适用于卫星和水下动目标之间通过蓝绿激光建立链路的方式，包括举手模式和点名模式；所述点名模式适用于卫星对水下动目标进行常规信息的广播，以及卫星有对特定水下动目标信息传输任务时，具体步骤如下：

S1、星上宽光束通过矩形扫描方式对水下动目标所在不确定域进行扫描；

S2、当水下动目标被卫星扫描光束覆盖时，水下动目标启动信号光反馈回卫星方向；

S3、星上终端探测到水下动目标的信号光，停止扫描，切换到窄光束，卫星与水下动目标激光链路建立，捕获完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。

所述举手模式适用于水下动目标有通信需求时，可主动通过蓝绿激光呼叫过顶卫星，具体步骤如下：

S1、水下动目标根据提前注入的卫星轨道六根数测算出其目前理想所在位置，依据该指向进行初始化瞄准；

S2、由于水下动目标的姿态不确定度、导航定位精度、以及卫星轨道漂移等因素影响，初始指向与卫星真实所在位置有一定偏差，此时采用矩形螺旋扫描的方式对卫星所在不确定域进行扫描；

S3、当扫描光束覆盖卫星，星上终端探测到水下动目标的信号光，卫星通过窄光束给予反馈，此时水下动目标停止扫描，水下动目标与卫星激光链路建立，握手完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供了一种适用于卫星与水下动目标激光链路建立的方式，能满足水下动目标应用需求，包括点名模式和举手模式。点名模式是星上蓝绿激光通过矩形扫描方式对水下动目标的不确定域进行扫描，此时星上光终端工作在宽光束低速率的工作状态。点名模式适用于卫星对水下动目标进行常规信息的广播，以及卫星有对特定水下动目标信息传输任务时。举手模式是当水下动目标有通信需求时，可主动通过蓝绿激光呼叫过顶卫星。

附图说明

图1为本发明实施例中点名模式工作流程。

图2为本发明实施例中举手模式工作流程。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的静止卫星成像偏航导引角计算方法作进一步详细说明。

本发明实施例提供了一种适用于卫星和水下动目标之间通过蓝绿激光建立链路的方式，包括举手模式和点名模式；所述点名模式适用于卫星对水下动目标进行常规信息的广播，以及卫星有对特定水下动目标信息传输任务时，如图1所示，具体步骤如下：

S1、星上宽光束通过矩形扫描方式对水下动目标所在不确定域进行扫描；

S2、当水下动目标被卫星扫描光束覆盖时，水下动目标启动信号光反馈回卫星方向；

S3、星上终端探测到水下动目标的信号光，停止扫描，切换到窄光束，卫星与水下动目标激光链路建立，捕获完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。

所述举手模式适用于水下动目标有通信需求时，可主动通过蓝绿激光呼叫过顶卫星，如图2所示，具体步骤如下：

S1、水下动目标根据提前注入的卫星轨道六根数测算出其目前理想所在位置，依据该指向进行初始化瞄准；

S2、由于水下动目标的姿态不确定度、导航定位精度、以及卫星轨道漂移等因素影响，初始指向与卫星真实所在位置有一定偏差，此时采用矩形螺旋扫描的方式对卫星所在不确定域进行扫描；

S3、当扫描光束覆盖卫星，星上终端探测到水下动目标的信号光，卫星通过窄光束给予反馈，此时水下动目标停止扫描，水下动目标与卫星激光链路建立，握手完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。

以上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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种适用于卫星与水下动目标间的蓝绿激光建链方式，其特征在于，包括点名模式和举手模式两种方式，所述点名模式适用于卫星对水下动目标进行常规信息的广播，以及卫星有对特定水下动目标信息传输任务时；所述举手模式适用于水下动目标有主动获取某信息的通信任务情形。

2.如权利要求1所述的一种适用于卫星与水下动目标间的蓝绿激光建链方式，其特征在于，所述点名模式包括如下步骤：

S1、星上宽光束通过矩形扫描方式对水下动目标所在不确定域进行扫描；

S2、当水下动目标被卫星扫描光束覆盖时，水下动目标启动信号光反馈回卫星方向；

S3、星上终端探测到水下动目标的信号光，停止扫描，切换到窄光束，卫星与水下动目标激光链路建立，捕获完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。

3.如权利要求1所述的一种适用于卫星与水下动目标间的蓝绿激光建链方式，其特征在于，所述举手模式包括如下步骤：

S1、水下动目标根据提前注入的卫星轨道六根数测算出其目前理想所在位置，依据该指向进行初始化瞄准；

S2、采用矩形螺旋扫描的方式对卫星所在不确定域进行扫描；

S3、当扫描光束覆盖卫星，星上终端探测到水下动目标的信号光，卫星通过窄光束给予反馈，此时水下动目标停止扫描，水下动目标与卫星激光链路建立，握手完成；

S4、进入高速通信阶段，如果链路中断，则重新从步骤S1开始。