空间激光通信技术发展现状及展望
发布时间：2021-11-28 10:36
空间激光通信技术是未来空间宽带信息传输的主要通信技术,具有带宽高、传输快速便捷及成本低的优势,是解决信息传输"最后一千米"的最佳选择。本文旨在系统把握空间激光通信技术的发展脉络,系统梳理了国内外空间激光通信技术在星地、星间、空地、空空等链路的研究与试验验证的发展情况,总结了激光通信技术在捕获跟踪、通信收发、大气补偿和光机设计等方向的关键技术研究热点。在此基础上,面向未来需求,归纳了空间激光通信技术在高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个方面的发展趋势。为进一步推动空间激光通信技术研究和产业化的发展,本文从实施基础研究计划、重视核心元器件研发、积极参与国际技术标准的制定以及引导相关产业发展4个方面提出了发展建议,以期更好地促进我国空间激光通信技术的成果转化和应用。
【文章来源】：中国工程科学. 2020,22(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
国内外高速无线激光通信技术的主要发展现状
(1）美国在国家航空航天局（NASA）和空军支持下是最早开展空间激光通信技术研究的国家。具体来看，2000年，NASA依托喷气推进实验室完成了激光通信演示系统（OCD）试验；2013年10月的月球激光通信演示验证计划（LLCD）实现了月球轨道与多个地面基站4×105 km的激光双向通信[6,7]，月地最大下行和上行速率分别达到622 Mb/s和20 Mb/s;2017年11月，NASA创新型1.5 U立方体卫星的“激光通信与传感器演示”（OCSD）项目对未来小型卫星的高速率激光数据传输技术进行了验证[8]，星地链路下行速率最高达到2.5 Gb/s。(2）欧洲的主要国家和地区也较早地开展了空间激光通信技术的研究。具体有：欧洲航天局（ESA）在2001年实施半导体激光星间链路试验（SILEX）项目，首次验证了低轨道（LEO）卫星至地球同步轨道（GEO）卫星间的通信；2008年，德国航空航天中心（DLR）利用Tesat开展了GEO-LEO远距离空间激光通信在轨原理试验验证，传输距离为45 000 km，天线口径为135 mm，采用的是1.06μm载波的二进制相移键控（BPSK）相干技术[9]，最高速率达5.625 Gb/s，误码率小于10–8;2015年，德国建立了车载自适应光学通信地面站，实现了车载自适应激光通信终端与LEO的高速率传输，传输速率为5.625 Gb/s，同时实现了与地球同步卫星Alphasat激光通信终端之间带宽为2.8125 Gb/s、有效速率为1.8 Gb/s的双向激光通信[10,11]。
(1）美国在国家航空航天局（NASA）和空军支持下是最早开展空间激光通信技术研究的国家。具体来看，2000年，NASA依托喷气推进实验室完成了激光通信演示系统（OCD）试验；2013年10月的月球激光通信演示验证计划（LLCD）实现了月球轨道与多个地面基站4×105 km的激光双向通信[6,7]，月地最大下行和上行速率分别达到622 Mb/s和20 Mb/s;2017年11月，NASA创新型1.5 U立方体卫星的“激光通信与传感器演示”（OCSD）项目对未来小型卫星的高速率激光数据传输技术进行了验证[8]，星地链路下行速率最高达到2.5 Gb/s。(2）欧洲的主要国家和地区也较早地开展了空间激光通信技术的研究。具体有：欧洲航天局（ESA）在2001年实施半导体激光星间链路试验（SILEX）项目，首次验证了低轨道（LEO）卫星至地球同步轨道（GEO）卫星间的通信；2008年，德国航空航天中心（DLR）利用Tesat开展了GEO-LEO远距离空间激光通信在轨原理试验验证，传输距离为45 000 km，天线口径为135 mm，采用的是1.06μm载波的二进制相移键控（BPSK）相干技术[9]，最高速率达5.625 Gb/s，误码率小于10–8;2015年，德国建立了车载自适应光学通信地面站，实现了车载自适应激光通信终端与LEO的高速率传输，传输速率为5.625 Gb/s，同时实现了与地球同步卫星Alphasat激光通信终端之间带宽为2.8125 Gb/s、有效速率为1.8 Gb/s的双向激光通信[10,11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G基站前传和中传的无线光通信方案设计[J]. 杨乾远,孙晖,马拥华,刘学. 光通信技术. 2019(09)
[2]空间信息网络与激光通信发展现状及趋势[J]. 姜会林,付强,赵义武,刘显著. 物联网学报. 2019(02)
[3]空间激光通信发展现状及组网新方法[J]. 任建迎,孙华燕,张来线,张天齐. 激光与红外. 2019(02)
[4]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[5]激光测距通信一体化技术研究及深空应用探索[J]. 刘向南,李英飞,向程勇,谌明,李晓亮. 深空探测学报. 2018(02)
[6]空间光通信网络技术的研究进展及架构体系[J]. 吴应明,刘兴,罗广军,何晓垒,蒋相,邱仁和. 光通信技术. 2017(11)
[7]实践十三号卫星成功发射 开启中国通信卫星高通量时代[J]. 王旭. 中国航天. 2017(05)
[8]21km,5Gbps,0.14THz无线通信系统设计与试验[J]. 吴秋宇,林长星,陆彬,缪丽,邓贤进,周浏阳,陈洪斌,蒋艺,姚军,张健. 强激光与粒子束. 2017(06)
[9]我国探月工程技术发展综述[J]. 于登云,吴学英,吴伟仁. 深空探测学报. 2016(04)
[10]空间激光通信光端机发展水平与发展趋势[J]. 王岭,陈曦,董峰. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
本文编号：3524265
【文章来源】：中国工程科学. 2020,22(03)北大核心CSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
国内外高速无线激光通信技术的主要发展现状
(1）美国在国家航空航天局（NASA）和空军支持下是最早开展空间激光通信技术研究的国家。具体来看，2000年，NASA依托喷气推进实验室完成了激光通信演示系统（OCD）试验；2013年10月的月球激光通信演示验证计划（LLCD）实现了月球轨道与多个地面基站4×105 km的激光双向通信[6,7]，月地最大下行和上行速率分别达到622 Mb/s和20 Mb/s;2017年11月，NASA创新型1.5 U立方体卫星的“激光通信与传感器演示”（OCSD）项目对未来小型卫星的高速率激光数据传输技术进行了验证[8]，星地链路下行速率最高达到2.5 Gb/s。(2）欧洲的主要国家和地区也较早地开展了空间激光通信技术的研究。具体有：欧洲航天局（ESA）在2001年实施半导体激光星间链路试验（SILEX）项目，首次验证了低轨道（LEO）卫星至地球同步轨道（GEO）卫星间的通信；2008年，德国航空航天中心（DLR）利用Tesat开展了GEO-LEO远距离空间激光通信在轨原理试验验证，传输距离为45 000 km，天线口径为135 mm，采用的是1.06μm载波的二进制相移键控（BPSK）相干技术[9]，最高速率达5.625 Gb/s，误码率小于10–8;2015年，德国建立了车载自适应光学通信地面站，实现了车载自适应激光通信终端与LEO的高速率传输，传输速率为5.625 Gb/s，同时实现了与地球同步卫星Alphasat激光通信终端之间带宽为2.8125 Gb/s、有效速率为1.8 Gb/s的双向激光通信[10,11]。
(1）美国在国家航空航天局（NASA）和空军支持下是最早开展空间激光通信技术研究的国家。具体来看，2000年，NASA依托喷气推进实验室完成了激光通信演示系统（OCD）试验；2013年10月的月球激光通信演示验证计划（LLCD）实现了月球轨道与多个地面基站4×105 km的激光双向通信[6,7]，月地最大下行和上行速率分别达到622 Mb/s和20 Mb/s;2017年11月，NASA创新型1.5 U立方体卫星的“激光通信与传感器演示”（OCSD）项目对未来小型卫星的高速率激光数据传输技术进行了验证[8]，星地链路下行速率最高达到2.5 Gb/s。(2）欧洲的主要国家和地区也较早地开展了空间激光通信技术的研究。具体有：欧洲航天局（ESA）在2001年实施半导体激光星间链路试验（SILEX）项目，首次验证了低轨道（LEO）卫星至地球同步轨道（GEO）卫星间的通信；2008年，德国航空航天中心（DLR）利用Tesat开展了GEO-LEO远距离空间激光通信在轨原理试验验证，传输距离为45 000 km，天线口径为135 mm，采用的是1.06μm载波的二进制相移键控（BPSK）相干技术[9]，最高速率达5.625 Gb/s，误码率小于10–8;2015年，德国建立了车载自适应光学通信地面站，实现了车载自适应激光通信终端与LEO的高速率传输，传输速率为5.625 Gb/s，同时实现了与地球同步卫星Alphasat激光通信终端之间带宽为2.8125 Gb/s、有效速率为1.8 Gb/s的双向激光通信[10,11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]5G基站前传和中传的无线光通信方案设计[J]. 杨乾远,孙晖,马拥华,刘学. 光通信技术. 2019(09)
[2]空间信息网络与激光通信发展现状及趋势[J]. 姜会林,付强,赵义武,刘显著. 物联网学报. 2019(02)
[3]空间激光通信发展现状及组网新方法[J]. 任建迎,孙华燕,张来线,张天齐. 激光与红外. 2019(02)
[4]空间激光通信最新进展与发展趋势[J]. 高铎瑞,李天伦,孙悦,汪伟,胡辉,孟佳成,郑运强,谢小平. 中国光学. 2018(06)
[5]激光测距通信一体化技术研究及深空应用探索[J]. 刘向南,李英飞,向程勇,谌明,李晓亮. 深空探测学报. 2018(02)
[6]空间光通信网络技术的研究进展及架构体系[J]. 吴应明,刘兴,罗广军,何晓垒,蒋相,邱仁和. 光通信技术. 2017(11)
[7]实践十三号卫星成功发射 开启中国通信卫星高通量时代[J]. 王旭. 中国航天. 2017(05)
[8]21km,5Gbps,0.14THz无线通信系统设计与试验[J]. 吴秋宇,林长星,陆彬,缪丽,邓贤进,周浏阳,陈洪斌,蒋艺,姚军,张健. 强激光与粒子束. 2017(06)
[9]我国探月工程技术发展综述[J]. 于登云,吴学英,吴伟仁. 深空探测学报. 2016(04)
[10]空间激光通信光端机发展水平与发展趋势[J]. 王岭,陈曦,董峰. 长春理工大学学报(自然科学版). 2016(02)
本文编号：3524265
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