近海激光通信大气影响分析及抑制方法研究
发布时间：2021-06-27 14:04
由于激光通信系统具有宽频带、高速率、抗截获能力强、抗干扰能力强和轻小型等突出优点,使其非常适合深空、星际、星地、空空、空地等链路通信,因此在近年来备受关注。随着我国海洋军力不断发展,激光通信系统在船与船、船与岸间的应用前景日趋广阔。同深空、星际、空空等应用环境不同,船用激光通信的信号传输媒介是位于海而上方十几米至儿十米的大气,由于这一区域的大气衰减和大气湍流对通信链路保持和通信质量有着严重的干扰。因此本文通过理论分析与实验验证,对近海激光通信大气影响进行了分析,对抑制大气影响的方法展开研究。首先,在介绍本文研究所面向的近海大气激光通信系统的组成和工作原理的基础上,分析了近海大气激光通信系统的链路模型与影响通信质量的关键大气参数估算模型,重点分析了吸收效应、散射效应和折射率起伏所引起的闪烁和漂移效应。其次,为了定量评估大气衰减与大气湍流对近海激光通信的影响,设计了对几项关键大气参数的测量方案。采用850nmm和1550nm两个波段的激光进行同步测量,给出了测量原理和方案,测量内容主要包括：采用光功率计测量大气吸收效应中的消光系数;采用短波红外相机测量激光光斑的闪烁指数和到达角起伏方差。在...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１天地一体化信息网络??
９５?－９６?ＧＯＬＤ?首次星地链路?１．０２４Ｍｂｐｓ?ＧＥＯ星地??％－００?ＳＴＲＶ－２?ＬＥＯ?星－地演示?ＩＧｂｐｓ?２０００ｋｍ?失败??９７－０２?ＯＣＤＨＲＬＦ?空间站－地演示?２．５加ｐｓ初样，中断??０１—的?ＧＥＯＬＩＴＥ?ＧＥＯ星－地演示?星地、星机链路成功??２００８．３?ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ?星间相干通信?５０００ｋｍ，?５．５Ｇｂｐｓ??２００９?ＴｗｉｎＯｔｔｅｒ?飞机对地面?２５ｋｍ，?２．６６Ｇｂｐｓ??２０１１?ＦＡＬＣＯＮ?飞机间?１３２ｋｍ，?２．５Ｇｂｐｓ??２０１４．６?地面对空间站?４００ｋｍ，?５０Ｍｂｐｓ??０４－１８?ＴＳＡＴ?军用星间、星－机激５星星座，２０１８年发射??Ｌａｓｅｒｃｏｍ?光通信?１０？４０?Ｇｂｐｓ??表１．２表明，美国在星地、星间、空地、空空等方面都有着丰硕的研巧成果。??美国于２０１１年，在飞机和飞机之间采用通信的应用中，成功实现了传输速率为??２．５Ｇ／Ｓ的验证（ＦＡＬＣＯＮ）?ｔ气值得一提的是，从２０００年开始，美国开展舰船??间，舰岸间激光通信设备研制，如图１．２所示。??
图１．５表明，ＴＥＳＡＴ端机实现的超远距离近海无线激光通信，为将来实现岛??均间島带宽数传提供了重要参考。??欧洲研究现状小结：??欧洲卫星光通信技术起点高，已成功开展了星间、星一地、星一机光通信演??示验证试验，并己开展工程应用系统的研制。??其高速相干激光通信别具特色，处于国际领先水平。??１．２．３日本研巧现状??相对美国和欧洲而言，日本在卫星光通信研究方面起步较晩，于２０世纪８０??年代中期开始研究空间光通信，但日本后来发展迅速，特别是在星一地间光通信??技术方面，其研究水平要比欧美明湿高一些，己经积累了近１０年的星一地通信??试验经验。除了在光通信技术本身外，在评估大气信道对星一地激光链路的各种??效应影响方面也取得了大量宝贵成果。??ＮｅＬＳ小卫星光通信系统着眼开发全球卫星多媒体移动通信技术，服务掌上??设备通信业务，具有巨大的潜在商业应用价值。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维MIMO阵列空间相关性分析[J]. 穆昌,姚俊良,蔡振合. 电信科学. 2015(01)
[2]MIMO技术舰载反导探测系统构成方法[J]. 田燕妮,张杨,徐晶晶. 兵工自动化. 2015(01)
[3]基于摄像头的MIMO可见光无线通信系统[J]. 高俊英,王德昌,姚建国. 光学学报. 2015(01)
[4]量子信息研究概述[J]. 陈平形. 国防科技. 2014(06)
[5]基于统计信道模型的MIMO多天线系统性能研究[J]. 周杰,王亚林,菊池久和. 安徽大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]液晶波前校正器过驱动矩阵的测量方法研究[J]. 张亚超,胡立发,彭增辉,宣丽. 液晶与显示. 2014(05)
[7]基于多核DSP的通用信号处理板设计[J]. 马友科,吴冰. 无线电工程. 2014(09)
[8]低平流层下温度结构常数和温度起伏谱幂率廓线的探空测量[J]. 吴晓庆,黄宏华,钱仙妹,汪平,崔朝龙. 光学学报. 2014(05)
[9]长曝光大气湍流退化图像点扩散函数估计[J]. 葛琪,王可东,张弘,李桂斌,邸超. 红外与激光工程. 2014(04)
[10]量子通信现状与展望[J]. 吴华,王向斌,潘建伟. 中国科学:信息科学. 2014(03)
博士论文
[1]大气激光通信中光强闪烁及其抑制技术的研究[D]. 易湘.西安电子科技大学 2013
[2]大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究[D]. 韩立强.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于陀螺的舰载光电经纬仪视轴稳定技术研究[D]. 蔡立华.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[4]充分降维理论和方法的拓展研究[D]. 於州.华东师范大学 2010
硕士论文
[1]舰载光电跟踪视轴稳定技术[D]. 刘翔.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[2]空间目标图像盲解卷积技术研究[D]. 许洁平.国防科学技术大学 2012
[3]大气激光通信系统误码特性的实验测量与分析[D]. 王先鹏.西安理工大学 2008
[4]大气信道对无线激光通信的影响[D]. 安建梅.太原理工大学 2007
[5]对流层大气湍流中激光波束扩展和漂移特性研究[D]. 杨光强.西安电子科技大学 2007
[6]大气折射率影响因素的研究[D]. 金群锋.浙江大学 2006
本文编号：3252989
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：156 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１天地一体化信息网络??
９５?－９６?ＧＯＬＤ?首次星地链路?１．０２４Ｍｂｐｓ?ＧＥＯ星地??％－００?ＳＴＲＶ－２?ＬＥＯ?星－地演示?ＩＧｂｐｓ?２０００ｋｍ?失败??９７－０２?ＯＣＤＨＲＬＦ?空间站－地演示?２．５加ｐｓ初样，中断??０１—的?ＧＥＯＬＩＴＥ?ＧＥＯ星－地演示?星地、星机链路成功??２００８．３?ＴｅｒｒａＳＡＲ－Ｘ?星间相干通信?５０００ｋｍ，?５．５Ｇｂｐｓ??２００９?ＴｗｉｎＯｔｔｅｒ?飞机对地面?２５ｋｍ，?２．６６Ｇｂｐｓ??２０１１?ＦＡＬＣＯＮ?飞机间?１３２ｋｍ，?２．５Ｇｂｐｓ??２０１４．６?地面对空间站?４００ｋｍ，?５０Ｍｂｐｓ??０４－１８?ＴＳＡＴ?军用星间、星－机激５星星座，２０１８年发射??Ｌａｓｅｒｃｏｍ?光通信?１０？４０?Ｇｂｐｓ??表１．２表明，美国在星地、星间、空地、空空等方面都有着丰硕的研巧成果。??美国于２０１１年，在飞机和飞机之间采用通信的应用中，成功实现了传输速率为??２．５Ｇ／Ｓ的验证（ＦＡＬＣＯＮ）?ｔ气值得一提的是，从２０００年开始，美国开展舰船??间，舰岸间激光通信设备研制，如图１．２所示。??
图１．５表明，ＴＥＳＡＴ端机实现的超远距离近海无线激光通信，为将来实现岛??均间島带宽数传提供了重要参考。??欧洲研究现状小结：??欧洲卫星光通信技术起点高，已成功开展了星间、星一地、星一机光通信演??示验证试验，并己开展工程应用系统的研制。??其高速相干激光通信别具特色，处于国际领先水平。??１．２．３日本研巧现状??相对美国和欧洲而言，日本在卫星光通信研究方面起步较晩，于２０世纪８０??年代中期开始研究空间光通信，但日本后来发展迅速，特别是在星一地间光通信??技术方面，其研究水平要比欧美明湿高一些，己经积累了近１０年的星一地通信??试验经验。除了在光通信技术本身外，在评估大气信道对星一地激光链路的各种??效应影响方面也取得了大量宝贵成果。??ＮｅＬＳ小卫星光通信系统着眼开发全球卫星多媒体移动通信技术，服务掌上??设备通信业务，具有巨大的潜在商业应用价值。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维MIMO阵列空间相关性分析[J]. 穆昌,姚俊良,蔡振合. 电信科学. 2015(01)
[2]MIMO技术舰载反导探测系统构成方法[J]. 田燕妮,张杨,徐晶晶. 兵工自动化. 2015(01)
[3]基于摄像头的MIMO可见光无线通信系统[J]. 高俊英,王德昌,姚建国. 光学学报. 2015(01)
[4]量子信息研究概述[J]. 陈平形. 国防科技. 2014(06)
[5]基于统计信道模型的MIMO多天线系统性能研究[J]. 周杰,王亚林,菊池久和. 安徽大学学报(自然科学版). 2015(01)
[6]液晶波前校正器过驱动矩阵的测量方法研究[J]. 张亚超,胡立发,彭增辉,宣丽. 液晶与显示. 2014(05)
[7]基于多核DSP的通用信号处理板设计[J]. 马友科,吴冰. 无线电工程. 2014(09)
[8]低平流层下温度结构常数和温度起伏谱幂率廓线的探空测量[J]. 吴晓庆,黄宏华,钱仙妹,汪平,崔朝龙. 光学学报. 2014(05)
[9]长曝光大气湍流退化图像点扩散函数估计[J]. 葛琪,王可东,张弘,李桂斌,邸超. 红外与激光工程. 2014(04)
[10]量子通信现状与展望[J]. 吴华,王向斌,潘建伟. 中国科学:信息科学. 2014(03)
博士论文
[1]大气激光通信中光强闪烁及其抑制技术的研究[D]. 易湘.西安电子科技大学 2013
[2]大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究[D]. 韩立强.哈尔滨工业大学 2013
[3]基于陀螺的舰载光电经纬仪视轴稳定技术研究[D]. 蔡立华.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2011
[4]充分降维理论和方法的拓展研究[D]. 於州.华东师范大学 2010
硕士论文
[1]舰载光电跟踪视轴稳定技术[D]. 刘翔.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[2]空间目标图像盲解卷积技术研究[D]. 许洁平.国防科学技术大学 2012
[3]大气激光通信系统误码特性的实验测量与分析[D]. 王先鹏.西安理工大学 2008
[4]大气信道对无线激光通信的影响[D]. 安建梅.太原理工大学 2007
[5]对流层大气湍流中激光波束扩展和漂移特性研究[D]. 杨光强.西安电子科技大学 2007
[6]大气折射率影响因素的研究[D]. 金群锋.浙江大学 2006
本文编号：3252989
本文链接：https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xxkjbs/3252989.html
