[实用新型]全数字化空间光通信阵列信号分集接收系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于空间光通信的数字阵列信号分集接收系统，具体地说，本接收系统能够通过多个光通信终端接收机，对来自同一目标信号源的脉冲位置调制PPM调制光脉冲信号以阵列方式接收，并综合运用数字信号处理技术，通过数字信号处理器DSP、现场可编程门阵列FPGA等大规模数字器件，构建了实现先进通信信号处理算法的接收机硬件平台，使接收机具备数字滤波、去噪、空间分集均衡和RS纠错解码等很强的信号检测和恢复有效发送信息的能力。从总体上说，本实用新型属于空间光通信接收设备的技术领域。

技术背景

目前空间激光通信是一项蓬勃发展的重要的新兴的无线通信技术，空间光通信以其高速、灵活、不占用通信频带，安全保密等优势，已逐渐应用在局域网、应急通信、战术通信和卫星通信。另外，由于海水具有蓝绿激光的透明窗口，用蓝绿激光与水下目标进行通信，可以保证系统具有较高的通信带宽、保密性和安全性，不产生声、热信号，不易被对方侦测。因此又是一种理想的水面舰艇、空间飞行器与水下目标通信的手段，同时也可以实现水下目标之间的高速通信。自由空间光信道与光纤等理想的光信道不同，经常会遇到一些极端的天气状况，如厚云、浓雾、大雨等天气，与水下目标通信时，光脉冲还需要在海水中传输，这些都给远距离空间激光通信带来极大的不利影响。空间光信道对光通信的影响主要体现在传输介质的多重散射作用，介质吸收引起的光强衰减，信号幅度衰落等方面，导致接收端难以从光信号中恢复出发送信息。此外，大气湍流的局部介质折射率扰动，能使光信号由于随机相干叠加使信号强度闪烁起伏，增加了光电检测时的附加噪声。除了以上干扰外，由于激光光束具有很好的方向性，发散角很小，这时发射的光脉冲信号必须准确的照射到目标接收机的接收平面上，而光学接收机的光学天线与无线电天线不同，属于有方向、窄视场天线，因此在一般激光空间通信系统中，跟瞄控制(APT)也是必不可少的。

虽然面临着这些困难，空间光通信技术也在不断完善发展中，目前实用化的空间激光通信产品还不多，主要是作为楼宇间局域通信网桥使用，或者出现在一些民用应急通信设备中，结构和功能过于简单，没有精确的跟瞄系统，不能适应复杂的通信环境。其他超视距激光通信系统，如地面卫星通信，星间光通信和飞行器与水下目标通信，则基本上处于实验室样机阶段，还没有正式商品化的报道。

发明内容

本实用新型的目的是克服以上光通信的客观障碍，提供一种全数字化空间光通信阵列信号分集接收系统，达到在任何时间、任何地点、任何条件下都能实现两通信节点间的高速数据链路级通信连接。

本实用新型的技术方案如下：

一种全数字化的空间光通信阵列信号分集接收系统，该系统是采用先进的数字信号处理技术在最大限度内维持通信连接的，本系统采用主从工作模式，主上位机负责系统控制和各信道通信信号的分集处理，多个下位万向轴(以下简称为Gimbal)通信接收机为下位从属机，该下位万向轴通信接收机是安装在万向轴调整架上的通信接收机，独立自主地对信号源追踪探测，既能组成接收阵列，又能各自分布在4π全空间角的任意方向，接收从任何可能方向入射的光信号。

本实用新型采用光脉冲位置调制(PPM)方式，最高通信速率达到1Mb/s，能够在各种严酷的空间环境下工作，能用数字信号综合传送文字、视频和语音信息。

本实用新型的具体方案这样实现的：

一种全数字化空间光通信阵列信号分集接收系统，其特点是包括一个上位接收机和多台安装在各自的万向轴旋转机构上的下位通信接收机，每台下位万向轴通信接收机具有下位机跟瞄模块和下位机通信接收模块，上位接收机具有上位机信号处理模块：

所述的下位机跟瞄模块的构成为：视频模数变换器与电荷耦合器件探测器相连，通过第一复杂可编程逻辑连接第一静态随机存储器和第二静态随机存储器，第一数字信号处理器通过复杂可编程逻辑连接到第一静态随机存储器，第二静态随机存储器，微控制器与第一数字信号处理器相连，微控制器控制第一控制器局域网络控制器和下位万向轴通信接收机安装的万向轴的步进电机驱动器，第一数字信号处理器与同步动态随机存储器和闪存相连；

所述的下位机通信模块的构成是：雪崩光电二极管与模数变换器相连，该模数变换器通过第二复杂可编程逻辑与第一先入先出缓存相连，第二数字信号处理器通过第二复杂可编程逻辑连接到以太网控制器，第二数字信号处理器和第一先入先出缓存相连，第二数字信号处理器与同步动态随机存储器和串行可擦除只读存储器相连；