[发明专利]空间激光音视频传输系统

说明书

技术领域

本发明属于空间激光通信领域，涉及空间激光音视频传输系统。

背景技术

战地图像传输，是指挥官实时了解战地情况实施有利指挥的保障。目前的图像传输装置主要集中在无线与微波通信技术或光纤通信技术。无线与微波通信技术现在是应用最为广泛的，但在现代战争强电磁干扰的环境下，战前的电磁静默期间，均失去作用。光纤通信技术具有速度高、容量大的优点，但是它和有线通信一样，必须进行事先的铺架，显然不适合战地前线的需要。

空间激光通信技术是利用激光束在大气或外层空间中直接进行信息传输的技术。空间激光通信与其它通信相比，具有成本低，工程周期短等优点，更适合应用于战地临时通信网、激光数据局域网以及城域网的构建。激光通信技术由于其单色性好、方向性强、光功率集中、难以窃听、成本低、安装快等特点，而引起各国的高度重视。

空间激光音视频通信是指利用激光束进行音视频传输的一种通信方式。这种通信方式是未来通信领域中发展的一个重要研究方向。(参考文献：何熙政，席晓莉.无线激光通信概论[M].北京：北京邮电大学出版社，2004)随着近年来，战地高速音视频传输的应用需求越来越多，传统的音视频传输设备无法满足各种环境条件。迄今为止还未有空间激光音视频传输装置，因此，研制激光音视频传输装置是加快我国国防现代化的进程，也是业界急需的一种装置。

发明内容

对于空间激光通信系统而言，设备小型化是重要的技术特点，而模块化则是设备标准化、通用化和提高可靠性、维修性的主要技术基础。可靠的激光发射与激光接收、视频数据的采集与编码也都是主要的关键技术。为了能实现激光数字音频视频传输，该装置还需要具有以下功能：(1)高速光调制：由于采用高速率的视频流，激光器功率驱动需要考虑有足够高的开关速度和驱动电流，为保护激光器的寿命和适应不同的距离与天气场合，还要考虑激光器功率的自动控制；(2)微弱信号接收：为了适应在恶劣的环境下能可靠的接收还原信号，实现了微弱信号探测技术；(3)A/D和D/A转换：视频信号经过摄像机采集后是模拟信号需要进行数字化处理，同样在接收端数字信息要还原成模拟信号才能获得图像；(4)数字信号处理：为了提高传输速率，数字视频信号需要进行高速编解码。

本发明的空间激光音视频传输系统，如图1所示，其构成如下：摄像机1，A/D转换卡2，视频编码单元3，数字信号处理单元4，激光发射单元5，光学天线6，光电接收单元7，数字信号处理单元8，视频解码单元9，D/A转换卡10，监视器11；1-6顺次连接组成空间激光音视频传输系统的发射单元，6-11顺次连接组成空间激光音视频传输系统的接收单元。工作时，通信双方均有该装置一套。

所述的摄像机1：采用含有话筒的摄像机，用于将图像信息转换成模拟的视频信号，将声音信息转换成模拟的音频信号。

所述的A/D转换卡2：将要传送的模拟视频信号和音频信号经隔离放大和抗混叠滤波后，进行A/D转换，将模拟信号转换成数字信号。

所述的视频编码单元3：采用国际通用的视频编码技术，完成视频压缩编码，输出串行编码。

所述的数字信号处理单元4：为了适应高速率的传输，数字信号处理单元将视频编码单元3输出的串行编码进行高速编码。采用的通信速率为2Mbps到311Mbps可调。

所述的激光发射单元5：采用激光输出功率连续可调，具有1GHz的开关速度的激光器进行信号的发射。优先采用波长为0.810nm，0.850nm和1.550nm的半导体激光器，输出功率从5mW～200mW连续可调。

所述的光学天线6：采用反式望远镜，发射/接收一体化的光学系统，以实现平行光发射，完成信号激光的发射与接收。

所述的光电接收单元7：采用APD作为探测单元电路，实现将光学天线6接收到的光信号转换成电信号，能适应在恶劣的环境下可靠的接收信号。

所述的数字信号处理单元8：实现数字信号处理单元4的相应解码功能。

所述的视频解码单元9：完成视频编码单元3的相应解码功能。

所述的D/A转换卡10：完成模拟视频信号和音频信号的还原。

所述的监视器11：用于直接观看收听视/音频信息，一般的电视机就可。