[发明专利]基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法

权利要求书

1.基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，其特征在于，包括：

步骤1：利用自由空间光通信系统的全双工的工作模式，L1端的天线发射恒定功率的光，L2端的天线发射的是经过信号调制的光信号，两端的天线同时进行信号的发射和接收；

步骤2：对L1端空间信道实时进行光强探测和消光系数计算；

对L2端空间信道实时进行信号探测和误码率的计算；

步骤3：基于神经网络，构建基于消光系数-误码率的能见度分析模型，具体的：

利用神经网络对消光系数与能见度的关系，以及信号误码率与能见度的关系进行联合训练，得到能见度与消光系数和误码率的关系函数，即基于消光系数-误码率的能见度分析模型；

步骤4：利用能见度分析模型，进行能见度的测量。

2.根据权利要求1所述的基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，其特征在于，所述步骤2中，通过探测接收光功率P的大小，得到大气的消光系数，大气消光系数为：

P为接收端光电探测器接收到的光功率，P₀是发射端光源的光功率，D是接收端的口径，L是传播的距离，θ是光源发散角，k是由仪器校准确定的常数；

根据公式(5)，β，k，P₀，L都是已知的参数，因此消光系数的大小仅仅取决于接收光功率P。

3.根据权利要求1所述的基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，其特征在于，所述能见度采用国际标准的气象光学距离为光通量衰减至5％所经过的距离：

上式中，ε表示的时视觉对比阈值，国际气象组织规定ε＝0.05；

式(2)即为消光系数与能见度的关系。

4.根据权利要求1所述的基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，其特征在于，所述步骤3中，假设大气中引入的噪声为N(t),那么通过大气传输后，接收端光电探测器接收到的光信号通过光电转换后的电信号表示为：

y(t)＝Rhx(t)+N(t) (7)

其中R光学探测器的响应系数，通过分析，构建出信道噪声和误码率的关系N(t)＝f(ber)；h表示信道衰落函数，其表示为：

h＝exp(-σ₀L) (8)

其中σ₀为大气中信道衰落系数，L为传输距离；

大气信道衰减系数通过Kruse模型表示：

其中V表示能见度范围，λ为实际传输波长，λ₀为折算的标准波长，设置为550nm；q为散射系数的大小分布：

q＝α_m+α_p (10)

α_m,α_p分别表示大气分子和气溶胶粒子的散射系数，通过光强度探测中计算获得；

根据公式(7)-(10)，构建出信号误码率与能见度的关系。