[发明专利]基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法

说明书

本发明公开了基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，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；步骤4：利用能见度分析模型，进行能见度的测量。本发明在接收端分别进行相对应的消光系数的计算以及光信号误码率的分析，DSP技术可以实现对于信号光的误码计算以及信号的补偿和恢复等，这种通过两个参数来进行能见度的分析可以有效提升测量的精确性。

技术领域

本发明属于能见度探测技术领域，具体涉及基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法。

背景技术

能见度是一个与生产生活息息相关的气象要素，它表征的是人们在所处的气象条件下，人眼能将目标物体从背景中识别出来的最大距离。随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，能见度在旅游、交通、军事和环境保护等各个方面的地位在不断提升，社会各界对其关注度也在不断提高。在低能见度的天气条件下，交通运输业将会受到极其严重的影响，会导致高速封闭、航班晚点甚至取消的不良后果。另外，低能见度的天气条件往往会伴随着大范围的空气污染，这将严重影响人民的正常生活。因此，及时准确的掌握能见度信息，发出恶劣天气的预警，减少必要的人员伤亡和财产损失显得尤为重要。

目前能见度的测量方式主要分为目测法、器测法和基于数字图像的测量方法三种。目测法其本质是通过人眼从背景中分辨目标物的最远距离来判断能见度的方法。这种方法受到人的视觉，反应能力，经验等诸多因素的影响，在能见度的测量方面具有很大的主观性，对于能见度的判断误差较大，所以一般用于对能见度探测要求较低的场合。器测法主要有透射式，散射式和激光雷达式。透射式能见度测量方法是在一定的距离处测量光源的强度，利用接收到的光强和原始光源的光强来计算大气衰减系数(即消光系数)，从而得到能见度，工作原理简单，但是测量的精度相对较低。散射式能见度测量方法是利用空气中的分子、气溶胶粒子和细微的雾滴等造成的侧向散射光通量来进行能见度的测量。由于在光传输的过程中，被大气中的分子、气溶胶粒子等颗粒散射的信号光十分有限，对于器件的灵敏度有着很高的要求。激光雷达式的原理与散射式一致，但是由于其高昂的成本无法实现大规模的商用。

自由空间光通信(Free Space Optical communication，FSO)技术是一种将信号调制到红外或可见光光束，通过空气、自由空间或者真空条件下实现信息(语音、视频、数据)从发射端传输到目标接收端的新型光学传输技术。FSO的基本原理和光纤是一样的，只是经过调制后的信号光没有光纤的引导，通过天线发射直接进入自由空间进行传输。相比光纤通信和其他种类的无线通信，FSO通信具有灵活性强、保密性好、成本低、易于推广等优点。由于FSO是在大气中进行传输，那么受到大气中的微粒，大气湍流等的影响，信号传输的质量势必会降低，误码性能变差。利用FSO的这种传输特性结合目前成熟的数字信号处理(Digital Signal Process,DSP)技术对大气中的能见度进行探测，可以实现对于能见度的实时高灵敏度的探测。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供基于全双工光子通信的高精度能见度探测方法，利用自由空间光通信系统收发两端天线实现全双工通信，通过对接收到的信号进行DSP处理分析以及对于大气消光系数的计算，实现对能见度的实时精准的监测。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

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；