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基于随机调制实现光信道测量样本去相关分析
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作者 侯艺浩 娄岩 +4 位作者 陈纯毅 赵圣亚 李辉 李琼 秦心怡 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期243-253,共11页
从大气光信道中可以提取两个合法通信方用来加密其传输的机密信息的公共密钥。首先,为了打破湍流引起的光学波动的相关时间对每秒提取的不相关光信道测量样本的数量限制,提出了为合法通信双方配备随机调制的方法,并针对其实现测量样本... 从大气光信道中可以提取两个合法通信方用来加密其传输的机密信息的公共密钥。首先,为了打破湍流引起的光学波动的相关时间对每秒提取的不相关光信道测量样本的数量限制,提出了为合法通信双方配备随机调制的方法,并针对其实现测量样本去相关性进行了理论分析;其次,利用OptiSystem软件仿真分析了大气光信道水平路径传输距离为1 km,中湍流,调制方式为幅度调制条件下,合法通信方在无调制、单调制、双调制三种不同调制的情况下对光信道测量样本自相关性的影响。针对单调制的情形,分析了不同大气光信道传输系数相干时间、伪随机码生成速率、传输距离和信噪比对光信道测量样本自相关性的影响。结果表明,对比无调制情况,在相同采样间隔内,观测到的光信道测量样本的测量数据变化次数增多;同时施加随机调制的发射光信号,在小于湍流引起的光学波动的相关时间的采样间隔下,观测到的光信道测量样本,在滞后100个样本的延迟时间后的自相关性,从无调制情况下的0.676降低到单调制情况下的0.083和双调制情况下的0.035。 展开更多
关键词 激光通信 自相关 随机调制 大气湍流
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大气湍流和大气闪烁对激光通信性能的影响分析
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作者 赵乌吉斯古楞 李延风 《激光杂志》 CAS 北大核心 2024年第11期164-169,共6页
分析大气湍流和大气闪烁对激光通信性能的影响,最大程度提升激光通信质量。以构建的大气湍流下激光通信信道传输模型为基础,分析大气湍流引起激光通信光束折射率分布不均匀情况导致激光光束光强分布出现涨幅产生的大气闪烁现象,并计算... 分析大气湍流和大气闪烁对激光通信性能的影响,最大程度提升激光通信质量。以构建的大气湍流下激光通信信道传输模型为基础,分析大气湍流引起激光通信光束折射率分布不均匀情况导致激光光束光强分布出现涨幅产生的大气闪烁现象,并计算大气光强闪烁指数,结合激光通信系统接收信号瞬时信噪比的概率密度函数,分析大气湍流和大气闪烁对激光通信中断概率、平均误码率、平均信道容量的影响;实验结果显示:降低传输距离和天顶角、增加接收端孔径和平均信噪比可降低大气湍流时大气闪烁对激光通信性能的影响;低阶激光光束面对强大气湍流的光束大气闪烁指数变化更显著,可通过提升激光光束阶级提升激光通信质量;且OAM光束相对于高斯光束可更好地抵抗大气湍流和大气闪烁对激光通信性能产生的影响。 展开更多
关键词 大气湍流 大气闪烁 激光通信系统 通信性能 中断概率 激光光速
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大气湍流对激光通信系统的影响 被引量:64
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作者 邢建斌 许国良 +2 位作者 张旭苹 王光辉 丁涛 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1850-1852,共3页
从分析激光在大气湍流场中的传输方程出发,忽略系统中的其它噪声,仅考虑由大气喘流引起的系统误码率,讨论了激光信号在传输过程中的振幅起伏以及强度起伏;推导出由大气湍流引起的光强起伏和系统误码率的关系,结果表明:在弱起伏条件下,... 从分析激光在大气湍流场中的传输方程出发,忽略系统中的其它噪声,仅考虑由大气喘流引起的系统误码率,讨论了激光信号在传输过程中的振幅起伏以及强度起伏;推导出由大气湍流引起的光强起伏和系统误码率的关系,结果表明:在弱起伏条件下,对于系统误码率为10-9以下的要求,光强起伏应小于0.67;随着湍流强度C2n的增大,误码率增加很快;采用长波长的激光进行传输可以有效地降低系统误码率. 展开更多
关键词 激光通信 大气湍流 强度起伏 误码率
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空地激光通信跟踪精度主要外界影响因素研究 被引量:22
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作者 韩成 白宝兴 +4 位作者 杨华民 佟首峰 范静涛 于林韬 朱一峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期89-94,共6页
为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究。使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三... 为了分析空地激光通信外界因素对跟踪精度的影响情况,将平台振动、大气湍流和背景光三个主要影响因素归结到对跟踪精度影响的统一框架下进行了研究。使用实际测量得到的平台振动数据,建立空地激光通信跟踪仿真系统,分析了不同条件下,三种外界因素对跟踪精度的综合影响情况。在文中假设基础上,分析可知:粗跟踪单元可以较好的抑制地面运动平台的振动,保证激光能够进入精跟踪视场;中强度的湍流使精跟踪残差标准差增大4倍左右,如果试验地点选择在高海拔地区,大气湍流使精跟踪残差标准差增大2倍左右。 展开更多
关键词 空地激光通信 跟踪精度 振动功率谱 大气湍流 背景光
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大气湍流对激光通信系统误码率影响的研究 被引量:17
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作者 王德飞 楚振峰 +1 位作者 任正雷 李广东 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2011年第4期390-393,共4页
基于Kolmogorov和Rytov的大气湍流理论模型,考虑到大气湍流引起的强度闪烁对激光通信系统性能的影响,得到了用于描述强、弱湍流条件下误码率的理论模型,数值模拟了湍流强弱和激光波长对通信系统误码率的影响。结果表明:中强湍流区对信... 基于Kolmogorov和Rytov的大气湍流理论模型,考虑到大气湍流引起的强度闪烁对激光通信系统性能的影响,得到了用于描述强、弱湍流条件下误码率的理论模型,数值模拟了湍流强弱和激光波长对通信系统误码率的影响。结果表明:中强湍流区对信噪比的影响明显大于弱湍流区,随着传输距离的增加,系统的误码率迅速增大并最终趋于饱和;当系统误码率低于10-9时,弱湍流区的有效通信距离远大于中强湍流区。同时,当湍流强度一定时,激光的波长越长对改善系误码率越有利,对工程上提高激光通信的质量具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 激光通信 大气湍流 误码率 信噪比
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大气湍流对空间激光通信跟踪系统的影响 被引量:13
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作者 张雷 李勃 +2 位作者 赵馨 佟首峰 姜会林 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期91-99,共9页
基于大气信道内的空间激光通信演示验证实验,对系统光斑跟踪精度的影响因素进行了分析,研究了大气湍流对光斑跟踪精度的影响,建立了光斑质心检测模型,设计了一套信标光光斑粗精复合跟踪系统.搭建了室内测试实验系统,完成了大气湍流对光... 基于大气信道内的空间激光通信演示验证实验,对系统光斑跟踪精度的影响因素进行了分析,研究了大气湍流对光斑跟踪精度的影响,建立了光斑质心检测模型,设计了一套信标光光斑粗精复合跟踪系统.搭建了室内测试实验系统,完成了大气湍流对光斑跟踪精度影响的测量,结果表明在中弱湍流时,跟踪精度随湍流增大有近似线性关系,系统整体跟踪精度在5~15μrad之间,可较好地完成光斑跟踪功能.在野外环境开展的飞机-飞机激光通信演示实验中,对伺服系统的跟踪性能及跟踪精度进行实际测量,整体跟踪精度不大于15μrad,与室内实验测试系统基本一致. 展开更多
关键词 空间激光通信 大气湍流 粗精复合 跟踪精度
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天气因素对大气激光通信质量影响分析 被引量:7
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作者 曾智龙 徐林 +4 位作者 杨乾远 莫海涛 何晓垒 王志勇 雷利娟 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第10期56-57,共2页
利用一套新研制的155Mb/s5km大气激光通信机做为测试样机,进行了长达一年多的外场实验,对设备在不同气象因素条件下的工作情况进行了详细分析和理论探讨,给出了晴、阴、雨、雾、霾、大风等各种天气条件下对光通信链路的影响结果及分析。
关键词 大气激光通信机 天气因素 大气湍流
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LC-SLM激光大气传输湍流模拟及通信实验分析 被引量:7
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作者 艾勇 段梦云 +4 位作者 徐洁洁 单欣 陈晶 熊准 姜茹 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期3103-3109,共7页
采用功率谱反演法与叠加低频谐波方式数值模拟静态湍流相位屏,并根据湍流冻结理论仿真了动态湍流相位屏。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)在实验室内搭建了大气湍流信道仿真平台,进行了Kolmogorov湍流模型下,不同湍流强度的激光大气传输... 采用功率谱反演法与叠加低频谐波方式数值模拟静态湍流相位屏,并根据湍流冻结理论仿真了动态湍流相位屏。采用液晶空间光调制器(LC-SLM)在实验室内搭建了大气湍流信道仿真平台,进行了Kolmogorov湍流模型下,不同湍流强度的激光大气传输模拟研究,对比分析了实验结果,与理论较为符合。同时实验研究了不同模拟湍流强度下激光通信误码率的响应关系,这对实验室内评估实际激光通信系统的性能具有重要应用价值。 展开更多
关键词 大气湍流模拟 激光传输 相位屏模拟 激光通信
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沙尘天气下大气能见度对激光光强的影响 被引量:7
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作者 王惠琴 王彦刚 +1 位作者 曹明华 张倩芸 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期85-90,共6页
基于米氏理论,分别研究了不同波长的激光信号在沙尘天气中发生单次散射和多次散射时光强与能见度间的变化关系.推导出发生单次散射时光强与能见度间的解析表达式,同时采用蒙特卡洛方法分析了发生多次散射时光强与能见度间的关系,并与单... 基于米氏理论,分别研究了不同波长的激光信号在沙尘天气中发生单次散射和多次散射时光强与能见度间的变化关系.推导出发生单次散射时光强与能见度间的解析表达式,同时采用蒙特卡洛方法分析了发生多次散射时光强与能见度间的关系,并与单次散射时的结果进行对比.结果表明:在激光信号波长固定时,接收光强会随着沙尘能见度的增大而增加,并趋于稳定值;在能见度固定时,接收光强会随着激光信号波长的增大而减小;随着传输距离的增加,多次散射的影响会越来越明显. 展开更多
关键词 大气激光通信 激光散射 米氏理论 激光光强 沙尘能见度
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星地相干激光通信中的自适应光学系统边界参数设计 被引量:8
10
作者 黄健 张鹏 +2 位作者 邓科 蒋大钢 幺周石 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1204-1211,共8页
分析了星地相干激光二进制相移键控(BPSK)通信系统中自适应校正波前残差与相干效率的关系;讨论了自适应校正下相干效率和误码概率的动态特征;然后,研究了大气闪烁对相干效率和通信误码率的影响。在假设接收强度均匀分布的前提下建立了... 分析了星地相干激光二进制相移键控(BPSK)通信系统中自适应校正波前残差与相干效率的关系;讨论了自适应校正下相干效率和误码概率的动态特征;然后,研究了大气闪烁对相干效率和通信误码率的影响。在假设接收强度均匀分布的前提下建立了波前残差均方根值与相干效率的理论关系,采用频率直方图方法仿真了相干效率以及相应的误码概率的概率分布函数,计算了不同校正残差和闪烁条件下的通信平均误码率。结果表明:波前残差大于1rad时,相干效率主要受波前残差影响,自适应校正性能达到衍射极限时才能获得10-8的误码率,但此时大气闪烁可能会使误码率增大两个数量级。 展开更多
关键词 相干激光通信 大气湍流 自适应光学系统 波前误差 大气闪烁 误码率
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大气信道对空-地光通信的影响分析 被引量:7
11
作者 李晓峰 张永健 +1 位作者 陈彦 胡渝 《应用光学》 CAS CSCD 2003年第6期14-17,共4页
 大气随机信道对激光传输性能的影响是制约空-地激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现空-地激光通信具有非常重要的意义。对激光在大气中传输特性的研究,有助于了解激光通过大气信道传输时所产生变化的特征、规律和...  大气随机信道对激光传输性能的影响是制约空-地激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现空-地激光通信具有非常重要的意义。对激光在大气中传输特性的研究,有助于了解激光通过大气信道传输时所产生变化的特征、规律和在空-地激光通信系统设计中寻找到合理的解决方案并很好地修正、补偿其对通信链路的影响。本文对激光在大气信道中的基本传输特性及大气随机信道对激光通信的影响进行了研究,同时提出了一些相应的解决途径。 展开更多
关键词 空-地光通信 大气随机信道 大气湍流 激光传输
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临近空间相干激光通信链路外差效率分析 被引量:5
12
作者 张鹏 秦开宇 +2 位作者 蒋大钢 邓科 幺周石 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期31-35,共5页
临近空间相干激光通信链路是天地一体化高速通信网络节点间连接的重要链路。围绕外差效率这一表征大气湍流扰动后信号光和本振光相干合成的指标,推导了非均匀湍流路径上的外差效率理论表达式,并结合大气折射率结构常数廓线,开展了临近空... 临近空间相干激光通信链路是天地一体化高速通信网络节点间连接的重要链路。围绕外差效率这一表征大气湍流扰动后信号光和本振光相干合成的指标,推导了非均匀湍流路径上的外差效率理论表达式,并结合大气折射率结构常数廓线,开展了临近空间-地面、临近空间-临近空间和临近空间-低轨卫星三类临近空间相干激光通信链路的外差效率仿真。仿真结果表明:临近空间-低轨卫星链路可以忽略大气对外差效率的影响;如果临近空间-临近空间链路距离大于500km或是临近空间-地面链路天顶角大于60°,外差效率将小于50%,有必要采用自适应光学技术进行补偿。 展开更多
关键词 外差效率 相干 激光通信 大气湍流
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大气湍流对激光通信系统性能的影响研究 被引量:40
13
作者 陈牧 柯熙政 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第8期108-114,共7页
大气湍流引起的光强起伏是影响激光通信系统接收信噪比和误码率的主要因素。文中旨在研究大气湍流状态对无线通信系统性能的影响。首先利用对数正态分布和Gamma-Gamma分布分别对信道进行建模,分析表明前者不适用于中强湍流下的光强起伏... 大气湍流引起的光强起伏是影响激光通信系统接收信噪比和误码率的主要因素。文中旨在研究大气湍流状态对无线通信系统性能的影响。首先利用对数正态分布和Gamma-Gamma分布分别对信道进行建模,分析表明前者不适用于中强湍流下的光强起伏行为,而后者具有更广的应用范围。在此基础上,研究相位噪声对系统接收信噪比和误码率的影响。文中最后在不同信道条件下进行仿真实验,观察光强起伏方差引起的星座图变化和误码率恶化情况。实验结果表明,当光强起伏方差逐渐增大时,星座图相位角度和误码率均随之变大。文中的分析与讨论对提高激光通信质量具有一定的参考价值。 展开更多
关键词 激光通信 大气湍流 光强起伏 相位噪声 误码率
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大气激光通信的实验测量(英文) 被引量:4
14
作者 刘健 柯熙政 +1 位作者 赵黎 陈丽新 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第B06期10-13,共4页
设计了大气激光通信信道测量系统,利用此系统在不同气象条件下进行了近地视距实验测量并采集了不同天气条件下的实验数据,详细分析讨论了所得实验数据并进行了误差分析.同时实验中获得了大量数据,为进一步完善大气激光信道模型提供了有... 设计了大气激光通信信道测量系统,利用此系统在不同气象条件下进行了近地视距实验测量并采集了不同天气条件下的实验数据,详细分析讨论了所得实验数据并进行了误差分析.同时实验中获得了大量数据,为进一步完善大气激光信道模型提供了有力的依据. 展开更多
关键词 大气激光通信 实验测量 大气湍流
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城市路径下激光光强起伏特性测量及链路余量估算(英文) 被引量:6
15
作者 马晶 潘锋 +1 位作者 谭立英 于思源 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1257-1260,共4页
在城市环境下进行了3.5 km的激光大气传输实验。实验中对光强起伏和到达角起伏进行了同步测量,分析了接收光强起伏的统计特性以及传输路径上大气折射率结构常数的特性。基于实验结果,对自由空间光通信中不同闪烁指数下的衰落冗余以及不... 在城市环境下进行了3.5 km的激光大气传输实验。实验中对光强起伏和到达角起伏进行了同步测量,分析了接收光强起伏的统计特性以及传输路径上大气折射率结构常数的特性。基于实验结果,对自由空间光通信中不同闪烁指数下的衰落冗余以及不同探测阈值下的衰落概率进行了估算,从而为空间光通信系统的设计提供可靠的实验基础。 展开更多
关键词 大气湍流 光强起伏 自由空间光通信 激光大气传输
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湍流环境中光纤耦合效率的提高 被引量:4
16
作者 宋鸿飞 车英 +2 位作者 赵馨 李鹏飞 周见红 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3205-3211,共7页
在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统... 在空间激光通信应用中,空间光与单模光纤的耦合效率是影响通信系统性能的重要因素。考虑大气湍流会降低激光与光纤的耦合效率,本文从湍流强度与光学系统分辨率之间的关系出发,研究了大气湍流对光纤耦合效率的影响,导出了接收口径、系统焦距、入射光波长、接收光纤半径、大气相干长度等与单模光纤耦合效率之间的关系。提出了两种在湍流环境中提高光纤耦合效率的方法。方法一是在外界湍流强度发生变化时,通过改变耦合系统焦距,使耦合效率保持在较高值;方法二则是采用锥状光纤接收来提高耦合效率。最后对提出的方法进行了分析、仿真和室外耦合效率测试,验证了所提出的改善耦合效率方法的有效性。 展开更多
关键词 空间激光通信 光纤耦合效率 大气湍流 锥状光纤
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大气激光通信中稳定跟踪技术研究 被引量:12
17
作者 刘云清 姜会林 佟首峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期972-977,共6页
为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、... 为了研究大气激光通信中稳定跟踪所采用的器件及有效跟踪方法,分析了光束定位探测器件(电荷耦合器件和四象限光电探测器)的灵敏度特性,结合影响大气激光通信跟踪系统性能的五种大气湍流效应,分别讨论了光束漂移、光强起伏、光斑弥散、到达角起伏及光束扩展的原理.对质心跟踪算法和形心跟踪算法定位准确度的影响进行分析,得到在大气条件下形心算法的跟踪误差小于质心误差的结论,并通过实验进行了验证. 展开更多
关键词 大气激光通信 捕获对准跟踪 大气湍流 质心算法 形心算法
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自适应光学技术提高FSO性能的实验验证 被引量:4
18
作者 武云云 陈二虎 +8 位作者 张宇 叶红卫 李敏 李新阳 熊准 赵恒 杨智 陈晶 艾勇 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2012年第4期15-18,共4页
搭建了一套37单元的自适应光学系统和155M/2.5G大气激光通信系统室内实验平台。结果显示:大气湍流对激光通信性能影响很大。使用芯径为62.5μm的多模接收光纤时,自适应开闭环误码率最大改善超过4个数量级;使用芯径为10μm的单模接收光纤... 搭建了一套37单元的自适应光学系统和155M/2.5G大气激光通信系统室内实验平台。结果显示:大气湍流对激光通信性能影响很大。使用芯径为62.5μm的多模接收光纤时,自适应开闭环误码率最大改善超过4个数量级;使用芯径为10μm的单模接收光纤时,可以很明显地观测到接收端信号的深度衰落现象,且衰落程度与误码率一一对应。自适应光学闭环后,深度衰落得到了抑制,也极大地降低了系统误码率。 展开更多
关键词 自适应光学 大气激光通信 大气湍流 误码率 深度衰落
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星地斜程大气信道激光通信可通率研究 被引量:5
19
作者 娄岩 陈纯毅 +4 位作者 姜会林 赵义武 韩成 佟首峰 付强 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期1378-1383,共6页
用STK仿真分析了星地激光通信链路的可见时间和俯仰角。在能见度5 km的城市大气模式下,分别计算了定位于不同经度的2颗GEO卫星对3个城市通信的大气衰减及光强闪烁、到达角起伏等效应,由此分析了晴天、卷积云条件下的大气信道功率损耗,... 用STK仿真分析了星地激光通信链路的可见时间和俯仰角。在能见度5 km的城市大气模式下,分别计算了定位于不同经度的2颗GEO卫星对3个城市通信的大气衰减及光强闪烁、到达角起伏等效应,由此分析了晴天、卷积云条件下的大气信道功率损耗,并通过设置链路最小功率阈值来建立星地间大气信道激光通信链路可通率模型。仿真结果表明,当发射功率为10 W时,对比得出东经75°的GEO卫星地面站可通率较好,晴天能见度大于5 km的平均可通率可达到93%;卷积云时平均可通率可达到66.7%,且3个城市中对海南的可通性最好,为星地激光通信外场实验提供了一定的依据。 展开更多
关键词 航空、航天科学技术 星地激光通信 斜程大气信道 云层 STK 可通率
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近海激光通信分集技术对大气湍流扰动抑制的实验 被引量:6
20
作者 李一芒 高世杰 盛磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期246-252,共7页
为评估分集收发技术在近海面激光通信系统应用中对大气湍流扰动的抑制作用,设计了基于对多路1 550 nm激光光斑同步采集的验证实验方案。采用由时统终端触发的FPGA+多核DSP架构的实时图像处理系统实现目标中心位置的提取与目标灰度和的统... 为评估分集收发技术在近海面激光通信系统应用中对大气湍流扰动的抑制作用,设计了基于对多路1 550 nm激光光斑同步采集的验证实验方案。采用由时统终端触发的FPGA+多核DSP架构的实时图像处理系统实现目标中心位置的提取与目标灰度和的统计,进而得到激光从发射端至接收端的到达角起伏方差和闪烁指数。分别比较了等功率条件下单路发射和双路发射间、双孔径接收与等效单孔径接收间的到达角起伏方差和闪烁指数,同时比较了不同跨距下双孔径接收的效果。实验表明,在发射功率相同的情况下,与单路发射相比,双路发射能够有效地抑制因大气湍流扰动产生的到达角起伏和光强闪烁;在接收面积相同情况下,双孔径接收较单孔径接收所产生的到达角起伏与光强闪烁更弱,且在一定范围内,双孔径间的跨距存在最优值。 展开更多
关键词 激光通信 大气湍流 分集技术 到达角起伏方差 闪烁指数
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