空间激光通信现状、发展趋势及关键技术分析 被引量：75

1

作者 姜会林 安岩 +6 位作者 张雅琳 江伦 赵义武 董科研 张鹏 王超 战俊彤 《飞行器测控学报》 CSCD 2015年第3期207-217,共11页

针对目前空间激光通信的背景需求,介绍了国内外星、空、地、海等平台间的空间激光通信研究与试验现状。通过对空间激光通信现状的分析,并结合科研实践,归纳出空间激光通信的高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个未来发展趋势。在... 针对目前空间激光通信的背景需求,介绍了国内外星、空、地、海等平台间的空间激光通信研究与试验现状。通过对空间激光通信现状的分析,并结合科研实践,归纳出空间激光通信的高速率、网络化、多用途、一体化、多谱段5个未来发展趋势。在此基础上,从空间激光通信系统的光学结构、通信收发以及环境影响等方面,着重分析了高质量光学系统设计、高精度捕获对准跟踪、大气信道影响补偿、高速率高功率发射、高灵敏度低误码探测、一对多通信网络、平台振动与姿态补偿、器件部件空间适应性8项关键技术,并提出相关技术的解决方法和途径,进而给出须进一步深入研究的方向,展示了空间激光通信良好的应用前景。 展开更多

关键词 深空光通信 空间激光通信 星载激光通信 机载激光通信 激光通信网络

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空间激光通信技术最新进展与趋势 被引量：27

2

作者 张靓 郭丽红 +2 位作者 刘向南 林一 卢满宏 《飞行器测控学报》 CSCD 2013年第4期286-293,共8页

空间激光通信技术已成为现代超宽带卫星通信技术发展的新焦点。详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和发展规划,重点介绍他们正在开发的第2代空间激光通信系统的主要性能指标和采用的新技术,深入分析了国... 空间激光通信技术已成为现代超宽带卫星通信技术发展的新焦点。详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和发展规划,重点介绍他们正在开发的第2代空间激光通信系统的主要性能指标和采用的新技术,深入分析了国际空间激光通信技术的发展趋势,为我国开展相关研究提供借鉴和思路。 展开更多

关键词 空间激光通信 深空光通信 卫星通信 相干光通信 激光通信终端

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国外空间激光通信技术的发展现状与趋势 被引量：13

3

作者 王燕 陈培永 +2 位作者 宋义伟 付森 牛俊坡 《飞控与探测》 2019年第1期8-16,共9页

为了满足日益增长的大数据量、高速数据传输速率的需求,NASA、ESA、JAXA等航天机构正在开启空间激光通信技术的时代。各国纷纷在GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面,以及地-月等不同轨道验证了激光通信终端的在轨性能。介绍了国外开展的激光通... 为了满足日益增长的大数据量、高速数据传输速率的需求,NASA、ESA、JAXA等航天机构正在开启空间激光通信技术的时代。各国纷纷在GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面,以及地-月等不同轨道验证了激光通信终端的在轨性能。介绍了国外开展的激光通信技术演示验证试验情况,重点介绍了以月球激光通信演示验证试验(LLCD)为代表的深空激光通信技术,以及以半导体星间链路为代表的星间激光通信技术。通过阐述国外激光通信技术的发展现状,分析了激光通信技术的未来发展趋势。期望通过该技术的研究,对我国激光通信技术的发展提供参考借鉴。 展开更多

关键词 激光通信 深空激光通信 星间激光通信 中继激光通信

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深空激光通信进展及应用研究 被引量：11

4

作者 李凉海 刘向南 李晓亮 《深空探测学报》 2019年第6期523-529,共7页

深空激光通信是实现深空高速通信的主要手段之一。对国外深空激光通信的发展现状进行了综述,总结了深空激光通信技术发展的若干启示,给出了深空激光通信的典型应用,分析了深空激光通信涉及的主要关键技术,以期为我国深空激光通信的发展... 深空激光通信是实现深空高速通信的主要手段之一。对国外深空激光通信的发展现状进行了综述,总结了深空激光通信技术发展的若干启示,给出了深空激光通信的典型应用,分析了深空激光通信涉及的主要关键技术,以期为我国深空激光通信的发展提供一定的参考和借鉴。 展开更多

关键词 深空激光通信 深空探测 月地激光通信

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深空激光通信研究进展及发展方向(特邀)

5

作者 刘超 李学莹 +3 位作者 张开河 兰斌 代天君 鲜浩 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第7期76-85,共10页

随着人类对太空的探索日益加深,传统射频通信愈发不能满足高速深空通信的需求,各航天国家先后对深空激光通信技术开展研究。激光通信是实现空间通信的一种重要手段,相比于传统射频通信,激光通信具有通信速率高、终端载荷小、抗干扰能力... 随着人类对太空的探索日益加深,传统射频通信愈发不能满足高速深空通信的需求,各航天国家先后对深空激光通信技术开展研究。激光通信是实现空间通信的一种重要手段,相比于传统射频通信,激光通信具有通信速率高、终端载荷小、抗干扰能力强等优点,更适用于超远距离的深空通信。目前,美国进行的研究最多,且已成功实施了两次深空激光通信演示验证。本文针对已有的深空激光通信研究与演示结果进行综述,分析了实现深空激光通信的关键技术,对深空激光通信的发展历程与未来发展进行了探讨。 展开更多

关键词 深空激光通信 激光通信 深空探测 星际激光通信

原文传递

深空激光通信发展现状与趋势分析(封面文章·特邀)

6

作者 高铎瑞 孙名扬 +4 位作者 何明泽 郏帅威 谢壮 姚斌 汪伟 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2024年第7期1-20,共20页

深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻... 深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一。深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标。以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻等特点,已成为深空通信未来发展的主要方向,也成为国际上近年来的研究热点。文中归纳了深空激光通信技术的特点,详细介绍了国内外深空激光通信技术领域的发展脉络、最新研究进展和未来发展规划,并分析了深空激光通信的发展趋势,归纳出涉及到的关键技术,最后进行了总结与展望。为我国深空激光通信和星际激光通信网的发展提供一定的借鉴和参考。 展开更多

关键词 深空激光通信 激光通信终端 空间光通信 卫星通信 深空探测

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高速脉冲位置调制对SNSPD 探测光子计数特性影响(特邀)

7

作者 吴晓薇 杨雷 +3 位作者 展月英 孙扬 熊蛟 王强 《激光与光电子学进展》 CSCD 北大核心 2024年第7期150-159,共10页

激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一。深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号。其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一。本文分析了SNSPD的死时间和抖... 激光通信是近年深空探测领域的研究热点之一。深空激光通信采用脉冲位置调制(PPM)提升通信能量效率,并使用单光子探测器以高效地接收信号。其中,超导纳米线单光子探测器(SNSPD)被广泛认可是最优选择之一。本文分析了SNSPD的死时间和抖动特性,以及高速脉冲信号的拖尾现象,对基于PPM-SNSPD调制探测方式的深空激光通信产生的影响,并计算了SNSPD在该体系下的光子计数特性。基于分析,提出一种偏移补偿保护时隙PPM符号同步算法。相较普通的保护时隙同步算法,所提算法能有效减少PPM-SNSPD体系下的同步误差,提升系统误码率。 展开更多

关键词 自由空间光通信 深空激光通信 脉冲位置调制 单光子探测器

原文传递

深空激光通信终端主要参数的分析与研究

8

作者 陈功轩 张伟 +2 位作者 叶晖 刘阳 王海鹏 《遥测遥控》 2024年第4期66-74,共9页

针对深空激光通信的应用环境和特性,分析了通信链路中的关键性能指标,考虑了距离光斑扩散衰减、指向控制精度衰减、大气衰减、太阳辐射、探测器暗电流噪声等因素后,确定了通信速率和通信误码率的具体计算方法。对通信链路进行建模,分析... 针对深空激光通信的应用环境和特性,分析了通信链路中的关键性能指标,考虑了距离光斑扩散衰减、指向控制精度衰减、大气衰减、太阳辐射、探测器暗电流噪声等因素后,确定了通信速率和通信误码率的具体计算方法。对通信链路进行建模,分析了各个参数的计算方法;通过公式推导分析了发射端望远镜口径(激光束散角)与指向控制精度对最大通信距离的影响,以数值仿真进行佐证并进一步分析了发射端望远镜口径(激光束散角)与指向控制精度的约束关系,提出了深空激光通信参数设计的方法。在此基础上进一步计算了现有激光通信能力在地月空间、地火空间场景下的激光链路性能。 展开更多

关键词 深空激光通信 激光束散角 指向控制精度 链路性能

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一种基于蚁群算法的深空光通信网络链路性能研究 被引量：4

9

作者 王小瑞 陈冬冬 何红杰 《光通信技术》 2022年第4期22-26,共5页

为尽量减少额外开销和寻找最优传输路径,结合激光通信视距传输和长距离传输的特性,提出了一种基于蚁群算法的深空光通信网络路由算法(RA-ACA)。首先对深空光通信中的单向链路问题、节点能耗问题进行研究,然后在传统路由算法的基础上对RA... 为尽量减少额外开销和寻找最优传输路径,结合激光通信视距传输和长距离传输的特性,提出了一种基于蚁群算法的深空光通信网络路由算法(RA-ACA)。首先对深空光通信中的单向链路问题、节点能耗问题进行研究,然后在传统路由算法的基础上对RA-ACA进行优化,最后进行了仿真对比实验。仿真结果表明:RA-ACA收敛路径上的剩余总能量高于TACA约5kW·h,RA-ACA保留节点信息素时收敛速度提高了50%。 展开更多

关键词 深空通信 激光通信 链路性能

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基于单光子探测器恢复时间的误码率分析 被引量：1

10

作者 李晓亮 刘荣科 +2 位作者 王岩 王建军 刘向南 《遥测遥控》 2023年第1期15-21,共7页

在深空激光通信中,为满足通信距离远、传输速率高的要求,常采用脉冲位置调制(Pulse Position Modula-tion,PPM)与单光子探测器(Single-Photon Detector,SPD)相结合的探测体制。本文从单光子探测器的恢复时间特性出发,推导了探测器单元... 在深空激光通信中,为满足通信距离远、传输速率高的要求,常采用脉冲位置调制(Pulse Position Modula-tion,PPM)与单光子探测器(Single-Photon Detector,SPD)相结合的探测体制。本文从单光子探测器的恢复时间特性出发,推导了探测器单元探测概率和虚警概率模型,建立了基于信号或硬判决和最大计数硬判决的多元单光子探测器阵列误码率模型。仿真分析结果表明:在16-PPM调制和RS(15,8)编码(Reed-Solomon Codes,里德-所罗门编码)体制下,为实现1.22 Gbps的通信速率、误码率优于10-7,当探测器单元数为4时,探测器恢复时间应≤3.2 ns;当探测器单元数为25时,探测器恢复时间应≤10 ns。 展开更多

关键词 深空激光通信 PPM 单光子探测器 恢复时间 误码率模型

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面向太阳系边际探测的激光通信方案研究 被引量：2

11

作者 刘向南 王建军 +2 位作者 李晓亮 谌明 于勇 《遥测遥控》 2022年第4期62-69,共8页

针对我国太阳系边际探测任务需求,提出了利用激光链路进行对地高速信息传输的方案。梳理了深空激光通信的国外发展现状,分析了太阳系边际探测任务的激光链路特点和约束条件,给出了飞行激光终端和激光地面站的初步方案和主要参数,进行了... 针对我国太阳系边际探测任务需求,提出了利用激光链路进行对地高速信息传输的方案。梳理了深空激光通信的国外发展现状,分析了太阳系边际探测任务的激光链路特点和约束条件,给出了飞行激光终端和激光地面站的初步方案和主要参数,进行了链路预算和影响因素分析,并对我国未来太阳系边际探测任务激光通信的发展进行展望,为我国太阳系边际探测任务的激光通信论证与实施提供参考。 展开更多

关键词 太阳系边际探测 激光通信 星际激光通信 深空激光通信

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深空合作目标高概率捕获复合扫描策略研究 被引量：3

12

作者 扈航 刘磊 +1 位作者 李聪 曹桂兴 《中国空间科学技术》 CSCD 北大核心 2022年第3期58-66,共9页

针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在... 针对深空目标长距离星间激光通信时间滞后大、光轴抖动明显、不确定区域大的问题,设计了一种基于两级执行机构的抗抖动高概率捕获复合扫描策略。将目标位置不确定区域划分为等大正方形子区域,在子区域内采用光栅扫描,通过快摆镜实现;在子区域间按照光栅螺旋扫描顺序覆盖,通过伺服转台实现子区域间的跳转。然后在考虑光轴抖动的情况下基于遗传算法对子区域大小、扫描光斑重叠大小进行了优化,得到了参数优化后的扫描方案,并通过仿真进行了验证。1 000次蒙特卡洛打靶结果表明,在目标位置不确定区域3.6 mrad、激光束散角0.1 mrad、光轴抖动标准差5μrad的情况下,优化后的扫描方案对目标的捕获概率为99.2%,对不确定区域的扫描时间为41.34 s,扫描到目标的平均扫描时间为9.62 s。 展开更多

关键词 深空探测 激光通信 光轴抖动 复合扫描 高概率捕获 遗传算法

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深空微波激光通信一体化技术现状及关键技术 被引量：2

13

作者 赵烨 熊建林 +1 位作者 刘向南 蒋培文 《光通信技术》 2021年第1期16-21,共6页

深空飞行平台促进了深空微波激光通信一体化技术的快速发展,但受空间搭载条件的限制,深空飞行平台对通信载荷的集成化和综合化的需求愈加明显。综述了国内外深空微波激光通信一体化技术的发展现状,分析了深空微波激光通信一体化技术涉... 深空飞行平台促进了深空微波激光通信一体化技术的快速发展,但受空间搭载条件的限制,深空飞行平台对通信载荷的集成化和综合化的需求愈加明显。综述了国内外深空微波激光通信一体化技术的发展现状,分析了深空微波激光通信一体化技术涉及的主要关键问题,指出了微波激光通信一体化技术的发展趋势。 展开更多

关键词 深空通信 卫星通信 微波通信 激光通信 微波激光通信一体化

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深空光通信网中定向接入协议研究 被引量：3

14

作者 王小瑞 李端 陈冬冬 《光通信技术》 2021年第8期18-22,共5页

为了研究深空光通信骨干网媒体访问控制(MAC)协议,设计了深空光通信骨干网络,提出了一种扁平的无线Mesh深空光网络结构。结合激光通信的特点,对网络中的节点模型进行了多接口设计,并进一步提出了定向媒体访问控制(DMAC)协议。仿真结果表... 为了研究深空光通信骨干网媒体访问控制(MAC)协议,设计了深空光通信骨干网络,提出了一种扁平的无线Mesh深空光网络结构。结合激光通信的特点,对网络中的节点模型进行了多接口设计,并进一步提出了定向媒体访问控制(DMAC)协议。仿真结果表明:相比非定向媒体访问控制(NDMAC)协议,DMAC协议可有效改善网络性能。 展开更多

关键词 深空通信 激光通信 多接口 媒体访问控制协议

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深空探测激光通信技术发展研究 被引量：2

15

作者 罗建将 李洪祚 +2 位作者 唐雁峰 郝子强 丁长虹 《航天器工程》 2013年第2期94-97,共4页

对美国深空探测活动中应用的激光通信技术进行了总结,说明当前深空光端机正向着更加集成化、轻型化和多功能化的方向发展;重点对深空激光通信中的捕获跟踪瞄准、接收和调制等关键技术进行了分析;针对中国激光通信的发展和应用提出了建议... 对美国深空探测活动中应用的激光通信技术进行了总结,说明当前深空光端机正向着更加集成化、轻型化和多功能化的方向发展;重点对深空激光通信中的捕获跟踪瞄准、接收和调制等关键技术进行了分析;针对中国激光通信的发展和应用提出了建议,如突破激光器和高速率调制器等关键技术,深入研究新型编码算法等。 展开更多

关键词 深空探测 激光通信 关键技术

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脉冲展宽对深空激光通信的影响与补偿研究 被引量：1

16

作者 赵卓 刘向南 +2 位作者 王建军 李晓亮 谌明 《遥测遥控》 2022年第4期56-61,共6页

深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM(Pulse Position Modulation)信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探... 深空激光通信系统下行链路的脉冲位置调制PPM(Pulse Position Modulation)信号在经过大气信道传输和单光子探测器接收时,将出现脉冲展宽效应,引起通信系统性能下降。分析了大气信道中的淡积云云层散射、大气湍流与气溶胶散射和单光子探测器的抖动特性所引起的脉冲展宽效应。在此基础上,仿真分析了淡积云云层物理厚度对不同PPM调制阶数下通信速率的影响,并研究了单光子探测器引起的脉冲展宽产生的抖动损失。为补偿脉冲展宽的影响,提出了一种基于时隙似然比解调的补偿方法,通过仿真验证了该方法能够有效降低深空PPM激光通信链路中脉冲展宽对通信误码率的影响。该研究对分析和提升深空PPM激光通信系统的链路性能具有一定的参考意义。 展开更多

关键词 深空激光通信 脉冲展宽 大气湍流 脉冲位置调制 似然比补偿

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J2轨道模型对月地激光通信预瞄准精度影响研究 被引量：1

17

作者 郭朋真 李博 +5 位作者 康冬鹏 于思源 王淇 南方 谭立英 马晶 《深空探测学报》 2019年第6期530-536,共7页

基于J2轨道预测模型,设计了不同倾角和轨道高度圆轨道月球卫星,通过将J2轨道预测模型预瞄准仿真结果与直接积分RKF7(8)法仿真结果相对比,研究了不同类型月球卫星轨道对-Y面卫星舱板激光通信终端瞄准精度的影响。仿真结果表明,J2轨道预... 基于J2轨道预测模型,设计了不同倾角和轨道高度圆轨道月球卫星,通过将J2轨道预测模型预瞄准仿真结果与直接积分RKF7(8)法仿真结果相对比,研究了不同类型月球卫星轨道对-Y面卫星舱板激光通信终端瞄准精度的影响。仿真结果表明,J2轨道预测模型可以满足月球极地卫星月地激光通信要求,当轨道高度为1000 km和2000 km的时候,10 min方位角偏差不超过40μrad,而俯仰角偏差仅为7μrad时,在一定程度上J2轨道预测模型可以满足月地激光通信预瞄准要求。 展开更多

关键词 月地激光通信 J2轨道预瞄准模型 深空激光通信

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深空星间光通信PDM系统链路设计研究

18

作者 王小瑞 徐宏 陈冬冬 《光通信技术》 2022年第6期35-38,共4页

为了提高深空星间光通信信道容量、数据传输速率和频谱利用率,对深空星间光通信链路进行了设计,搭建了深空星间光偏振复用(PDM)系统。结合激光通信的链路特性,对不同通信波长、不同传输速率下的PDM系统链路性能进行了仿真,结果表明:PDM... 为了提高深空星间光通信信道容量、数据传输速率和频谱利用率,对深空星间光通信链路进行了设计,搭建了深空星间光偏振复用(PDM)系统。结合激光通信的链路特性,对不同通信波长、不同传输速率下的PDM系统链路性能进行了仿真,结果表明:PDM技术可有效提高数据传输速率,并且有利于深空光通信系统性能的改善。 展开更多

关键词 深空通信 激光通信 链路设计

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简要分析深通信数据传输体制技术应用现状

19

作者 徐良才 《长江信息通信》 2022年第6期217-219,共3页

首先介绍了深空通讯的基本原理、系统构成,分析了深空通讯的基本任务和特点,总结了深空通讯的主要技术。首先阐述了深空通信的基本原理、系统构成,对深空通信的基本任务、特征进行了分析,并对深空通信的关键技术进行了归纳;然后,对深空... 首先介绍了深空通讯的基本原理、系统构成,分析了深空通讯的基本任务和特点,总结了深空通讯的主要技术。首先阐述了深空通信的基本原理、系统构成,对深空通信的基本任务、特征进行了分析,并对深空通信的关键技术进行了归纳;然后,对深空通信中拉格朗日点的应用以及星间网络的架构进行了阐述,并对深空通信的网络协议进行了详细的分析,并对深空通信的发展方向和存在的问题进行了展望。 展开更多

关键词 深空通信 传输体制 应用现状 激光通信

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湍流环境下组阵收发的深空激光通信系统性能 被引量：1

20

作者 李晓龙 蔡岳丰 +5 位作者 闫宝罗 李昌瑾 刘海锋 林炜 刘波 吴继旋 《光通信技术》 北大核心 2020年第10期20-23,共4页

为了探究大气湍流对深空激光通信的影响,从理论上讨论了Gamma-Gamma分布的大气信道模型和抑制大气湍流的手段。建立了基于组阵收发的深空激光通信系统模型,对不同湍流条件下的系统误码率进行仿真。仿真结果表明:在信噪比为20 dB时,弱湍... 为了探究大气湍流对深空激光通信的影响,从理论上讨论了Gamma-Gamma分布的大气信道模型和抑制大气湍流的手段。建立了基于组阵收发的深空激光通信系统模型,对不同湍流条件下的系统误码率进行仿真。仿真结果表明:在信噪比为20 dB时,弱湍流环境的下行链路通信误码率比强湍流低4个数量级;大气湍流强度增强时,系统的通信误码率增大;在同等湍流强度下,大气湍流对于上行链路通信性能的影响比下行链路更大。 展开更多

关键词 深空环境 空间激光通信 大气湍流 组阵收发 误码率

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