[發明專利]一種應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統及方法

有效

• 申請號: 201711342367.1
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN108242954B
• 公開（公告）日: 2020-07-14
• 發明（設計）人: 陳特;沈宇飛;陶瀅;高梓賀;李聰
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B7/185
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發明公開了一種應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統及方法。其中，該系統包括發射匹配器、光輻射模塊、艙內傳輸信道、光接收模塊和接收匹配器；其中，發射匹配器對輸入電信號進行協議轉換和電平匹配處理得到輸出信號；光輻射模塊根據發射匹配器的輸出信號發射可見光強度信號；艙內傳輸信道將可見光強度信號傳輸給光接收模塊；光接收模塊將可見光強度信號濾除雜光后并進行光電轉換得到電信號，并將電信號放大并濾波處理后傳輸給接收匹配器；接收匹配器對放大并濾波處理后的電信號進行協議轉換和電平匹配處理后輸入到航天器設備。本發明有效提高航天器載荷能力，同時不受限于頻譜規范、電磁干擾和人員安全的問題。

技術領域

本發明屬于可見光通信領域，尤其涉及一種應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統及方法。

背景技術

近年來，隨著航天技術的日益發展和航天器功能的不斷增加，航天器艙內結構變得越來越復雜，搭載電子設備的數量也越來越大。在這種情況下，一方面，航天器艙內的電磁環境變得異常復雜，這對系統電磁兼容設計提出了非常高的要求。另一方面，傳統的航天器艙內設備之間采用雙絞線、同軸電纜等進行互聯，這些纜線體積大，往往造成艙內空間擁擠；其重量占航天器干重的比值高達7％-10％，嚴重限制了航天器的有效載荷。因此，如果能夠在保證電磁兼容的前提下簡化艙內數據傳輸系統，將會有效提高航天器有效載荷能力，同時降低航天器的發射成本。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統及方法，有效提高航天器載荷能力，同時不受限于頻譜規范、電磁干擾和人員安全的問題。

本發明目的通過以下技術方案予以實現：根據本發明的一個方面，提供了一種應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統，包括：發射匹配器、光輻射模塊、艙內傳輸信道、光接收模塊和接收匹配器；其中，所述發射匹配器連接航天器設備和光輻射模塊，對輸入電信號進行協議轉換和電平匹配處理得到輸出信號；所述光輻射模塊根據發射匹配器的輸出信號發射可見光強度信號；所述艙內傳輸信道將可見光強度信號傳輸給所述光接收模塊；所述光接收模塊將可見光強度信號濾除雜光后并進行光電轉換得到電信號，并將電信號放大并濾波處理后傳輸給所述接收匹配器；所述接收匹配器對放大并濾波處理后的電信號進行協議轉換和電平匹配處理后輸入到航天器設備。

上述應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統中，所述光輻射模塊包括調制電路、白光LED光源和聚光鏡；其中，所述調制電路將發射匹配器的輸出信號加載到白光LED光源，實現對白光LED光源的強度調制，所述白光LED光源用于發射可見光強度信號，所述聚光鏡用于調節LED光源的輻射角。

上述應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統中，所述艙內傳輸信道為航天器艙內自由空間傳輸信道，包括：直射鏈路信道和漫反射鏈路信道。

上述應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統中，所述光接收模塊包括濾光片、光電轉換器、放大電路和低通濾波器；其中，所述濾光片用于將可見光強度信號濾除雜光，所述光電轉換器將接收到的濾除雜光的可見光強度信號進行光電轉換得到電信號，所述放大電路將電信號進行放大，所述低通濾波器對放大后的電信號進行濾波處理，濾除帶外噪聲。

上述應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統中，所述白光LED光源采用熒光型LED光源或紅綠藍型LED光源。

上述應用于航天器艙內數據傳輸的可見光通信系統中，所述光輻射模塊通過所述艙內傳輸信道將可見光強度信號傳輸給所述光接收模塊的傳輸模式包括點到點模式和點到多點模式，其中，點到點模式通過聚光鏡減小LED光源輻射角，點到多點模式通過碼分多址、時分多址和波分多址實現多址接入。