[發明專利]基于全雙工光子通信的高精度能見度探測方法

有效

• 申請號: 202110147488.0
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112964644B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發明（設計）人: 劉博;忻向軍;任建新;毛雅亞;陳帥東;王瑞春;沈磊;吳泳鋒;孫婷婷;趙立龍
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;H04B10/079;H04B10/11;G06F30/27
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 徐燕

1.基于全雙工光子通信的高精度能見度探測方法，其特征在于，包括：

步驟1：利用自由空間光通信系統的全雙工的工作模式，L1端的天線發射恒定功率的光，L2端的天線發射的是經過信號調制的光信號，兩端的天線同時進行信號的發射和接收；

步驟2：對L1端空間信道實時進行光強探測和消光系數計算；

對L2端空間信道實時進行信號探測和誤碼率的計算；

步驟3：基于神經網絡，構建基于消光系數-誤碼率的能見度分析模型，具體的：

利用神經網絡對消光系數與能見度的關系，以及信號誤碼率與能見度的關系進行聯合訓練，得到能見度與消光系數和誤碼率的關系函數，即基于消光系數-誤碼率的能見度分析模型；

步驟4：利用能見度分析模型，進行能見度的測量。

2.根據權利要求1所述的基于全雙工光子通信的高精度能見度探測方法，其特征在于，所述步驟2中，通過探測接收光功率P的大小，得到大氣的消光系數，大氣消光系數為：

P為接收端光電探測器接收到的光功率，P₀是發射端光源的光功率，D是接收端的口徑，L是傳播的距離，θ是光源發散角，k是由儀器校準確定的常數；

根據公式(5)，β，k，P₀，L都是已知的參數，因此消光系數的大小僅僅取決于接收光功率P。

3.根據權利要求1所述的基于全雙工光子通信的高精度能見度探測方法，其特征在于，所述能見度采用國際標準的氣象光學距離為光通量衰減至5％所經過的距離：

上式中，ε表示的時視覺對比閾值，國際氣象組織規定ε＝0.05；

式(2)即為消光系數與能見度的關系。

4.根據權利要求1所述的基于全雙工光子通信的高精度能見度探測方法，其特征在于，所述步驟3中，假設大氣中引入的噪聲為N(t),那么通過大氣傳輸后，接收端光電探測器接收到的光信號通過光電轉換后的電信號表示為：

y(t)＝Rhx(t)+N(t) (7)

其中R光學探測器的響應系數，通過分析，構建出信道噪聲和誤碼率的關系N(t)＝f(ber)；h表示信道衰落函數，其表示為：

h＝exp(-σ₀L) (8)

其中σ₀為大氣中信道衰落系數，L為傳輸距離；

大氣信道衰減系數通過Kruse模型表示：

其中V表示能見度范圍，λ為實際傳輸波長，λ₀為折算的標準波長，設置為550nm；q為散射系數的大小分布：

q＝α_m+α_p (10)

α_m,α_p分別表示大氣分子和氣溶膠粒子的散射系數，通過光強度探測中計算獲得；

根據公式(7)-(10)，構建出信號誤碼率與能見度的關系。