[發明專利]一種自由空間光通信APT子系統信標光脈沖通信方法

有效

• 申請號: 202110388747.9
• 申請日: 2021-04-12
• 公開（公告）號: CN113114361B
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 張曉鵬;游偉琳;林海;林秀玉;陳鵬;曹宇
• 申請（專利權）人: 福州市納飛光電科技有限公司
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/524
• 代理公司: 福州市鼓樓區年盛知識產權代理事務所(普通合伙) 35254
• 代理人: 謝名海

本發明公開了一種自由空間光通信APT子系統信標光脈沖通信方法，對傳統的FSOC系統APT子系統進行了大范圍的改良，增加信標光載波脈沖編碼系統和信標光載波脈沖解碼系統，并在FSOC監控系統中增加信標光通訊控制單元，該方法在不額外增加通信設備的情況下，利用信標光發散角度大、覆蓋范圍廣的特性，提出改進型信標光發射系統，可實現APT子系統在建立精調連接之前的就可進行數據通信，從而方便實現通信握手鑒權、系統狀態監控、設備異常監控等應用，以此提高連接設備的準確性和安全性，提高自由空間光通信系統性能指標。

技術領域：

本發明涉及自由空間光通信領域，尤其涉及一種自由空間光通信APT子系統信標光脈沖通信方法。

背景技術：

光信號不僅可以在光纖中傳播，也能在空氣里傳播，而且更加方便快捷，在業內，無線光通信的正式稱謂叫自由空間光通信(FSOC)，其指代以光波為載體，在真空或大氣中傳遞信息的通信技術，其與光纖通信相比，極具成本上的優勢，自由空間光通信在軍事和民用領域都有著廣泛的應用前景，隨著自由空間光通信技術的廣泛應用，對光無線通信系統的管理需求也日益增加。

現有的自由空間光通信系統一般采用的是信標光與信號光結合方式來實現的，信標光用于APT，信號光用于高速通信，信標光發散角大，利于捕獲，信號光束寬較窄，覆蓋范圍小，帶寬大，能實現高達10Gbit/s的速度。在FSOC設備建立連接之前，兩臺設備并不知道彼此的真實地理位置?，F有技術多采用全范圍空間盲掃的方式進行信標光搜索，再精調對準，并建立光通訊連接。這種方式簡單有效，但實際應用也存在問題。

現有技術的FSOC設備信標光不具備交互功能，空間盲掃可以大致找出接收設備的地理方位，而后需要兩臺設備同時協調自身姿態，直到通信光軸完全對準。而這精調對準是整個自由空間光通信在建立連接中，最精細又最耗時的步驟，該過程普遍需要數分鐘甚至更長的時間，還會因為其他干擾因素導致對準失敗，只有對準成功之后才能建立通信鏈路，而后才能進行數據交互。

當主FSOC設備的信標掃描范圍內有多臺FSOC從設備時，極易出現連錯的情況。例如，主設備A1應與從設備A2建立連接，但在其掃描方向上提前出現第三者同款設備B1，由于現有技術不具備識錯功能，這種問題只能在建立B1設備自由空間光通信連接之后，從應用層協議上去發現數據連接非法，再由應用層主動斷開與B1設備的自由空間光通信連接，進行再次掃描。顯然，這種時間開銷不僅效率低下，錯誤的連接還有可能會帶來其他數據安全問題。

另外，已建立自由空間光通信連接的設備，無法直接監控對方的系統信息，只能通過雙方FSOC應用層收集系統數據，并額外建立通信連接，將系統數據和用戶數據以數據協議的方式進行封裝發送和拆包解析，以此來更新對方的系統數據，這不僅實時性略低，也占用了部分光通訊帶寬資源。

發明內容：

針對上述問題，本發明要解決的技術問題是提供一種自由空間光通信APT子系統信標光脈沖通信方法，對傳統的FSOC系統APT子系統進行了大范圍的改良，增加信標光載波脈沖編碼系統和信標光載波脈沖解碼系統，并在FSOC監控系統中增加信標光通訊控制單元，實現信標光脈沖通信的交互數據包收發控制。

所述信標光載波脈沖編碼系統由發送FIFO緩沖器、脈沖編碼器、脈沖移位驅動器、信標光功率控制器、信標光門控單元和發射單元組成；所述信標光載波脈沖解碼系統由前級濾波放大器、脈沖方波整形電路、脈沖解碼器和接收FIFO緩沖單元組成；

該通信方法具體包括以下步驟：

(1)信標光通訊控制單元將握手數據傳送到發送FIFO緩沖器后，信標光載波脈沖編碼系統根據約定的脈沖協議，規律性地發送本機握手數據流信標光脈沖信號；

(2)發送方的信標光脈沖信號，會被接收方的光電探測器捕捉到，繼而在接收方的前級濾波放大器上可檢測到規律性的電壓跳動脈沖；