基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法技术

基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，属于通信系统的大气层探测技术领域。本发明专利技术是为了解决传统的成像系统用于监测大气云层特性，只对可见光波段敏感，但对红外波段不敏感，使得在夜间对大气云层特性的判断可靠性低的问题。热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气云层图像采集；热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现对大气云层特性的探测。本发明专利技术用于大气云层特性的探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，属于通信系统的大气层探测

技术介绍
地球大气层中有大气气体分子和大气气溶胶粒子，激光在大气传输过程中将与这些分子、粒子相互作用，从而产生大气吸收、大气散射、大气湍流散斑、大气湍流闪烁和大气多路径等效应。同时，对于星地链路通信，各种云层也将对激光产生严重的衰减，严重影响空间激光通信系统的性能。下表列出了各种云层的初始高度、云层厚度和对光的衰减量。类型底高/km厚度/km衰减/dB高积云4.00.2～2.04～157高层云2.40.2～5.04～350卷积云6.51.5～5.58～101卷层云6.01.0～3.012～229卷云8.01.0～2.51～2积云0.750.5～5.05～350雾0.00.0～0.151～26乱层云0.552.0～3.046～350层积云1.050.2～0.84～114层云0.40.2～0.84～164由此可见，几乎所有云层都分布在海拔12km以内，并且云层对于激光通信光束的衰减是非常剧烈的，它几乎使光功率消耗殆尽；不仅如此，高速激光通信光束穿越云层时，由于散射严重，将产生光束多径传输效应，进而影响通信的带宽。综合以上因素，需要实时监测大气云层特性来判定星地激光通信可通率。传统的成像系统对可见光波段敏感，但对红外波段不敏感，因此在夜间对大气云层特性的判断将完全失效。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决传统的成像系统用于监测大气云层特性，只对可见光波段敏感，但对红外波段不敏感，使得在夜间对大气云层特性的判断可靠性低的问题，提供了一种基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法。本专利技术所述基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法通过热像仪控制单元、热像仪和图像处理单元实现，所述热像仪为红外热像仪；热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气云层图像采集；热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电子放大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快门校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐标、伽马校正、彩色模式和系统复位；热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用DerectDraw技术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现对大气云层特性的探测。热像仪控制单元与热像仪之间的硬件接口为RS422或者RS232总线，热像仪的串口硬件设置为：波特率19200bps起始位1bit停止位1bit校验无校验数据位8bit。热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，其中约定的数据包格式通讯协议约束为：当热像仪控制单元向热像仪发送的数据包字符之间间隔超过10ms，热像仪拒绝执行通讯指令；热像仪控制单元向热像仪发送的不具有持续作用能力的通讯指令相互之间不冲突；热像仪控制单元向热像仪发送的具有持续作用能力的通讯指令在未被终止指令终止前与同类命令冲突，此时执行最新的指令；所述数据包字节约定如下，数据包共设置n+2个字节：起始标志：首字节，1个字节，用16进制表示为F0H；数据长度length：第二字节，1个字节，设定数据长度length为n‐2个字节；数据：第三至n个字节，n‐2个字节的数据，其数据的第一字节为设备地址，约定为26H；第二字节为指令数据；其余字节为附加数据；校验和：第n+1个字节，1个字节，用于校验内容为第3，4，5，……，n‐1，n字节的累加和，length个字节的数据的和取低8位；结束标志：尾字节，1个字节，用16进制表示为FFH；在数据包中，除了起始标志和结束标志以外，在第2到第n+1之间的数据，当出现关键字F0H、FFH或F5H时，将其相应变为F5H00H、F5H0FH、F5H05H来发送；数据包中的数据长度length以有效数据的数量为准。本专利技术的优点：本专利技术针对星地激光链路通信24小时全天候大气影响特性监测需求，采集大气信道数据，奠定站点切换大气条件规范、切换策略的数据基础。它针对高速激光通信的1550nm波段大气影响进行探测。主要采用热像仪控制单元和图像采集/处理单元实现对大气云层的探测。本专利技术实现了星地激光链路通信中，对大气云层特性的全天候监测。附图说明图1是本专利技术所述基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法的热像仪应用流程图；图2是本专利技术在监测过程中的设备连接示意图；图中A为MWE485-C，B为中维JVS-C300Q音视频压缩卡；图3是热像仪的硬件接口示意图。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法通过热像仪控制单元、热像仪和图像处理单元实现，所述热像仪为红外热像仪；热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气云层图像采集；热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电子放大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快门校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐标、伽马校正、彩色模式和系统复位；热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用DerectDraw技术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现对大气云层特性的探测。热像仪控制单元与热像仪之间的硬件接口为RS422或者RS232总线，热像仪的串口硬件设置为：波特率19200bps起始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法通过热像仪控制单元、热像仪和图像处理单元实现，其特征在于，所述热像仪为红外热像仪；热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气云层图像采集；热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电子放大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快门校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐标、伽马校正、彩色模式和系统复位；热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用DerectDraw技术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现对大气云层特性的探测。

【技术特征摘要】
1.一种基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法通过热像
仪控制单元、热像仪和图像处理单元实现，其特征在于，
所述热像仪为红外热像仪；
热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元按照
约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气云层
图像采集；热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控制单
元反馈当前采集的大气云层图像数据；
热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电子放
大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快门校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐标、伽
马校正、彩色模式和系统复位；
热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用DerectDraw技
术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现对
大气云层特性的探测。
2.根据权利要求1所述的基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，其
特征在于，热像仪控制单元与热像仪之间的硬件接口为RS422或者RS232总线，热像仪的串
口硬件设置为：
波特率
19200bps
起始位
1bit
停止位
1bit
校验
无校验
数据位
8bit。
3.根据权利要求2所述的基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，其
特征在于，热像仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭立英，马晶，于思源，赵生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23