一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法，解决现有空间信息网络资源利用率低，无法实现业务信息传输和交互的问题。系统包括综合管控单元、接收单元、发送单元及通过上下话路模块相通信的光交换模块和数字电分组交换模块；接收单元包括第一激光天线、第一微波天线、第一数字电缆、与第一激光天线连的第一中继光路和与第一微波天线连的微波光调制器；发送单元包括第二激光天线、第二微波天线、第二数字电缆、与第二激光天线连的第二中继光路及与第二微波天线连的光电下变频器；光交换模块输入与第一中继光路和微波光调制器相连，输出与第二中继光路、光电下变频器相连；数字电分组交换模块输入、输出与第一、第二数字电缆相连。第二数字电缆相连。第二数字电缆相连。

【技术实现步骤摘要】
一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法


[0001]本专利技术属于光通信
，涉及一种星载微波光电混合通信交换一体化系统及方法。

技术介绍

[0002]空间信息网络有如下特点：1、链路异构。以微波链路为主的各类卫星通信系统基本满足现有通信、导航、遥感和测控任务的需求，但受微波频率的限制，在传输与处理速率、通信容量、抗干扰能力等方面存在一定局限性，使其难以满足天地一体化网络各类业务传输与分发需求。而基于激光链路的空间光通信系统具有容量大、体积小、抗干扰能力强、保密性好等优势。2、异质信息交互对象单一。空间信息网络的特点为业务种类较多、链路种类较多、信息颗粒度不均衡、大时空尺度下信息分布不均匀。信息交互存在大量点对点传输，未实现大规模组网。
[0003]随着航天测控、对地观测及空间科学实验等领域的迅速发展，信息技术和空间技术的不断成熟，空间、临近空间各种飞行器所获取和需要传输处理的信息量正呈现爆炸式地增长。预计到2030年合成孔径雷达的数据率将达到60Gbps，而超光谱成像仪的数据率将高达100Gbps，对以卫星通信为核心的空间信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：包括综合管控单元（1）以及分别与综合管控单元（1）相连的接收单元（2）、混合交换单元（3）和发送单元（4）；所述综合管控单元（1）用于接收外部卫星平台的任务指令，并根据任务指令控制接收单元（2）、混合交换单元（3）和发送单元（4）工作；所述接收单元（2）包括第一激光天线（21）、第一微波天线（22）、第一数字电缆（23）、第一中继光路（24）和微波光调制器（25）；第一激光天线（21）用于接收空间光信号，其输出与第一中继光路（24）输入相连，第一中继光路（24）用于对空间光信号进行扩束或缩束、整形及光纤耦合后，转换为激光信号；第一微波天线（22）用于接收空间微波信号，其输出与微波光调制器（25）输入相连，微波光调制器（25）用于将空间微波信号转换为微波光信号；所述发送单元（4）包括第二激光天线（41）、第二微波天线（42）、第二数字电缆（43）、第二中继光路（44）和光电下变频器（45）；第二中继光路（44）的输出与第二激光天线（41）相连，第二中继光路（44）用于将激光信号转换成空间光信号，并进行光束整形处理；光电下变频器（45）的输出与第二微波天线（42）相连，光电下变频器（45）用于对微波光信号进行光电转换或光至微波的下变频转换，将微波光信号转换为空间微波信号；所述混合交换单元（3）包括光交换模块（31）、上下话路模块（32）和数字电分组交换模块（33），光交换模块（31）通过上下话路模块（32）与数字电分组交换模块（33）相互通信；上下话路模块（32）用于将光信号进行光电转换、下变频及速率适配转换为数字电信号，以及将数字电信号进行上变频、电光调制及速率适配转换为光信号；光交换模块（31）的输入与第一中继光路（24）的输出和微波光调制器（25）的输出分别相连，其输出与第二中继光路（44）的输入、光电下变频器（45）的输入分别相连；数字电分组交换模块（33）的输入与第一数字电缆（23）相连，其输出与第二数字电缆（43）相连。2.根据权利要求1所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：所述第一激光天线（21）和第二激光天线（41）均为M个，第一微波天线（22）和第二微波天线（42）均为N个，第一数字电缆（23）和第二数字电缆（43）均为K个；其中M、N、K均为大于1的整数。3.根据权利要求1或2所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：还包括自检单元（5）；所述自检单元（5）包括伪随机序列收发器（51）和误码比对器（52）；伪随机序列收发器（51）用于产生模拟真实数据的伪随机序列，并输出给混合交换单元（3）；误码比对器（52）用于接收经混合交换单元（3）交换后输出的伪随机序列并进行误码测试。4.根据权利要求3所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：所述接收单元（2）还包括第一光纤接口（26）和第一数字电接口（27）；第一光纤接口（26）的输入与第一中继光路（24）的输出和微波光调制器（25）的输出分别相连，其输出与光交换模块（31）的输入相连；第一数字电接口（27）的输入与第一数字电缆（23）相连，其输出与数字电分组交换模块（33）的输入相连；所述发送单元（4）还包括第二光纤接口（46）和第二数字电接口（47）；第二光纤接口（46）的输入与光交换模块（31）的输出相连，其输出与第二中继光路（44）的输入、光电下变频器（45）的输入分别相连；第二数字电接口（47）的输入与数字电分组交换模块（33）的输出相连，其输出与第二数字电缆（43）相连。5.根据权利要求4所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：所述上下
话路模块（32）包括光电探测器（321）、电光调制器（322）、串并转换器（323）、并串转换器（324）、模拟数字转换器（325）及处理器（326）；所述光电探测器（321）、模拟数字转换器（325）、处理器（326）、串并转换器（323）依次相连；光电探测器（321）的输入与光交换模块（31）相连，串并转换器（323）的输出与数字电分组交换模块（33）相连；所述并串转换器（324）的输入与数字电分组交换模块（33）相连，其输出与电光调制器（322）的输入相连，电光调制器（322）的输出与光交换模块（31）相连。6.根据权利要求5所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，其特征在于：所述接收单元（2）还包括第一跟瞄器（28），用于调整第一激光天线（21）的接收角度，以及控制第一中继光路（24）中摆镜的方向，实现激光的跟踪和捕获；所述发送单元（4）还包括第二跟瞄器（48），用于调整第二激光天线（41）的发射角度，以及控制第二中继光路（44）中摆镜的方向，实现激光的发射对准。7.一种星载微波光电混合通信交换一体化方法，其特征在于：基于如权利要求1所述星载微波光电混合通信交换一体化系统，综合管控单元（1）接收外部卫星平台发送的任务指令，并对任务指令进行分析；若任务指令为S1对于载有业务的光信号进行通信及全光交换，则执行过程A，具体步骤如下：A.1】综合管控单元（1）对接收的任务指令进行解析，使接收单元（2）的第一激光天线（21）和第一中继光路（24）、发送单元（4）的第二中继光路（44）和第二激光天线（41），以及混合交换单元（3）的光交换模块（31）工作；A.2】空间光信号进入接收单元（2），经第一激光天线（21）接收后进入第一中继光路（24），通过第一中继光路（24）扩束或缩束、整形及光纤耦合后输出激光信号；A.3】激光信号进入混合交换单元（3）中的光交换模块（31）进行光交换；A.4】光交换后的光信号进入发送单元（4），经第二中继光路（44）将激光信号转换为空间光信号后进行光束整形，并通过第二激光天线（41）发射；若任务指令为S2对于载有业务的光信号进行通信及光至微波交换，则执行过程B，具体步骤如下：B.1】综合管控单元（1）对接收的任务指令进行解析，使接收单元（2）的第一激光天线（21）和第一中继光路（24）、发送单元（4）的第二微波天线（42）和光电下变频器（45），以及混合交换单元（3）的光交换模块（31）工作；B.2】空间光信号进入接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟佳成，汪伟，谢小平，郑运强，王宇飞，武军霞，高铎瑞，
申请(专利权)人：中国科学院西安光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：