一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法技术

本发明专利技术公开了一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，包括如下步骤：步骤S1、搭建OOK信号的通信测距一体化处理系统；步骤S2、基于搭建好的通信测距一体化处理系统进行双向单程激光测距，获取测距参数信息；步骤S3、将获取的测距参数信息进行处理，以获得测距值R；双向单程激光测距，包括如下步骤：步骤S21、A端或B端生成带有测距信息的OOK基带信号；步骤S22、将OOK基带信号调制成OOK光信号进行发送；步骤S23、B端或A端接收OOK光信号，并解调成OOK基带信号；步骤S24、对解调的OOK基带信号进行判决，并进行同步判决，以获取双向测距参数信息。本发明专利技术通过在通信帧中加入测距信息，解决传统激光OOK信号通信和测距分别设计和处理的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法


[0001]本专利技术涉及激光通信
，特别是一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法。

技术介绍

[0002]目前，以低轨道星座为代表的天基网络正在大规模建设阶段，星间激光通信具备速率高、体积小、抗干扰和保密性高等特点，已经成为天基网络组网的首选手段。现有的星间激光信号通信和测距分别为独立的功能模块，采用不同的设计方法和处理结构。
[0003]OOK(On
‑
Off Keying)调制是空间激光通信重要的信号体制，OOK调制体制的发射以及接收解调技术简单，产品性价比高，利用OOK信号实现通信测距一体化是激光通信应用的重要发展方向。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，通过在通信帧中加入测距信息，解决传统激光OOK信号通信和测距分别设计和处理复杂、繁琐的技术问题。
[0005]本专利技术提供的一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1、搭建OOK信号的通信测距一体化处理系统；
[0007]步骤S2、基于搭建好的通信测距一体化处理系统进行双向单程激光测距，获取测距参数信息；
[0008]步骤S3、将获取的测距参数信息进行处理，以获得测距值R。
[0009]在一些实施例中，双向单程激光测距，包括如下步骤：
[0010]步骤S21、发送端生成带有测距信息的OOK基带信号；
[0011]步骤S22、将OOK基带信号调制成OOK光信号进行发送；
[0012]步骤S23、接收端接收OOK光信号，并解调成OOK基带信号；
[0013]步骤S24、对解调的OOK基带信号进行判决，并进行同步判决，以获取双向测距参数信息。
[0014]在一些实施例中，OOK基带信号的通信帧结构为：
[0015]帧同步码+帧标识+测距信息+用户数据+差错控制+RS校验。
[0016]在一些实施例中，基带信号调制成光信号时，基带信号中的二进制数字1为有光，二进制数字0为无光，由此生成OOK光信号。
[0017]在一些实施例中，
[0018]双向测距参数信息包括：
[0019]M
A
、M
B
:发送端和接收端在各自钟秒脉冲下产生采样标志并开始计时，记为M
A
、M
B
；
[0020]M
A
‘
、M
B
‘
：发送端和接收端进行同步判决，获取测距信息后，计时结束，分别获得M
A
‘
、
M
B
‘
；
[0021]T
A
、T
B
:信号发送计时，基于M
A
、M
B
、M
A
‘
、M
B
‘
获得，其中，T
A
＝M
B
‘
‑
M
A
；T
B
＝M
A
‘
‑
M
B
。
[0022]在一些实施例中，测距值R基于以下公式计算获得：
[0023]两端之间实际计时为
[0024][0025]其中：C为光速，τ
tA
、τ
tB
为发送时延，τ
rA
、τ
rB
为接收时延，Δt为两端时钟的时差。
[0026]在一些实施例中，帧同步码为4字节，1ACFFC1D；帧标识为2字节，测距信息为24字节，用户数据由用户设定，差错控制为2字节，RS校验由用户设定。
[0027]在一些实施例中，对解调的OOK基带信号进行判决，并进行同步判决，包括：
[0028]对解调后的OOK基带信号中的二进制数字0、1序列进行帧同步判决；
[0029]当二进制数字0、1序列与帧同步码1ACFFC1D匹配时，识别为一帧通信帧的起始；
[0030]以帧同步码1ACFFC1D的最后一位的结束为起始点，获取并译码出24字节的测距信息。
[0031]在一些实施例中，OOK信号的通信测距一体化处理系统，包括两套传输方向相反的处理系统，每套处理系统均包括：
[0032]通信测距一体化生成模块，用于生成OOK基带信号；
[0033]发射电光调制模块，用于将OOK基带信号进行光电转换，生成OOK光信号；
[0034]接收光电解调模块，用于对光信号进行光电转换解调成OOK基带信号；
[0035]OOK信号译码及同步处理模块，用于对OOK基带信号进行判决和同步判决，获取测距参数信息；
[0036]测距信息处理模块，用于对获取的测距参数信息进行处理，获得测距值R。
[0037]在一些实施例中，所述通信测距一体化生成模块和发射电光调制模块均包括FPGA芯片，所述接收光电解调模块包括APD或PIN器件。
[0038]本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：
[0039]本专利技术提供的激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，通过在通信帧中加入测距信息，解决传统激光OOK信号通信和测距分别设计和处理的问题，激光通信测距一体化技术以激光光束为载体，将测距和通信信息共用同一束激光和硬件平台，实现同一套设备完成测距和通信双重功能，可适应未来空间组网活动对高速率通信、高精度测距的任务需求。
附图说明
[0040]图1为本专利技术激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法中处理系统的结构示意图；
[0041]图2为本专利技术激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法中基带信号的帧结构图；
[0042]图3为本专利技术激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法进行测距时的原理图。
[0043]图中：1.通信测距一体化生成模块；2.发射电光调制模块；3.接收光电解调模块；4.OOK信号译码及同步处理模块；5.测距信息处理模块。
具体实施方式
[0044]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0045]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0046]本专利技术提供了一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，在激光通信终端的FGPA芯片、电光调制模块，接收光电解调模块中实现，包括如下步骤：
[0047]步骤S1、搭建OOK信号的通信测距一体化处理系统；
[0048]结合发射调制、电光转换与接收解调、光电转换的处理架构，设计满足OO本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1、搭建OOK信号的通信测距一体化处理系统；步骤S2、基于搭建好的通信测距一体化处理系统进行双向单程激光测距，获取测距参数信息；步骤S3、将获取的测距参数信息进行处理，以获得测距值R。2.根据权利要求1所述的激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，其特征在于，双向单程激光测距，包括如下步骤：步骤S21、发送端生成带有测距信息的OOK基带信号；步骤S22、将OOK基带信号调制成OOK光信号进行发送；步骤S23、接收端接收OOK光信号，并解调成OOK基带信号；步骤S24、对解调的OOK基带信号进行判决，并进行同步判决，以获取双向测距参数信息。3.根据权利要求2所述的激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，其特征在于，OOK基带信号的通信帧结构为：帧同步码+帧标识+测距信息+用户数据+差错控制+RS校验。4.根据权利要求2所述的激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，其特征在于，基带信号调制成光信号时，基带信号中的二进制数字1为有光，二进制数字0为无光，由此生成OOK光信号。5.根据权利要求2所述的激光OOK信号的通信测距一体化帧格式设计方法，其特征在于，双向测距参数信息包括：M
A
、M
B
:发送端和接收端在各自钟秒脉冲下产生采样标志并开始计时，记为M
A
、M
B
；M
A
‘
、M
B
‘
：发送端和接收端进行同步判决，获取测距信息后，计时结束，分别获得M
A
‘
、M
B
‘
；
T
A
、T
B
:信号发送计时，基于M
A
、M
B
、M
A
‘
、M
B
‘
获得，其中，T
A
＝M
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海昊，鲍芳荻，乔元哲，王奇之，吴泳佳，毕明阳，刘嘉暄，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：