【技术实现步骤摘要】
本申请属于激光通信，具体涉及一种脉冲激光通信系统及通信方法。
技术介绍
1、大气激光通信是利用激光束在空间(陆地或外太空)直接进行语音、数据、图像信息双向传送的一种技术。按链路类型分类，可以分为卫星间、卫星对飞机、卫星对地面、空对空、空对地、地对地。
2、其中，地对地大气激光通信有如下的优点：第一，由于设备之间没有射频信号相互干扰，因此无需像无线电通信一样申请频率使用许可证；第二，由于无需埋设光纤或搭建微波信号塔，只需要在通信点上进行安装，因此可以快速部署通信链路；第三，以大气为传播媒介，无需铺设和维护光纤等设备，成本低廉；第四，大气激光通信波束很窄，定向性好，如采用不可见光作为发射源，夜间也无法发现，无法探测到通信链路的位置，保密性好；第五，便携性强，可以灵活地拆装至其他位置；第六，支持现有的通信协议，可以接入现有的通信网络，且易于扩容升级。
3、但现有技术中地对地大气激光通信的信号源采用连续激光，为了保证输出功率，光源通常发散角中等，导致接收端的光斑面积小，为了使得在尽量远的距离接收到足够强的光信号，需要对光学系统进行精确设计，对准时需要使用望远镜配合瞄准具人工调节等方式进行校正，并且对接收端的尺寸和质量要求较高；特别的，若为了提高光斑面积，持续增大光源输出功率会使激光能量超过人眼安全能量250nj的限定，导致安全隐患。
技术实现思路
1、本申请的目的在于提供一种脉冲激光通信系统及通信方法，以解决现有技术中为了保证输出功率，光源通常发散角中等，导致接收端
2、为了实现上述目的，本申请采用的一个技术方案是：
3、提供一种脉冲激光通信系统，包括发射机，激光驱动电路，激光器，发射天线，接收天线，光电二极管，比较放大电路及接收机；
4、所述发射机用于将待发送信息转换并打包为第一数据帧，以及将所述第一数据帧发送至所述激光驱动电路；
5、所述激光驱动电路用于基于所述第一数据帧输出脉冲宽度为1～2ns的低脉宽电控制信号，以控制所述激光器发射脉冲激光信号；
6、所述发射天线用于接收所述脉冲激光信号并发射至大气信道；
7、所述接收天线用于接收经过大气信道传输的所述脉冲激光信号并入射至所述光电二极管；
8、所述光电二极管用于将所述脉冲激光信号转换为脉冲电信号并发送给所述比较放大电路；
9、所述比较放大电路用于将所述脉冲电信号转换为第一方波信号并发送至所述接收机；
10、所述接收机用于对所述第一方波信号进行数据恢复得到第二数据帧，以及将所述第二数据帧转换为图片。
11、在一个或多个实施方式中，所述激光驱动电路包括比较器、与门和驱动器；
12、所述比较器用于接收所述第一数据帧，并将所述第一数据帧转换为输出延迟1～2ns、相位相反的第二方波信号和第三方波信号；
13、所述与门用于接收所述第二方波信号和第三方波信号，并输出脉宽1～2ns的电驱动信号；
14、所述驱动器用于接收所述电驱动信号，并输出脉冲宽度为1～2ns的所述低脉宽电控制信号，所述低脉宽电控制信号用于控制所述激光器的亮灭，以使所述激光器发射所述脉冲激光信号。
15、在一个或多个实施方式中，所述发射机包括发射终端以及发射端fpga；
16、所述发射终端用于将所述待发送信息转换为二进制数据，并发送至所述发射端fpga；
17、所述发射端fpga包括缓存模块、打包模块、并串转换模块以及调制编码模块，所述缓存模块用于缓存所述二进制数据，所述打包模块用于将所述二进制数据打包后添加帧头，得到并行数据帧信号，所述并串转换模块用于将所述并行数据帧信号转换为串行数据帧信号，所述调制编码模块用于对所述串行数据帧模块进行编码，得到所述第一数据帧并发送至所述激光驱动电路。
18、在一个或多个实施方式中，所述接收机包括接收终端以及接收端fpga；
19、所述接收端fpga包括帧同步模块、数据解调恢复模块和串口发送模块，所述帧同步模块和所述数据解调恢复模块用于同步接收所述第一方波信号，所述帧同步模块用于对所述第一方波信号进行状态检测获取帧头的同步信号，从而得到每一帧的起始位置信息和结束位置信息并发送至所述数据解调恢复模块，所述数据解调恢复模块用于缓存所述第一方波信号，以及基于所述起始位置信息和结束位置信息将所述第一方波信号恢复为二进制数据得到第二数据帧，并将所述第二数据帧发送至所述串口发送模块，所述串口发送模块用于将所述第二数据帧发送至所述接收终端；
20、所述接收终端用于将所述第二数据帧转换为图片。
21、在一个或多个实施方式中，还包括窄带滤波器，所述窄带滤波器用于接收所述接收天线输出的所述脉冲激光信号，并将所述脉冲激光信号滤波后入射至所述光电二极管。
22、在一个或多个实施方式中，所述脉冲激光信号为905nm红外脉冲激光信号；所述光电二极管为雪崩光电倍增管。
23、为了实现上述目的，本申请采用的另一个技术方案是：
24、提供一种脉冲激光通信方法，包括：
25、发射机将待发送信息转换并打包为第一数据帧，并将所述第一数据帧发送至激光驱动电路；
26、所述激光驱动电路基于所述第一数据帧输出脉冲宽度为1～2ns的低脉宽电控制信号，以控制激光器发射脉冲激光信号；
27、发射天线接收所述脉冲激光信号并发射至大气信道；
28、接收天线接收经过大气信道传输的所述脉冲激光信号并入射至光电二极管；
29、所述光电二极管将所述脉冲激光信号转换为脉冲电信号并发送给比较放大电路；
30、所述比较放大电路将所述脉冲电信号转换为第一方波信号并发送至接收机；
31、所述接收机对所述第一方波信号进行数据恢复得到第二数据帧，并将所述第二数据帧转换为图片。
32、在一个或多个实施方式中，所述发射机将待发送信息转换并打包为第一数据帧，并将所述第一数据帧发送至激光驱动电路的步骤包括：
33、将所述待发送信息转换为二进制数据；
34、缓存所述二进制数据；
35、将所述二进制数据打包后添加帧头，得到并行数据帧信号；
36、将所述并行数据帧信号转换为串行数据帧信号；
37、对所述串行数据帧模块进行编码，得到所述第一数据帧并发送至所述激光驱动电路。
38、在一个或多个实施方式中，所述接收机对所述第一方波信号进行数据恢复得到第二数据帧，并将所述第二数据帧转换为图片的步骤包括：
39、将所述第一方波信号转换为两路；
40、对一路所述第一方波信号进行状态检测获取帧头的同步信号，从而得到每一帧的起始位置信息和结束位置信息；
本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种脉冲激光通信系统，其特征在于，包括发射机，激光驱动电路，激光器，发射天线，接收天线，光电二极管，比较放大电路及接收机；
2.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述激光驱动电路包括比较器、与门和驱动器；
3.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述发射机包括发射终端以及发射端FPGA；
4.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述接收机包括接收终端以及接收端FPGA；
5.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，还包括窄带滤波器，所述窄带滤波器用于接收所述接收天线输出的所述脉冲激光信号，并将所述脉冲激光信号滤波后入射至所述光电二极管。
6.根据权利要求1至5任一所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述脉冲激光信号为905nm红外脉冲激光信号；所述光电二极管为雪崩光电倍增管。
7.一种脉冲激光通信方法，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的脉冲激光通信方法，其特征在于，所述发射机将待发送信息转换并打包为第一数据帧，并将所述第一数据帧发
9.根据权利要求7所述的脉冲激光通信方法，其特征在于，所述接收机对所述第一方波信号进行数据恢复得到第二数据帧，并将所述第二数据帧转换为图片的步骤包括：
10.根据权利要求7所述的脉冲激光通信方法，其特征在于，所述激光驱动电路基于所述第一数据帧输出低脉宽电控制信号的步骤包括：
11.根据权利要求7所述的脉冲激光通信方法，其特征在于，所述接收天线接收经过大气信道传输的所述脉冲激光信号并入射至光电二极管的步骤包括：
12.根据权利要求7至11任一所述的脉冲激光通信方法，其特征在于，所述脉冲激光信号为905nm红外脉冲激光信号；所述光电二极管为雪崩光电倍增管。
...【技术特征摘要】
1.一种脉冲激光通信系统，其特征在于，包括发射机，激光驱动电路，激光器，发射天线，接收天线，光电二极管，比较放大电路及接收机；
2.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述激光驱动电路包括比较器、与门和驱动器；
3.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述发射机包括发射终端以及发射端fpga；
4.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述接收机包括接收终端以及接收端fpga；
5.根据权利要求1所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，还包括窄带滤波器，所述窄带滤波器用于接收所述接收天线输出的所述脉冲激光信号，并将所述脉冲激光信号滤波后入射至所述光电二极管。
6.根据权利要求1至5任一所述的脉冲激光通信系统，其特征在于，所述脉冲激光信号为905nm红外脉冲激光信号；所述光电二极管为雪崩光电倍增管。
...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜琦，梁伟，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。