海洋二号激光对潜通信：水下80米?日本卫星短期运行后出 ...

来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/05/03 09:25:24


《光子学报》 2010年04期 加入收藏 获取最新
水下平台对卫星上行激光通信研究
刘金涛  陈卫标  
【摘要】：在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用MonteCarlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.
【作者单位】： 中国海洋大学电子工程系;中国科学院上海精密机械研究所先进激光技术与应用系统实验室;
【关键词】： 激光通信 水下目标 卫星 MonteCarlo模拟
http://www.docin.com/p-223333073.html


星地激光通信包括高轨卫星与光学地面站的链路和低轨卫星与光学地面站的链路。通过SILEX计划和下述ETS-VI计划已经实现了高轨卫星一地面站和低轨卫星一地面站的试验性激光通信链接，但
是至今尚无成功的应用性质的链路系统。
4.1  日本和美国的ETS-VI计划[54～61]
    日本有很大的卫星激光通信研究计划(见图16)。通信研究实验室(CRL)砑制的LCE( LaserCommunication Equipment)终端(图17和图18)是装载在工程测试卫星ETS-VI(高轨卫星)上的激光通信终端。1994年8月28日ETS-VI卫星发射，同年12月，ETS-VI／LCE终端与CRL的光学地面站建立了激光链路。由于卫星未能进入预定的同步轨道，在1995年11月至1996年5月期间，还同美国JPL的TMF光学地面站进行了间断性的激光通信试验，后来由于卫星出现了严重故障，于1996年7月结束了它的在轨生涯
  该计划实现了ETS-Ⅵ与地面站间的双工光通信，这是世界上首次的卫星与地面站之间进行的激光通信，通信速率为1. 024 Mbit/s，距离大于37400 km，演示了窄光束的信息传输技术，无论白天还是黑夜均能实现地面站到卫星的光传输。实验还证实，开环状态下卫星的抖动比在闭环状态下更明显，也就是说，闭环可以补偿卫星的抖动误差，使定位精度提高。
4.2  美国的STRV-2计划[62—711
    在  STRV-2(Space  Technology  ResearchVehicle 2)低轨卫星上安装半导体激光通信终端LCT(Laser Commumcations Terminal)，其目的是要实现STRV-2卫星与光学地面站之间的激光通倍，距离为2000 km，码率为1.0 Gbit/s(图19)。
    STRV-2计划LCT终端的结构方框图如图20所示，光学地面站的内部结构见图21。LCT通信光图19美国STRV-2卫星一地面激光通信试验 STRV-2计划于1994年开始。经费来源
BMDO，耗资4300万美元，系统设计和研制单位是AstroTerra Corporation( ATC).2000年6月7日，载有STRV-2负载的TSX-5卫星成功发射，进入410 km×1750 km的椭圆轨道。以后STRV-2酌激光通信终端与位于高山上的地面站进行17次光通信连接，但都没能成功。该光学终端不能捕获和跟踪地面站发射的信标光，根据报道说其主要原因是卫星的位置与姿态控制不在预计的精度控制范围内，但可能还存在PAT方案设计方面的问题
http://www.docin.com/p-71885789.html

《光子学报》 2010年04期 加入收藏 获取最新
水下平台对卫星上行激光通信研究
刘金涛  陈卫标  
【摘要】：在合理选择通信系统参量和通信信道参量的基础上,利用MonteCarlo方法模拟了卫星接收到的水下平台上行激光通信信号.分析了卫星接收信号的空间和时间分布特性,以及与望远镜接收视场角的关系,并计算了接收信号的信噪比,得出了3°望远镜视场角和15μs信号积分时间的优化参量.基于计算结果,根据激光脉冲的PPM调制方式和最大似然检测方法,计算了系统的通信误码率,同时分析了海气界面、云等传输介质对通信的影响.研究结果表明:根据文中给定通信系统参量,在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.
【作者单位】： 中国海洋大学电子工程系;中国科学院上海精密机械研究所先进激光技术与应用系统实验室;
【关键词】： 激光通信 水下目标 卫星 MonteCarlo模拟
http://www.docin.com/p-223333073.html


星地激光通信包括高轨卫星与光学地面站的链路和低轨卫星与光学地面站的链路。通过SILEX计划和下述ETS-VI计划已经实现了高轨卫星一地面站和低轨卫星一地面站的试验性激光通信链接，但
是至今尚无成功的应用性质的链路系统。
4.1  日本和美国的ETS-VI计划[54～61]
    日本有很大的卫星激光通信研究计划(见图16)。通信研究实验室(CRL)砑制的LCE( LaserCommunication Equipment)终端(图17和图18)是装载在工程测试卫星ETS-VI(高轨卫星)上的激光通信终端。1994年8月28日ETS-VI卫星发射，同年12月，ETS-VI／LCE终端与CRL的光学地面站建立了激光链路。由于卫星未能进入预定的同步轨道，在1995年11月至1996年5月期间，还同美国JPL的TMF光学地面站进行了间断性的激光通信试验，后来由于卫星出现了严重故障，于1996年7月结束了它的在轨生涯
  该计划实现了ETS-Ⅵ与地面站间的双工光通信，这是世界上首次的卫星与地面站之间进行的激光通信，通信速率为1. 024 Mbit/s，距离大于37400 km，演示了窄光束的信息传输技术，无论白天还是黑夜均能实现地面站到卫星的光传输。实验还证实，开环状态下卫星的抖动比在闭环状态下更明显，也就是说，闭环可以补偿卫星的抖动误差，使定位精度提高。
4.2  美国的STRV-2计划[62—711
    在  STRV-2(Space  Technology  ResearchVehicle 2)低轨卫星上安装半导体激光通信终端LCT(Laser Commumcations Terminal)，其目的是要实现STRV-2卫星与光学地面站之间的激光通倍，距离为2000 km，码率为1.0 Gbit/s(图19)。
    STRV-2计划LCT终端的结构方框图如图20所示，光学地面站的内部结构见图21。LCT通信光图19美国STRV-2卫星一地面激光通信试验 STRV-2计划于1994年开始。经费来源
BMDO，耗资4300万美元，系统设计和研制单位是AstroTerra Corporation( ATC).2000年6月7日，载有STRV-2负载的TSX-5卫星成功发射，进入410 km×1750 km的椭圆轨道。以后STRV-2酌激光通信终端与位于高山上的地面站进行17次光通信连接，但都没能成功。该光学终端不能捕获和跟踪地面站发射的信标光，根据报道说其主要原因是卫星的位置与姿态控制不在预计的精度控制范围内，但可能还存在PAT方案设计方面的问题
http://www.docin.com/p-71885789.html
不知两国后续如何；

关于日本的试验水平：
近地球同步轨道的距离虽然长了，但主要在无衰减的空间，损耗增加不多吧？
再考虑激光光束发散，也许定向难度更低；
地球同步轨道的激光通信实验，明显是为通信卫星准备的。
美国现在不是有蓝绿激光咩
不错，不懂什么时候实用化

绿林奸汉 发表于 2012-3-6 06:57
不知两国后续如何；

关于日本的试验水平：


中国成为第2个成功进行卫星激光高速通信试验的国家。国际上第1次成功进行了卫星与地面直接探测高速星地激光通信试验。　　海洋2号成功开展了504Mbps星地高速激光通信试验，使我国在星地激光高速数据传输方面达到国际领先，为卫星光通信技术的推广应用奠定了坚实的基础。http://news.sina.com.cn/c/2012-03-02/101424047457.shtml
绿林奸汉 发表于 2012-3-6 06:57
不知两国后续如何；

关于日本的试验水平：


中国成为第2个成功进行卫星激光高速通信试验的国家。国际上第1次成功进行了卫星与地面直接探测高速星地激光通信试验。　　海洋2号成功开展了504Mbps星地高速激光通信试验，使我国在星地激光高速数据传输方面达到国际领先，为卫星光通信技术的推广应用奠定了坚实的基础。http://news.sina.com.cn/c/2012-03-02/101424047457.shtml
气象和大气衰减影响大吗
turboram 发表于 2012-3-6 08:26
气象和大气衰减影响大吗
我估计主要不是衰减的影响，这个用加大功率可以克服，只是有泄露信息的可能性。
最难解决的还是不稳定的大气扭曲光路，对光路微调伺服机构的要求提高。这个新闻的潜台词就是宣布我们解决了这个技术难关吧。

有些人说欧洲实现的是动对动，难度更大。其实运动是相对的，以其中一个为参照系的话，面临的问题也是同样的。如果加上大气层的扰动，那我们的地对星激光通信应该是走到了前面，欧洲未必能解决。

而且，针对光路伺服来说，相对运动中的角速度才是调整对象，这么看来，星对星的角速度变化未必就比地对星的角速度变化大。合理推断，初期应该选择尾随状态进行通信，这时候角速度是为0的。而卫星对地面的角速度是永远不为0的，要实现地星通信，必须解决可靠的伺服追踪。小强度是通信，大强度就是激光打靶！
最大的问题是激光的指向性很强，散布太小，你知道潜艇在那里呢？往哪发射激光啊？另外穿透深度也与海水水质有极大的关系。

kongyanfeng1 发表于 2012-3-6 12:21
最大的问题是激光的指向性很强，散布太小，你知道潜艇在那里呢？往哪发射激光啊？另外穿透深度也与海水水质 ...

在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.==卫星不需要,也不必知道潜艇位置在哪儿,因为卫星的轨道是已知的,
kongyanfeng1 发表于 2012-3-6 12:21
最大的问题是激光的指向性很强，散布太小，你知道潜艇在那里呢？往哪发射激光啊？另外穿透深度也与海水水质 ...

在典型海水、海气界面、云等环境条件下,卫星与激光信号中心水平距离5km范围内信号误码率10-4.因因此位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.==卫星不需要,也不必知道潜艇位置在哪儿,因为卫星的轨道是已知的,
小白弱问，这要是能监测激光束是不是也能跟踪定位到潜艇呢？我对那个未来的激光打靶更感兴趣。土鳖鳖也要玩星球大战了吗？
星下雪 发表于 2012-3-6 13:43
小白弱问，这要是能监测激光束是不是也能跟踪定位到潜艇呢？我对那个未来的激光打靶更感兴趣。土鳖鳖也要玩 ...
如果10秒内激光对潜通信结束你不一定反应得过来
发展方向~~核潜力量倍增器~~
既然这种蓝绿激光能够穿透海水，那么可不可以用这种激光发展一种激光雷达，安装在反潜机上，直接用激光从空中探测潜艇呢？如果可以的话，那将是反潜技术上得一场革命啊。
话说，这个是论文理论计算吧，哪儿看出来是实际指标了？
codelyoko 发表于 2012-3-6 07:46
美国现在不是有蓝绿激光咩
点解变左少尉？


电磁波频率范围都可以有“激光”，所以担心天气影响激光，是局限了自己的思维

PS：感觉激光一词虽然比镭射更好，但是也容易引发国人错误理解。应该叫“激束射线”更为贴切

电磁波频率范围都可以有“激光”，所以担心天气影响激光，是局限了自己的思维

PS：感觉激光一词虽然比镭射更好，但是也容易引发国人错误理解。应该叫“激束射线”更为贴切
绿林奸汉 发表于 2012-3-6 06:57
不知两国后续如何；

关于日本的试验水平：
2001年发射的国家侦察局 NRO17号保密技术试验卫星“地球同步轨道-轻型技术试验”上就有激光通讯试验设备，但试验细节外界不得而知。

从2010年已经取消的“转型期通信卫星”计划要大规模使用激光链路看，美国激光通信的技术成熟度和储备水平是非常高的。
G6-52L 发表于 2012-3-6 18:51
2001年发射的国家侦察局 NRO17号保密技术试验卫星“地球同步轨道-轻型技术试验”上就有激光通讯试验设备， ...
那怎么又取消了呢？
需求不迫切？
绿林奸汉 发表于 2012-3-6 18:52
那怎么又取消了呢？
需求不迫切？
太花钱(大于100亿美元），需求不迫切，部分技术不成熟。
G6-52L 发表于 2012-3-6 18:54
太花钱(大于100亿美元），需求不迫切，部分技术不成熟。
一颗卫星100亿？
绿林奸汉 发表于 2012-3-6 18:57
一颗卫星100亿？
整个系统远不止1颗卫星，有多颗卫星和大量地面设施。
谈及这次星地激光通信链路试验的成功，谭立英说：“试验结果超出了我们的想象。”“海洋二号”卫星距离光通信地面站的最大距离近2000公里，以每秒7.8公里的速度运行，“你连一、二、三还没数完，我们的终端设备就已经准确捕获光信号，开始向地面传输数据了。”谭立英告诉记者。

谭立英用“超精、超快、超稳”来形容这次星地激光通信链路试验。这次试验从立项研究到工程实现只用了4年时间。虽然研究起步较晚，我国却成功打破了美、欧、日在卫星激光通信方面的技术垄断，在航天高速信息传输这一高技术尖端领域走在了世界前列。

谭立英用“上千公里的针尖对麦芒，而且两者都还在动”的比喻来说明该项技术的难度之大，只有处于动态的发送终端与同样处于动态的接收终端相互找到，并且稳定跟踪，相互紧紧锁住，在两者之间建立点对点通信通道，才能准确传输信息。

谭立英说，为了攻克难关，课题组研究人员经常通宵达旦进行工作，累得“体无完肤”。他们的婚假一般我只给3天，第一天回去，第二天结婚，第三天再回来做研究。就是凭着坚毅的劲头，课题组啃下了这块硬骨头。

采访结束时，谭立英笑着说：“这仅仅是‘天地一体化’网络中的序曲，之后我们还要研究更高容量的数据传输技术。”


你们仔细看看，海洋二号卫星的宣传画里的激光直射海底，寓意深长

http://news.hit.edu.cn/articles/2012/03-05/03082258.htm

你们仔细看看，海洋二号卫星的宣传画里的激光直射海底，寓意深长

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2012-3-6 19:51 上传


http://news.hit.edu.cn/articles/2012/03-05/03082258.htm
留个爪  呵呵  
这个好啊，指向性强，用在潜艇与卫星通信最好，很难拦截。

hswz 发表于 2012-3-6 19:46
21年磨一剑 搭建星地“光通道”
编辑：lgzxmn 来源：黑龙江日报 发布时间：2012-03-05 10:34  &#16 ...
虽然研究起步较晚，我国却成功打破了美、欧、日在卫星激光通信方面的技术垄断，在航天高速信息传输这一高技术尖端领域走在了世界前列。

===这个报道就实事求是了，没有像另外那篇那样“第一”、“第二”的胡诌。
超长波 就能完成 水下100米的通讯   80米还远远不够啊
理合嘎 发表于 2012-3-6 20:30
超长波 就能完成 水下100米的通讯   80米还远远不够啊
时间太长，数据太少
科学研究需要那些默默奉献的科学家
G6-52L 发表于 2012-3-6 20:27
虽然研究起步较晚，我国却成功打破了美、欧、日在卫星激光通信方面的技术垄断，在航天高速信息传输这一高 ...
从2010年已经取消的“转型期通信卫星”计划要大规模使用激光链路看，美国激光通信的技术成熟度和储备水平是非常高的
太花钱(大于100亿美元），需求不迫切，部分技术不成熟。

===请问，到底是成熟啊还是不成熟啊？
有了这个是不是长波台就淘汰了
感觉核潜艇里不需要多大通信量啊？

反正目标早就有了，就是给个打还是不打的口信呀？
LZ你太HKC了吧。。。咱跟他们比起来还差很远啊。不过势头挺好的，继续努力。
turboram 发表于 2012-3-6 08:26
气象和大气衰减影响大吗
何止大气，单是海面就是无风三尺浪的恶劣条件。
感觉不太靠谱。
激光通信要关注，但更要关注量子通信，那玩意才是革命性的颠覆。
位于水下60m的水下平台可能实现对卫星上行激光通信.
---------------------------------------------------
这是不是说明激光搜潜也突破了？
{:soso__18055034563288701232_2:}
zc-kf 发表于 2012-3-6 22:05
有了这个是不是长波台就淘汰了
当然不能，这只是对潜艇通信的多元化补偿。
激光通信要关注，但更要关注量子通信，那玩意才是革命性的颠覆。
量子通信可以沿用激光通信的光学和ATP（捕获，跟踪，指向）系统


谁说美国在激光通信系统上完败了，人家还是领先的。
http://mil.news.sina.com.cn/2006-04-18/1001364587.html
转型通信卫星高速率激光通信系统完成兼容性试验

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http://jczs.sina.com.cn 2006年04月18日 10:01 中国航天信息中心

　　[诺·格公司网站2006年3月31日报道] 伴随初步兼容性试验的成功完成，洛·马/诺·格公司转型卫星通信系统(TSAT)太空段的团队成功建造并试验了高数据率激光通信硬件，该硬件满足美国政府最新定义的激光通信协同性标准。激光通信是用于美国空军转型卫星计划的关键技术，转型卫星计划能够为多种用户提供极大改进的通信能力。

　　这种激光通信终端由诺·格公司建造，从2005年11月初到12月中旬，首次试验OSVS-1在麻省理工学院林肯实验室的光学系统校验套件(OSVS)试验台进行。第二阶段试验OSVS-2计划2007年2月前完成。

　　OSVS-1试验衡量了激光通信终端与OSVS试验台之间的通信质量，包括定位、跟踪另一激光通信终端的能力，以及在卫星摇摆时保持跟踪的能力。试验结果表明，通信终端的数据传输速率为10-40GB/s，达到了与试验目标一致的成熟水平。激光终端通过发送经调制的光束进行通信，对高数据率系统而言较小而费效比更好。

　　试验演示了一个单访问光学孔径，这是使用激光发送和接收信息的通信终端的前端。激光通信终端的光束宽度极小，这就要求精确的指示、扫描和跟踪能力，以锁定其他终端。这种终端被安装到卫星上，能够保持跟踪。光学孔径使用机械镜来指示和跟踪其他终端。




谁说美国在激光通信系统上完败了，人家还是领先的。
http://mil.news.sina.com.cn/2006-04-18/1001364587.html
转型通信卫星高速率激光通信系统完成兼容性试验

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http://jczs.sina.com.cn 2006年04月18日 10:01 中国航天信息中心

　　[诺·格公司网站2006年3月31日报道] 伴随初步兼容性试验的成功完成，洛·马/诺·格公司转型卫星通信系统(TSAT)太空段的团队成功建造并试验了高数据率激光通信硬件，该硬件满足美国政府最新定义的激光通信协同性标准。激光通信是用于美国空军转型卫星计划的关键技术，转型卫星计划能够为多种用户提供极大改进的通信能力。

　　这种激光通信终端由诺·格公司建造，从2005年11月初到12月中旬，首次试验OSVS-1在麻省理工学院林肯实验室的光学系统校验套件(OSVS)试验台进行。第二阶段试验OSVS-2计划2007年2月前完成。

　　OSVS-1试验衡量了激光通信终端与OSVS试验台之间的通信质量，包括定位、跟踪另一激光通信终端的能力，以及在卫星摇摆时保持跟踪的能力。试验结果表明，通信终端的数据传输速率为10-40GB/s，达到了与试验目标一致的成熟水平。激光终端通过发送经调制的光束进行通信，对高数据率系统而言较小而费效比更好。

　　试验演示了一个单访问光学孔径，这是使用激光发送和接收信息的通信终端的前端。激光通信终端的光束宽度极小，这就要求精确的指示、扫描和跟踪能力，以锁定其他终端。这种终端被安装到卫星上，能够保持跟踪。光学孔径使用机械镜来指示和跟踪其他终端。


pershine 发表于 2012-3-7 02:33
谁说美国在激光通信系统上完败了，人家还是领先的。
http://mil.news.sina.com.cn/2006-04-18/1001364587. ...
这个猛！
个人怀疑Gbit/s写成GB/s了，否则真是逆天！
海洋二号激光对潜通信：水下80米?日本卫星短期运行后出 ... “海洋二号”卫星激光通信试验获得成功 “海洋二号”卫星交付使用 激光通信试验获得成功 ZT:海洋二号将首次精密定轨 开展激光通信试验 请教现在激光对潜通信还有前途吗 潜艇提升战斗力的倍增器：水下蓝绿激光通信技术（上） 求科普：长波通信能否对水下潜艇的数据链信息通信？ 海洋二号设计寿命 “海洋二号”载荷开机 日本《海洋基本法》草案出台 对中韩俄寸海必争 海军蓝绿激光对潜艇全双工通信样机获重大突破，可73kbit ... 求激光通信的资料