通信目标捕获实验演示系统及通信目标捕获方法与流程

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种通信目标捕获实验演示系统及通信目标捕获方法。

背景技术：

随着光纤通信技术的相对成熟和无线激光通信关键技术的突破，面对日益增长的高保密性及大容量通信需求，近地面的复杂背景下的无线光通信的链路实现及小型化、轻量化和低功耗样机研究已成为国内外研究热潮。在无线激光通信系统中，通信终端一般采用CCD或CMOS传感器作为探测器来探测对方信标光光束。但由于收发端机距离相距较远且存在的大气信道干扰，导致信标光斑信号强度重新分布且衰减严重，最终造成CCD/CMOS探测器焦平面上的成像光斑表现为“微”目标，通常仅为几个至数十个像素大小。在近地面无线激光通信中，尤其是空-地，地-地间通信，通信终端所处的地面环境及背景复杂，对“微”目标的探测及捕获影响严重，易造成目标探测虚警(即误判通信目标)，最终导致目标捕获失败。主要表现为：①当目标光亮度与背景亮度相似时，探测器无法判断目标在视场内的成像光斑，进而无法有效检出目标。②探测器视场内存在干扰目标时(如一个真实目标，其它伪目标(伪目标可由敌方释放)或无线光通信组网时存在的多个通信目标(其它目标对当前的通信目标存在干扰))，特别是通信目标及干扰目标在探测器视场内的成像光斑亮度、大小和形状类似时，极易造成通信目标探测虚警，最终将导致通信链路建立失败；甚至有可能与假目标进行通信(如果假目标是战时敌方的伪装目标)，造成保密信息泄露。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种通信目标捕获实验演示系统，通过发射端发出的信标光信号进行调制，使得接收端唯一识别该通信的信标光信号，从而实现发射端和接收端的安全通信。

本发明的另一目的在于提供一种通信目标捕获方法，通过发射端发出的信标光信号进行调制，使得接收端唯一识别该通信的信标光信号，从而实现发射端和接收端的安全通信。

为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种通信目标捕获实验演示系统，应用于多个发射端、接收端与幕墙，多个所述发射端与所述接收端均通信连接，多个所述发射端用于发射信标光信号，所述接收端用于接收所述信标光信号，每个所述发射端包括序列发生器和可调制激光器，所述序列发生器和所述可调制激光器连接，所述接收端包括平行光管、电荷藕合器件图像传感器和第一控制箱，所述平行光管、电荷藕合器件图像传感器和第一控制箱连接；

所述序列发生器按照预设调制序列对待发出的信标光信号进行调制得到调制信标光信号，并将所述调制信标光信号发送至所述可调制激光器，所述预设调制序列预存储于所述序列发生器；

所述可调制激光器将所述调制信标光信号发送至所述幕墙，经所述幕墙反射后由所述平行光管接收；同时所述幕墙提供多种干扰信号，所述干扰信号经所述幕墙反射由所述平行光管接收；

所述平行光管对接收到的所述调制信标光信号及所述干扰信号进行放大处理，并将处理后的所述调制信标光信号及所述干扰信号发送至所述电荷藕合器件图像传感器；

所述电荷藕合器件图像传感器将处理后的所述调制信标光信号及所述干扰信号转换为图像信号发送至所述第一控制箱；

所述第一控制箱对接收到的图像信号按照预设的规则进行解调操作得到解调序列；

所述第一控制箱将所述解调序列与所述预设调制序列进行比较，当所述解调序列与所述预设调制序列一致时，所述调制信标光信号或干扰信号为通信目标，所述发射端和所述接收端建立通信。

第二方面，本发明实施例还提供了一种通信目标捕获方法，应用于通信目标捕获实验演示系统，所述通信目标捕获实验演示系统包括发射端和接收端，所述方法包括：

所述发射端按照预设调制序列对待发出的信标光信号进行调制得到调制信标光信号，并将所述调制信标光信号发送至所述接收端，所述预设调制序列预存储于所述发射端；

所述接收端对接收到的所述调制信标光信号进行放大处理后转换为图像信号；

所述接收端还用于对所述图像信号按照预设的规则进行解调操作得到解调序列，当所述解调序列与所述预设调制序列一致时，所述调制信标光信号为通信目标，所述发射端与所述接收端建立通信。

本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统及通信目标捕获方法，该通信目标捕获实验演示系统包括幕墙、接收端和多个发射端，每个发射端包括序列发生器和可调制激光器，接收端包括平行光管、电荷藕合器件图像传感器和第一控制箱。序列发生器对待发出的信标光信号按照预设的调制序列进行调制得到调制信标光信号，可调制激光器将调制信标光信号发送至幕墙，所述调制信标光信号经幕墙反射后发送至平行光管，同时幕墙提供多种干扰信号，所述干扰信号经幕墙反射后发送至所述平行光管，平行光管对接收到的调制信标光信号和干扰信号进行放大处理后发送至电荷藕合器件图像传感器，电荷藕合器件图像传感器将调制信标光信号和干扰信号转换为图像信号后发送至第一控制箱，第一控制箱对图像信号进行解调操作得到解调序列，当该解调序列与预设的调制序列一致时，该调制信标光信号或干扰信号为通信目标，发射端和接收端建立通信。通过对通过多个发射端发出的信标光信号进行调制，使得接收端唯一识别该通信的信标光信号，从而实现发射端和接收端的安全通信。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统的结构示意图。

图2示出了本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统的接收端接收的图像信号示意图。

图3示出了本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统的第一控制箱的方框示意图。

图4示出了本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统的第一控制箱的扫描模块扫描图像。

图5示出了本发明实施例提供的一种通信目标捕获方法的流程图。

图示：10-通信目标捕获实验演示系统；110-发射端；120-接收端；111-可调制激光器；115-序列发生器；112、122-二维转台；113-第一支撑轴；114-第二控制箱；121-CCD传感器；125-平行光管；123-第二支撑轴；124-第一控制箱；126-扫描模块；127-判断模块；130-幕墙。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参照图1，是本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统10的结构示意图。

本发明实施例提供一种通信目标捕获实验演示系统10，通信目标捕获实验演示系统10应用于接收端120、幕墙130和多个发射端110，多个发射端110和接收端120通信连接，多个发射端110用于发射信标光信号，接收端120用于接收多个发射端110发射的信标光信号。

每个发射端110包括第二控制箱114、第一支撑轴113、二维转台112、序列发生器115和可调制激光器111。第一支撑轴113的一端与第二控制箱114连接，第一支撑轴113的另一端与二维转台112连接，二维转台112可相对于第一支撑轴113转动，在本实施例中，二维转台112大致成圆柱状，但不限于此，二维转台112还可以为其他合适的形状，如长方体状。序列发生器115和可调制激光器111均设置于二维转台112上。第二控制箱114控制二维转台112做低频地正弦运动，驱动电机(图中未示出)为二维转台112进行正弦运动提供动力。随着二维转台112的正弦运动，设置在二维转台112上的可调制激光器111发出的调制信标光信号也做低频的正弦运动。

序列发生器115用于按照预设的调制序列对待发出的信标光信号进行调制得到调制信标光信号。所述预设的调制序列由16位二进制编码组成，前8位为帧头且前8位帧头均为1，后8位为具有识别作用的调制序列，即每一个信标光信号调制序列的后8位均为不同的二进制编码序列，如调制序列可以为11111111 01010101。通过调制序列的后8位区分不同的信标光信号，使得信标光信号具有唯一性，较好地保证了通信安全。序列发生器115对信标光信号进行调制，具体为，当编码为1时，信标光信号输出强度较强，当编码为0时信标光信号输出强度较弱，从而控制信标光信号的输出强度按照预设的调制序列变化，进而对信标光信号唯一标识。在本实施例中，序列发生器115采用泰克AFG3000C任意波形/函数信号发生器，但不限于此，序列发生器115还可以为其他能够对信标光信号进行调制的设备。

可调制激光器111与序列发生器115连接，序列发生器115对待发出的信标光信号调制得到调制信标光信号后，将所述调制信标光信号发送至可调制激光器111。可调制激光器111将接收到的调制信标光信号发送至幕墙130，经过幕墙130反射后，所述调制信标光信号由接收端120接收。同时，幕墙130提供多种干扰信号，如通过单片机控制红色LED灯进行闪烁，红色LED灯发出的光照射在幕墙130上，经过幕墙130的反射由接收端120接收，但不限于此，幕墙130还可以通过其他方式提供干扰信号。幕墙130提供干扰信号是为了模拟发射端110和接收端120在实际应用场景中，场景中可能出现的多种干扰，使得该通信目标捕获实验演示系统10更贴近实际应用场景，结论更真实可靠。

接收端120接收幕墙130反射的调制信标光信号及干扰信号，具体为：

接收端120包括CCD传感器(Charge Coupled Device，电荷藕合器件图像传感器)121、二维转台122、第二支撑轴123、第一控制箱124和平行光管125。第二支撑轴123的一端与第一控制箱124连接，第二支撑轴123的另一端与二维转台122连接，二维转台122可相对第二支撑轴123转动。CCD传感器121和平行光管125均设置在二维转台122上。第一控制箱124还控制第二支撑轴123做正弦运动，以使得能更好接收接收端120能更好地接收所述调制信标光信号及干扰信号。

平行光管125接收所述调制信标光信号及干扰信号，并将调制信标光信号及干扰信号进行放大。

CCD传感器121与平行光管125连接，平行光管125将经过放大处理后的调制信标光信号及干扰信号发送至CCD传感器121，CCD传感器121将接收到的调制信标光信号及干扰信号转换为图像信号，并将该图像信号发送至第一控制箱124。如图2所示，是本发明提供的一种通信目标捕获实验演示系统10的接收端120接收到的图像信号示意图。图中大致呈圆形的图形表示通信目标，即发射端110发送至接收端120的调制信标光信号，图中大致呈椭圆形的图形表示其他发射端110发出的信标光信号或干扰信号。

第一控制箱124接收该图像信号，并按照预设的规则对图像信号进行解调操作得到解调序列。所述预设的规则为图像信号较强时，即图像信号大于预设的阈值时，编码为1；当图像信号较弱时，即图像信号小于预设的阈值时，编码为0，从而通过图像信号的强度变化得到由1和0组成的解调序列，所述预设的阈值根据实际需要设定。第一控制箱124还用于将解调序列与预设的调制序列进行比较，当解调序列与预设的调制序列一致时，如通过解调得到的解调序列为11111111 01010101，该解调序列与预设的调制序列11111111 01010101一致，该调制信标光信号为发射端110发送给接收端120的通信目标，从而发射端110与接收端120建立通信。当解调序列与预设的调制序列不一致时，该调制信标光信号不是发射端110发送给接收端120的通信目标，发射端110与接收端120不能实现通信。

在第一控制箱124对图像信号进行解调之前，第一控制箱124还将对图像信号进行处理。如图3所示，是本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统10的第一控制箱124的结构示意图。

第一控制箱124还包括扫描模块126和判断模块127。扫描模块126用于对图像信号进行扫描，判断模块127用于在扫描模块126扫描过程中分析确定目标信标光信号，该目标信标光信号包括发射端110发送至接收端120的调制信标光信号、其他发射端110发射的信标光信号及干扰信号。进而第一控制箱124对一个或多个目标信标光信号分别进行解调操作。

扫描模块126对图像信号进行扫描，具体为：如图4所示，是本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统10的第一控制箱124的扫描模块126扫描图像。每一个圆圈代表一个扫描子区，多个所述扫描子区叠合成正方形。系统扫描从该坐标轴中心坐标开始，依照图中箭头指示顺序进行扫描，扫描的层数根据图像信号大小确定。

请参照图5，是本发明实施例提供的一种通信目标捕获方法的流程图。该通信目标捕获方法包括以下步骤：

步骤S110，每个所述发射端按照预设调制序列对待发出的信标光信号进行调制得到调制信标光信号，并将调制信标光信号发送至所述接收端，所述预设调制序列预存储于所述发射端。

在本实施例中，步骤S110可以通过序列发生器115和可调制激光器111分别执行。

步骤S120，所述接收端对接收到的所述调制信标光信号进行放大处理后转换为图像信号。

在本实施例中，步骤S120可通过平行光管125和CCD传感器121分别执行。

步骤S140，所述接收端还用于对所述图像信号按照预设的规则进行解调操作得到解调序列，当所述解调序列与所述预设调制序列一致时，所述调制信标光信号为通信信号，所述发射端与所述接收端建立通信。

在本实施例中，步骤S140可通过第一控制箱124执行。

在执行步骤S140之前，还包括：

步骤S130，所述接收端对所述图像信号进行扫描并在扫描过程中分析确定目标信标光信号，所述目标信标光信号为所述调制信标光信号。

在本实施例中，步骤S130可通过第一控制箱124的扫描模块126和判断模块127分别执行。

综上所述，本发明实施例提供的一种通信目标捕获实验演示系统及通信目标捕获方法，该通信目标捕获实验演示系统包括幕墙、接收端和多个发射端，每个发射端包括序列发生器和可调制激光器，接收端包括平行光管、电荷藕合器件图像传感器和第一控制箱。序列发生器对待发出的信标光信号按照预设的调制序列进行调制得到调制信标光信号，可调制激光器将调制信标光信号发送至幕墙，所述调制信标光信号经幕墙反射后发送至平行光管，同时幕墙提供多种干扰信号，所述干扰信号经幕墙反射后发送至所述平行光管，平行光管对接收到的调制信标光信号和干扰信号进行放大处理后发送至电荷藕合器件图像传感器，电荷藕合器件图像传感器将调制信标光信号和干扰信号转换为图像信号后发送至第一控制箱，第一控制箱对图像信号进行解调操作得到解调序列，当该解调序列与预设的调制序列一致时，该调制信标光信号或干扰信号为通信目标，发射端和接收端建立通信。通过对通过多个发射端发出的信标光信号进行调制，使得接收端唯一识别该通信的信标光信号，从而实现发射端和接收端的安全通信。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。