基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，属于通信系 统的大气层探测技术领域。
【背景技术】
[0002] 地球大气层中有大气气体分子和大气气溶胶粒子，激光在大气传输过程中将与运 些分子、粒子相互作用，从而产生大气吸收、大气散射、大气端流散斑、大气端流闪烁和大气 多路径等效应。同时，对于星地链路通信，各种云层也将对激光产生严重的衰减，严重影响 空间激光通信系统的性能。下表列出了各种云层的初始高度、云层厚度和对光的衰减量。
[0003]
[0004] ~由此可见，几乎所有云层都分布在海拔12kmW内，并且云层对于激光通信光束的 衰减是非常剧烈的，它几乎使光功率消耗殆尽；不仅如此，高速激光通信光束穿越云层时， 由于散射严重，将产生光束多径传输效应，进而影响通信的带宽。综合W上因素，需要实时 监测大气云层特性来判定星地激光通信可通率。传统的成像系统对可见光波段敏感，但对 红外波段不敏感，因此在夜间对大气云层特性的判断将完全失效。
【发明内容】
[0005] 本发明目的是为了解决传统的成像系统用于监测大气云层特性，只对可见光波段 敏感，但对红外波段不敏感，使得在夜间对大气云层特性的判断可靠性低的问题，提供了一 种基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法。
[0006] 本发明所述基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法 通过热像仪控制单元、热像仪和图像处理单元实现，
[0007] 所述热像仪为红外热像仪；
[0008] 热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元 按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气 云层图像采集;热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控 制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；
[0009] 热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电 子放大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快口校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐 标、伽马校正、彩色模式和系统复位；
[0010] 热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用Derect化aw 技术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现 对大气云层特性的探测。
[0011] 热像仪控制单元与热像仪之间的硬件接口为RS422或者RS232总线，热像仪的串口 硬件设置为：
[0012]
[0013] 。
[0014] 热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，其中约定的数据 包格式通讯协议约束为：
[0015] 当热像仪控制单元向热像仪发送的数据包字符之间间隔超过10ms，热像仪拒绝执 行通讯指令；
[0016] 热像仪控制单元向热像仪发送的不具有持续作用能力的通讯指令相互之间不冲 突；
[0017] 热像仪控制单元向热像仪发送的具有持续作用能力的通讯指令在未被终止指令 终止前与同类命令冲突，此时执行最新的指令；
[0018] 所述数据包字节约定如下，数据包共设置n+2个字节：
[0019]
[0020] 起始标志:首字节，1个字节，用16进制表示为F0H;
[0021] 数据长度length:第二字节，1个字节，设定数据长度length为n-2个字节；
[0022] 数据:第Ξ至η个字节，n-2个字节的数据，其数据的第一字节为设备地址，约定为 26H;第二字节为指令数据;其余字节为附加数据；
[0023] 校验和:第n+1个字节，1个字节，用于校验内容为第3，4，5，……，n-1，n字节的累加 和，length个字节的数据的和取低8位；
[0024] 结束标志:尾字节，1个字节，用16进制表示为FFH;
[002引在数据包中，除了起始标志和结束标志W外，在第巧Ij第n+1之间的数据，当出现关 键字F0H、FFH或F甜时，将其相应变为巧Η 00H、巧Η 0FH、F甜0甜来发送；
[00%]数据包中的数据长度length^有效数据的数量为准。
[0027] 本发明的优点:本发明针对星地激光链路通信24小时全天候大气影响特性监测需 求，采集大气信道数据，奠定站点切换大气条件规范、切换策略的数据基础。它针对高速激 光通信的1550nm波段大气影响进行探测。主要采用热像仪控制单元和图像采集/处理单元 实现对大气云层的探测。本发明实现了星地激光链路通信中，对大气云层特性的全天候监 测。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明所述基于热像仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法的热像 仪应用流程图；
[0029] 图2是本发明在监测过程中的设备连接示意图；图中A为MWE485-C，B为中维JVS- C300Q音视频压缩卡；
[0030] 图3是热像仪的硬件接口示意图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0031] 一：下面结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式所述基于热像 仪的星地双向高速激光通信大气影响探测方法，该探测方法通过热像仪控制单元、热像仪 和图像处理单元实现，
[0032] 所述热像仪为红外热像仪；
[0033] 热像仪控制单元与热像仪之间的通讯方式为异步串行通讯方式，热像仪控制单元 按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，控制热像仪执行通讯指令并进行当前大气 云层图像采集;热像仪在接收到状态查询通讯指令时，按照约定的数据包格式向热像仪控 制单元反馈当前采集的大气云层图像数据；
[0034] 热像仪控制单元给热像仪发送的通讯指令包括调/变焦、空域滤波、图像增强、电 子放大、自动校正、十字叉、极性设置、背景校正、快口校正、视频增益、视频亮度、横/纵坐 标、伽马校正、彩色模式和系统复位；
[0035] 热像仪采集的大气云层图像传输给图像处理单元，图像处理单元采用Derect化aw 技术，对采集的大气云层图像进行视频压缩及图像处理，获得当前大气云层特性图像，实现 对大气云层特性的探测。
[0036] 热像仪控制单元与热像仪之间的硬件接口为RS422或者RS232总线，热像仪的串口 硬件设置为：
[0037] _
[00：3 引 。
[0039]热像仪控制单元按照约定的数据包格式发送通讯指令给热像仪，其中约定的数据 包格式通讯协议约束为：
[0040] 当热像仪控制单元向热像仪发送的数据包字符之间间隔超过10ms，热像仪拒绝执 行通讯指令；
[0041] 热像仪控制单元向热像仪发送的不具有持续作用能力的通讯指令相互之间不冲 突；
[0042] 热像仪控制单元向热像仪发送的具有持续作用能力的通讯指令在未被终止指令 终止前与同类命令冲突，此时执行最新的指令