一种激光通信系统的制作方法

1.本发明涉及通信领域，具体涉及一种激光通信系统。


背景技术：

2.空间激光通信技术结合了无线电通信和光纤通信的优点，以激光为载波进行通信。空间激光通信技术具有抗干扰能力强、安全性高、通信速率高、传输速度快、波段选择方便及信息容量大的优势，其特点是系统体积小、重量轻、功耗低、施工简单、灵活机动，在军事和民用领域均有重大的战略需求与应用价值。
3.卫星业务数据最终要回传至地面，建立具有中继数传能力的微小卫星星座，实现数据在星间的中继传输，是实现卫星对地下行传输行之有效的手段。因此，建立适用于微小卫星应用场合且具有双向数传能力的激光通信产品是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种激光通信系统，可以空间激光的通信链路，实现数据存储及互传。
5.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光通信系统，包括存储控制模块、存储模块、接口模块、激光通信模块和光机模块；
6.所述存储控制模块，其用于将通信终端设备内的数据写入所述存储模块内，还用于将所述存储模块内存储的数据读出并传输至所述接口模块；
7.所述接口模块，其用于将所述存储控制模块传输过来的数据传输至所述激光通信模块；
8.所述激光通信模块，其用于将所述接口模块传输过来的数据变换成光信号后传输给所述光机模块；
9.所述光机模块，其用于将所述激光通信模块传输过来的光信号以激光的形式发射至空间中进行传输；
10.所述光机模块，其还用于捕获和接收空间中发射过来的激光并生成光信号后传输至所述激光通信模块；
11.所述激光通信模块，其还用于将所述光机模块传输过来的光信号转换成数据后传输给所述接口模块；
12.所述接口模块，其还用将所述激光通信模块传输过来的数据传输至所述存储控制模块；
13.所述存储控制模块，其还用于将所述接口模块传输过来的数据写入所述存储模块内。
14.本发明的有益效果是：本发明一种激光通信系统可实现星上载荷数据的存储、下行功能；也可以实现地面数据上行到星上终端设备存储的功能；同时，也可以应用在卫星与卫星之间。
15.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
16.进一步，还包括数据源及验证模块；
17.所述接口模块，其还用将所述存储控制模块或激光通信模块传输过来的数据传输至所述数据源及验证模块；
18.所述数据源及验证模块，其用于将所述接口模块传输过来的数据进行配置并生成预设速率和预设类型的数据，且将配置生成的预设速率和预设类型的数据传输至所述接口模块；
19.所述接口模块，其还用将所述数据源及验证模块传输过来的数据传输至所述存储控制模块或所述激光通信模块。
20.进一步，所述数据源及验证模块，其还用于将所述接口模块传输过来的数据进行crc校验或速率测试。
21.采用上述进一步方案的有益效果是：本发明的激光通信系统可以产生多种类型、大小的数据，通过传输不同类型、大小的数据，可以验证传输功能以及传输链路的数据传输性能，能在激光通信终端产品中得到广泛应用。
22.进一步，还包括处理器模块，所述处理器模块分别与所述光机模块、所述激光通信模块、所述接口模块、所述存储控制模块以及所述数据源及验证模块连接；
23.所述处理器模块，其用于控制所述光机模块、所述激光通信模块、所述接口模块、所述存储控制模块以及所述数据源及验证模块协调工作；
24.所述处理器模块，其还用于通过所述存储控制模块从所述存储模块中读取或写入数据。
25.进一步，所述接口模块具有数据传输路径的选通功能，所述选通功能用于配置数据在所述存储控制模块、所述激光通信模块以及所述数据源及验证模块之间的传输路径。
26.进一步，所述存储模块具体为固态硬盘或机械硬盘或混合硬盘。
27.进一步，所述激光通信模块，其具体用于将所述接口模块传输过来的数据进行信道编码生成电信号，并将电信号转换成光信号后通过光纤传输到所述光机模块中；
28.所述激光通信模块，其还具体用于通过光纤接收所述光机模块传输过来的光信号，并将光信号转换成电信号后通过信道解码生成数据，且将生成的数据传输给所述接口模块。
29.进一步，还包括计算机模块；
30.所述计算机模块，其用于基于以太网通过所述存储控制模块从所述存储模块中导出数据并进行校验。
31.进一步，所述激光通信系统应用于卫星与地面之间的通信，或应用于卫星与卫星之间的通信。
附图说明
32.图1为本发明一种激光通信系统的结构框图；
33.图2为卫星与地面之间激光通信系统的结构框图；
34.图3为处理器控制通信、数据存储及校验的流程图。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
36.如图1所示，一种激光通信系统，包括存储控制模块、存储模块、接口模块、激光通信模块和光机模块；
37.所述存储控制模块，其用于将通信终端设备内的数据写入所述存储模块内，还用于将所述存储模块内存储的数据读出并传输至所述接口模块；
38.所述接口模块，其用于将所述存储控制模块传输过来的数据传输至所述激光通信模块；
39.所述激光通信模块，其用于将所述接口模块传输过来的数据变换成光信号后传输给所述光机模块；
40.所述光机模块，其用于将所述激光通信模块传输过来的光信号以激光的形式发射至空间中进行传输；
41.所述光机模块，其还用于捕获和接收空间中发射过来的激光并生成光信号后传输至所述激光通信模块；
42.所述激光通信模块，其还用于将所述光机模块传输过来的光信号转换成数据后传输给所述接口模块；
43.所述接口模块，其还用将所述激光通信模块传输过来的数据传输至所述存储控制模块；
44.所述存储控制模块，其还用于将所述接口模块传输过来的数据写入所述存储模块内。
45.在本具体实施例中：所述存储模块具体为固态硬盘或机械硬盘或混合硬盘。
46.在本具体实施例中：所述激光通信模块，其具体用于将所述接口模块传输过来的数据进行信道编码生成电信号，并将电信号转换成光信号后通过光纤传输到所述光机模块中；所述激光通信模块，其还具体用于通过光纤接收所述光机模块传输过来的光信号，并将光信号转换成电信号后通过信道解码生成数据，且将生成的数据传输给所述接口模块。另外，激光通信模块还可实现数据的加/解扰、串并互转、数据帧的传输校验等数据处理功能。
47.在本具体实施例中：光机模块主要包括光机跟踪光学单元、通信激光发射光学单元、通信激光接收光学单元，实现了通信激光发射、接收探测与捕获跟踪功能。
48.在本具体实施例中：所述激光通信系统应用于卫星与地面之间的通信，或应用于卫星与卫星之间的通信。
49.具体的，本发明的激光通信系统可应用在卫星与地面之间的激光通信终端设备上，也可应用于卫星与卫星之间的激光通信终端设备上。整个激光通信系统数据传输路径包括两个方向，如图2所示，以卫星与地面之间的通信为例，一个路径为卫星到地面方向的数据传输，另一个路径为地面到卫星方向的数据传输。两个方向传输是对称的，以下以一个方向的数据传输过程为例对本发明进行解释说明。
50.对于卫星上的激光通信系统：卫星上的激光通信系统将卫星上通信终端设备的数据进行接收，然后通过存储控制模块的控制，将数据存储到存储模块中；当收到地面的激光通信系统请求命令后，卫星上的激光通信系统中的存储控制模块会自动将数据从存储模块
中读取出来，发送到接口模块，接口模块配置的传输路径是激光通信模块，数据就被转发给激光通信模块，激光通信模块将数据进行信道编码后通过高速接口及光单元，将电信号转换成光信号传输到光纤中，再通过光纤传输到光机模块中，光机模块经过光路的处理等，最终将光信号以激光的形式发送到空间中进行传输。
51.对于地面上的激光通信系统：地面激光通信系统中的光机模块可自适应的调整自身的设备，对空间中发射过来的激光的进行捕获与准确接收，最终将接收到光信号汇聚到光纤内，继续向下传输到激光通信模块中，激光通信模块可将接收到的光信号转换成电信号并进行信道解码等处理，最终恢复出原始的数据，数据通过接口模块后，被转存到存储模块中。
52.另外，在本具体实施例中：本发明还包括计算机模块；所述计算机模块，其用于基于以太网通过所述存储控制模块从所述存储模块中导出数据并进行校验。计算机模块可以通过网络和存储控制模块进行连接，通过存储控制模块将存储模块中的数据读取计算机模块中进行查看或者播放或校验等操作；例如，计算机模块对包括但不限于递增数据、prbs数据以及通信帧数据等做校验。
53.在本具体实施例中：本发明还包括数据源及验证模块；所述接口模块，其还用将所述存储控制模块或激光通信模块传输过来的数据传输至所述数据源及验证模块；所述数据源及验证模块，其用于将所述接口模块传输过来的数据进行配置并生成预设速率和预设类型的数据，且将配置生成的预设速率和预设类型的数据传输至所述接口模块；所述接口模块，其还用将所述数据源及验证模块传输过来的数据传输至所述存储控制模块或所述激光通信模块。
54.在本具体实施例中：所述数据源及验证模块，其还用于将所述接口模块传输过来的数据进行crc校验或速率测试。
55.在本具体实施例中：本发明还包括处理器模块，所述处理器模块分别与所述光机模块、所述激光通信模块、所述接口模块、所述存储控制模块以及所述数据源及验证模块连接；所述处理器模块，其用于控制所述光机模块、所述激光通信模块、所述接口模块、所述存储控制模块以及所述数据源及验证模块协调工作；所述处理器模块，其还用于通过所述存储控制模块从所述存储模块中读取或写入数据。
56.在本具体实施例中：所述接口模块具有数据传输路径的选通功能，所述选通功能用于配置数据在所述存储控制模块、所述激光通信模块以及所述数据源及验证模块之间的传输路径。具体的，通过处理器模块配置接口模块的选通功能。
57.本发明的激光通信系统还可以实现数据源产生功能以及数据校验功能，可通过处理器模块对数据源及验证模块进行配置，生成用户需要的数据类型及数据大小，发到地面上的激光通信系统和/或卫星上的激光通信系统进行存储、校验，从而验证通信数据的正确性，两个方向都可以实现。
58.所述数据源及验证模块通过处理器模块的配置可产生不同速率、不同类型的数据。速率配置范围可从150mb/s到2400mb/s；同时，支持3种类型的数据，包括prbs-31数据、单字节递增数据以及支持882字节帧数据；除此之外，此数据源及验证模块还具备数据的crc校验功能及传输数据的速率测试功能。
59.例如要产生10gbit/s速率的10gb大小的prbs-31数据。首先，要配置数据来源寄存
器，默认数据来源于激光通信模块，然后配置数据速率寄存器，配置成2’b01，速率则为10gbit/s，再配置数据量寄存器，配置为32’d671088640，此寄存器单位为16字节。
60.卫星到地面之间的数据测试路径分为两种方式：
61.第一种方式为，卫星上的存储控制模块的数据来源于数据源及验证模块，去向为存储模块，数据进行存储后，再依次经过存储控制模块、接口模块、激光通信模块以及光机模块发送到地面上激光通信系统中的存储模块进行数据的存储，再配置到地面上数据源及验证模块进行数据的crc校验，同时上报校验结果；
62.第二种方式为，卫星上激光通信模块的数据可配置成来源于数据源及验证模块，数据源的数据可直接通过激光通信模块进行发送，地面上激光通信系统再进行接收、存储，地面上存储模块存储的数据被读取到数据源及验证模块中，对数据字节数量进行统计同时也进行crc校验；地面上存储模块存储的数据还可以通过以太网口将数据导出到地面计算机模块中，可通过计算机中的数据校验软件进行校验。
63.地面到卫星之间的数据测试路径与卫星到地面之间的数据测试路径相同。
64.在本发明中，处理器模块具体可以为arm处理器，负责指令的转发以及各个模块的控制及流程调度等功能。处理器控制通信、数据存储及校验的流程如图3所示，此处定义卫星上的激光通信系统为a系统，地面上的激光通信系统为b系统。首先，a系统和b系统上电进行初始化，初始化完成后，先打开a系统的一个存储文件，准备数据存储(写盘操作)；然后开启星上载荷数据的接收，此处如果数据来源于数据源及验证模块，可以进行数据源及验证模块的配置及打开；此时数据一直在接收、存储，当检测到存储模块接收的统计数据保持不变的情况下，判断a系统上的数据已完成存储，就跳入下一阶段对已存储的文件进行关闭，如果未传输完成，继续进行存储；关闭a系统的存储文件后，标志着星上载荷数据的存储过程完成；接下来会等待指令(转发地面指令)是否要将a系统的数据下行到地面，如果需要下行，就要进行a系统的激光通信模块及光机模块的配置，同时，b系统也要对光机模块和激光通信模块进行配置，a、b这两个系统都配置完成，具备发送及接收状态后，b系统的存储文件打开，a系统开始读取已存储完成的文件，进行a系统数据到b系统的发送过程；当b系统完成数据接收后关闭存储文件；此时，星上载荷的数据已经存储在地面的存储模块中，此时，可通过地面计算机模块和存储控制模块进行以太网连接，将存储模块的数据通过以太网导出到计算机模块中，再通过计算机中安装的校验软件进行数据文件的校验，输出校验结果。a、b系统的数据传输系统完成一次a到b的校验过程。
65.本发明可实现激光终端产品中通信数据的传输、存储及验证功能，不仅能够有效验证产品的基本功能，还能验证整个路径的数据传输性能。将在激光通信终端产品中得到广泛应用。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。