星地激光通信链路测试系统及方法与流程

本发明涉及激光通信，尤其涉及一种星地激光通信链路测试系统及方法。

背景技术：

1、在星地激光通信过程中，由于大气环境复杂多变，大气湍流对激光通信链路的跟踪性能和数据传输性能均有较大影响，进而影响激光星载端与激光地面端的通信质量，因此，对星地激光通信链路进行有效的测试至关重要。

2、相关技术中，星地激光通信链路测试过程中，由于激光星载端与激光地面端未经过有效的对准标定，导致建链后的测试环节测试结果存在较大的偏差。因此，传统的星地激光通信链路测试过程存在准确性和可靠性不足的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种星地激光通信链路测试系统及方法，用以解决传统星地激光通信链路测试方案准确性和可靠性不足的缺陷。

2、第一方面，本发明提供一种星地激光通信链路测试系统，包括：工业相机、微调云台、同轴标校组件、第一光源及测试设备；

3、所述工业相机靠近激光星载端设置，所述激光星载端和所述工业相机均安装于所述微调云台上，所述同轴标校组件设于激光地面端，所述第一光源设于所述激光星载端，所述测试设备分别设于所述激光星载端和所述激光地面端；

4、所述同轴标校组件用于发出激光信号，并将所述激光信号转换为平行光信号，所述平行光信号照射所述激光星载端和所述工业相机，以使所述激光星载端和所述工业相机根据所述平行光信号进行同轴标校，得到同轴标校后的激光星载端和工业相机；

5、所述第一光源用于发射下行光信号，所述激光地面端在探测到所述下行光信号后，基于所述下行光信号调整地端方位角和地端俯仰角，得到标定后的激光地面端；所述激光地面端还用于发射上行光信号，同轴标校后的工业相机在探测到所述上行光信号后，根据所述上行光信号通过所述微调云台，同步调整同轴标校后的激光星载端的星端方位角和星端俯仰角，得到标定后的激光星载端；

6、所述测试设备用于对所述标定后的激光地面端与所述标定后的激光星载端之间的通信链路进行通信测试，得到测试结果。

7、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，所述同轴标校组件包括：第二光源、发射光纤以及平行光管；

8、所述第二光源设于所述激光地面端，所述发射光纤和所述平行光管设于所述第二光源与所述激光星载端和所述工业相机之间；

9、所述第二光源用于发出激光信号，所述激光信号通过所述发射光纤从所述平行光管的焦点处准直输入，并经所述平行光管后输出平行光信号。

10、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，所述激光星载端和所述工业相机根据所述平行光进行同轴标校，得到同轴标校后的激光星载端和工业相机，包括：

11、在所述激光星载端探测到所述平行光信号后，根据所述激光星载端捕获到的所述平行光信号的成像光斑所在位置，通过所述微调云台调整星端指向角度，直至所述激光星载端捕获到的成像光斑处于图像中心位置，得到同轴标校后的激光星载端；

12、在所述工业相机探测到所述平行光信号后，根据所述工业相机捕获到的所述平行光信号的成像光斑所在位置，调整相机指向角度，直至所述工业相机捕获到的成像光斑处于图像中心位置，得到同轴标校后的工业相机。

13、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，所述激光地面端在探测到所述下行光信号后，基于所述下行光信号调整地端方位角和地端俯仰角，得到标定后的激光地面端，包括：

14、所述激光地面端在探测到所述下行光信号后，基于激光地面端的经纬高数据和激光星载端的经纬高数据，确定标定起始时刻激光地面端的地端方位角和地端俯仰角；

15、根据所述下行光信号的成像光斑所在位置，在所述标定起始时刻激光地面端的地端方位角和地端俯仰角的基础上，调整地端方位角和地端俯仰角；

16、直至所述下行光信号的成像光斑处于图像中心位置，得到标定后的激光地面端。

17、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，基于激光地面端的经纬高数据和激光星载端的经纬高数据，确定标定起始时刻激光地面端的地端方位角和地端俯仰角，包括：

18、基于激光地面端的经纬高数据，计算得到激光地面端的第一曲率半径和第二曲率半径；

19、基于激光地面端的经纬高数据、激光星载端的经纬高数据、所述第一曲率半径以及所述第二曲率半径，计算得到标定起始时刻激光地面端的地端方位角和地端俯仰角。

20、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，同轴标校后的工业相机在探测到所述上行光信号后，根据所述上行光信号通过所述微调云台，同步调整同轴标校后的激光星载端的星端方位角和星端俯仰角，得到标定后的激光星载端，包括：

21、同轴标校后的工业相机在探测到所述上行光信号后，根据所述上行光信号的成像光斑所在位置，调整所述微调云台的位姿角度，以同步调整同轴标校后的激光星载端的星端方位角和星端俯仰角；

22、直至同轴标校后的工业相机捕获到上行光信号的成像光斑处于图像中心位置，得到标定后的激光星载端。

23、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，所述测试设备包括第一测试组件和第二测试组件，所述第一测试组件设于激光地面端，所述第二测试组件设于激光星载端；

24、所述第一测试组件包括第一光衰减器、第一分束器以及第一光功率计，所述第一光衰减器和所述第一分束器均设于所述激光地面端的通信分系统与光学望远镜之间，所述第一光功率计与所述第一分束器相连；

25、所述第二测试组件包括第二光衰减器、第二分束器以及第二光功率计，所述第二光衰减器和所述第二分束器均设于所述激光星载端的处理机与光学头之间，所述第二光功率计与所述第二分束器相连。

26、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，对所述标定后的激光地面端与所述标定后的激光星载端之间的通信链路进行通信测试，得到测试结果，包括：

27、在不同时刻和不同天气状态下，根据所述通信分系统产生的上行调制信号，调整所述第一光衰减器的光衰减量，以在不同测量功率和不同大气湍流条件下，对所述标定后的激光地面端与所述标定后的激光星载端之间的上行通信链路进行通信测试，得到第一子结果；

28、在不同时刻和不同天气状态下，根据所述处理机产生的下行调制信号，调整所述第二光衰减器的光衰减量，以在不同测量功率和不同大气湍流条件下，对所述标定后的激光地面端与所述标定后的激光星载端之间的下行通信链路进行通信测试，得到第二子结果；

29、将所述第一子结果和所述第二子结果作为测试结果。

30、根据本发明实施例提供的星地激光通信链路测试系统，所述第一子结果包括激光星载端的捕获跟踪状态、位同步和帧同步锁定状态、接收信号误码率以及跟踪误差；

31、所述第二子结果包括激光地面端的捕获跟踪状态、位同步和帧同步锁定状态、接收信号误码率以及跟踪误差。

32、第二方面，本发明实施例还提供一种星地激光通信链路测试方法，该方法基于如上任一种所述的星地激光通信链路测试系统，所述方法包括：

33、通过同轴标校组件发出激光信号，并将所述激光信号转换为平行光信号，以使激光星载端和工业相机根据所述平行光信号进行同轴标校，得到同轴标校后的激光星载端和工业相机；

34、通过第一光源发射下行光信号，在激光地面端探测到所述下行光信号后，基于所述下行光信号调整地端方位角和地端俯仰角，得到标定后的激光地面端；

35、在同轴标校后的工业相机探测到激光地面端发射的上行光信号后，根据所述上行光信号通过微调云台，同步调整同轴标校后的激光星载端的星端方位角和星端俯仰角，得到标定后的激光星载端；

36、通过测试设备对所述标定后的激光地面端与所述标定后的激光星载端之间的通信链路进行通信测试，得到测试结果。

37、本发明提供的星地激光通信链路测试系统及方法，通过同轴标校组件传输的平行光信号可以对激光星载端和工业相机进行同轴标校，利用同轴标校后的工业相机配合微调云台，可以更加便捷的实现对激光星载端的标定，通过第一光源发射的下行光信号，可以实现对激光地面端的标定，后续利用测试设备对标定后的激光地面端与标定后的激光星载端之间的通信链路进行通信测试，可以得到更加准确和可靠的测试结果。