基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法，屬于通信系 統(tǒng)的大氣層探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 地球大氣層中有大氣氣體分子和大氣氣溶膠粒子，激光在大氣傳輸過(guò)程中將與運(yùn) 些分子、粒子相互作用，從而產(chǎn)生大氣吸收、大氣散射、大氣端流散斑、大氣端流閃爍和大氣 多路徑等效應(yīng)。同時(shí)，對(duì)于星地鏈路通信，各種云層也將對(duì)激光產(chǎn)生嚴(yán)重的衰減，嚴(yán)重影響 空間激光通信系統(tǒng)的性能。下表列出了各種云層的初始高度、云層厚度和對(duì)光的衰減量。
[0003]
[0004] ~由此可見(jiàn)，幾乎所有云層都分布在海拔12kmW內(nèi)，并且云層對(duì)于激光通信光束的 衰減是非常劇烈的，它幾乎使光功率消耗殆盡；不僅如此，高速激光通信光束穿越云層時(shí)， 由于散射嚴(yán)重，將產(chǎn)生光束多徑傳輸效應(yīng)，進(jìn)而影響通信的帶寬。綜合W上因素，需要實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)大氣云層特性來(lái)判定星地激光通信可通率。傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)對(duì)可見(jiàn)光波段敏感，但對(duì) 紅外波段不敏感，因此在夜間對(duì)大氣云層特性的判斷將完全失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目的是為了解決傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)用于監(jiān)測(cè)大氣云層特性，只對(duì)可見(jiàn)光波段 敏感，但對(duì)紅外波段不敏感，使得在夜間對(duì)大氣云層特性的判斷可靠性低的問(wèn)題，提供了一 種基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法。
[0006] 本發(fā)明所述基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法，該探測(cè)方法 通過(guò)熱像儀控制單元、熱像儀和圖像處理單元實(shí)現(xiàn)，
[0007] 所述熱像儀為紅外熱像儀；
[0008] 熱像儀控制單元與熱像儀之間的通訊方式為異步串行通訊方式，熱像儀控制單元 按照約定的數(shù)據(jù)包格式發(fā)送通訊指令給熱像儀，控制熱像儀執(zhí)行通訊指令并進(jìn)行當(dāng)前大氣 云層圖像采集;熱像儀在接收到狀態(tài)查詢(xún)通訊指令時(shí)，按照約定的數(shù)據(jù)包格式向熱像儀控 制單元反饋當(dāng)前采集的大氣云層圖像數(shù)據(jù)；
[0009] 熱像儀控制單元給熱像儀發(fā)送的通訊指令包括調(diào)/變焦、空域?yàn)V波、圖像增強(qiáng)、電 子放大、自動(dòng)校正、十字叉、極性設(shè)置、背景校正、快口校正、視頻增益、視頻亮度、橫/縱坐 標(biāo)、伽馬校正、彩色模式和系統(tǒng)復(fù)位；
[0010] 熱像儀采集的大氣云層圖像傳輸給圖像處理單元，圖像處理單元采用Derect化aw 技術(shù)，對(duì)采集的大氣云層圖像進(jìn)行視頻壓縮及圖像處理，獲得當(dāng)前大氣云層特性圖像，實(shí)現(xiàn) 對(duì)大氣云層特性的探測(cè)。
[0011] 熱像儀控制單元與熱像儀之間的硬件接口為RS422或者RS232總線(xiàn)，熱像儀的串口 硬件設(shè)置為：
[0012]
[0013] 。
[0014] 熱像儀控制單元按照約定的數(shù)據(jù)包格式發(fā)送通訊指令給熱像儀，其中約定的數(shù)據(jù) 包格式通訊協(xié)議約束為：
[0015] 當(dāng)熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的數(shù)據(jù)包字符之間間隔超過(guò)10ms，熱像儀拒絕執(zhí) 行通訊指令；
[0016] 熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的不具有持續(xù)作用能力的通訊指令相互之間不沖 突；
[0017] 熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的具有持續(xù)作用能力的通訊指令在未被終止指令 終止前與同類(lèi)命令沖突，此時(shí)執(zhí)行最新的指令；
[0018] 所述數(shù)據(jù)包字節(jié)約定如下，數(shù)據(jù)包共設(shè)置n+2個(gè)字節(jié)：
[0019]
[0020] 起始標(biāo)志:首字節(jié)，1個(gè)字節(jié)，用16進(jìn)制表示為F0H;
[0021] 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度length:第二字節(jié)，1個(gè)字節(jié)，設(shè)定數(shù)據(jù)長(zhǎng)度length為n-2個(gè)字節(jié)；
[0022] 數(shù)據(jù):第Ξ至η個(gè)字節(jié)，n-2個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)的第一字節(jié)為設(shè)備地址，約定為 26H;第二字節(jié)為指令數(shù)據(jù);其余字節(jié)為附加數(shù)據(jù)；
[0023] 校驗(yàn)和:第n+1個(gè)字節(jié)，1個(gè)字節(jié)，用于校驗(yàn)內(nèi)容為第3，4，5，……，n-1，n字節(jié)的累加 和，length個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)的和取低8位；
[0024] 結(jié)束標(biāo)志:尾字節(jié)，1個(gè)字節(jié)，用16進(jìn)制表示為FFH;
[002引在數(shù)據(jù)包中，除了起始標(biāo)志和結(jié)束標(biāo)志W(wǎng)外，在第巧Ij第n+1之間的數(shù)據(jù)，當(dāng)出現(xiàn)關(guān) 鍵字F0H、FFH或F甜時(shí)，將其相應(yīng)變?yōu)榍搔?00H、巧Η 0FH、F甜0甜來(lái)發(fā)送；
[00%]數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度length^有效數(shù)據(jù)的數(shù)量為準(zhǔn)。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明針對(duì)星地激光鏈路通信24小時(shí)全天候大氣影響特性監(jiān)測(cè)需 求，采集大氣信道數(shù)據(jù)，奠定站點(diǎn)切換大氣條件規(guī)范、切換策略的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它針對(duì)高速激 光通信的1550nm波段大氣影響進(jìn)行探測(cè)。主要采用熱像儀控制單元和圖像采集/處理單元 實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣云層的探測(cè)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了星地激光鏈路通信中，對(duì)大氣云層特性的全天候監(jiān) 測(cè)。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是本發(fā)明所述基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法的熱像 儀應(yīng)用流程圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明在監(jiān)測(cè)過(guò)程中的設(shè)備連接示意圖；圖中A為MWE485-C，B為中維JVS- C300Q音視頻壓縮卡；
[0030] 圖3是熱像儀的硬件接口示意圖。
【具體實(shí)施方式】
【具體實(shí)施方式】 [0031] 一：下面結(jié)合圖1至圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于熱像 儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測(cè)方法，該探測(cè)方法通過(guò)熱像儀控制單元、熱像儀 和圖像處理單元實(shí)現(xiàn)，
[0032] 所述熱像儀為紅外熱像儀；
[0033] 熱像儀控制單元與熱像儀之間的通訊方式為異步串行通訊方式，熱像儀控制單元 按照約定的數(shù)據(jù)包格式發(fā)送通訊指令給熱像儀，控制熱像儀執(zhí)行通訊指令并進(jìn)行當(dāng)前大氣 云層圖像采集;熱像儀在接收到狀態(tài)查詢(xún)通訊指令時(shí)，按照約定的數(shù)據(jù)包格式向熱像儀控 制單元反饋當(dāng)前采集的大氣云層圖像數(shù)據(jù)；
[0034] 熱像儀控制單元給熱像儀發(fā)送的通訊指令包括調(diào)/變焦、空域?yàn)V波、圖像增強(qiáng)、電 子放大、自動(dòng)校正、十字叉、極性設(shè)置、背景校正、快口校正、視頻增益、視頻亮度、橫/縱坐 標(biāo)、伽馬校正、彩色模式和系統(tǒng)復(fù)位；
[0035] 熱像儀采集的大氣云層圖像傳輸給圖像處理單元，圖像處理單元采用Derect化aw 技術(shù)，對(duì)采集的大氣云層圖像進(jìn)行視頻壓縮及圖像處理，獲得當(dāng)前大氣云層特性圖像，實(shí)現(xiàn) 對(duì)大氣云層特性的探測(cè)。
[0036] 熱像儀控制單元與熱像儀之間的硬件接口為RS422或者RS232總線(xiàn)，熱像儀的串口 硬件設(shè)置為：
[0037] _
[00：3 引 。
[0039]熱像儀控制單元按照約定的數(shù)據(jù)包格式發(fā)送通訊指令給熱像儀，其中約定的數(shù)據(jù) 包格式通訊協(xié)議約束為：
[0040] 當(dāng)熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的數(shù)據(jù)包字符之間間隔超過(guò)10ms，熱像儀拒絕執(zhí) 行通訊指令；
[0041] 熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的不具有持續(xù)作用能力的通訊指令相互之間不沖 突；
[0042] 熱像儀控制單元向熱像儀發(fā)送的具有持續(xù)作用能力的通訊指令在未被終止指令 終止前與同類(lèi)命令沖突，此時(shí)執(zhí)行最新的指令