空地動態(tài)激光通信地面遙控與監(jiān)視系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及空地動態(tài)激光通信地面遙控與監(jiān)視系統(tǒng)，屬于空間激光通信技術領 域。
【背景技術】
[0002] 隨著信息時代的到來，社會各方面的發(fā)展和應用的新需求迫使通信技術向多方 式、多頻段、多領域和綜合化的方向發(fā)展。由于空間激光通信具有獨特的技術優(yōu)勢和極好的 應用發(fā)展前景，因此，世界主要的政治、經(jīng)濟和軍事大國均高度重視并大力開展該領域的研 宄。為了應對眾多飛行器大量數(shù)據(jù)通信的需求，空地激光通信逐漸顯示出其重要性而受到 關注。
[0003] 目前，空地激光通信已有研宄包括不同條件下探測器的選取、平臺振動對APT系 統(tǒng)的影響及抑制措施、大氣信道的仿真研宄、背景光對探測器和通信系統(tǒng)的影響、平臺振動 和運動、大氣信道和背景光對捕獲系統(tǒng)的影響等，有報道的國外以空中平臺為核心的光通 信試驗如下表所示。
[0004] 對于空地激光通信，為了進行快速高概率的捕獲、高精度的動態(tài)跟蹤和高速率的 數(shù)據(jù)傳輸，需要空地激光通信系統(tǒng)各個工作單元協(xié)同工作?？罩型ㄐ沤K端的搭載平臺分為 載人平臺和無人平臺，對于載人平臺由于空間有限，或考慮試驗人員的安全，一般情況下不 會準許試驗人員在空中搭載平臺內(nèi)直接操作通信終端；對于無人平臺，試驗人員不準許搭 乘，因此，需要遠程遙控空中通信終端的各個工作單元，并監(jiān)視空中通信終端的工作狀態(tài)。 為了提高空地激光通信設備和試驗人員的安全性，本發(fā)明提供了一套空地動態(tài)激光通信地 面遙控與監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過多個串口和多種通信協(xié)議，控制并監(jiān)視地面光端機的各個 工作單元，同時還可以通過數(shù)傳電臺遠程遙控并監(jiān)視空中光端機的各個工作單元，拓展了 空地激光通信的應用范圍，降低了試驗的危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種空地動態(tài)激光通信地面遙控與監(jiān)視系統(tǒng)，其是在空地 激光通信系統(tǒng)中，為了控制與監(jiān)視地面光端機的各個工作單元，同時遙控與監(jiān)視空中光端 機的各個工作單元，以確?？梢赃M行快速高概率的捕獲、高精度的動態(tài)跟蹤和高速率的數(shù) 據(jù)傳輸。
[0006] 本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：空地動態(tài)激光通信地面遙控與監(jiān)視系統(tǒng)，由計 算機、地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)、地面數(shù)傳電臺、電源組成；其特征在于：計算機由PC104 模塊、擴展串口卡、電子硬盤、顯示器、鍵盤、鼠標組成，擴展串口卡通過插針與PC104模 塊連接，擴展串口卡通過電纜分別與第一串口、第二串口、第三串口、第四串口連接，電子 硬盤、顯示器、鍵盤和鼠標都通過電纜與PC104模塊連接，電子硬盤中安裝有Microsoft Window XP Professional版本2002 Service Pack3操作系統(tǒng)和遙控與監(jiān)視程序；地面 GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)、地面數(shù)傳電臺、PC104模塊和顯示器都通過電纜與電源連接；計算 機中的第一串口通過DB9串口線與地面粗跟蹤控制工作單元連接，通信協(xié)議采用RS422 ;計 算機中的第二串口通過DB9串口線與內(nèi)部總線相連，通信協(xié)議采用RS485 ;計算機中的第三 串口和第四串口分別通過DB9串口線與地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)和地面數(shù)傳電臺連接， 通信協(xié)議都采用RS232。
[0007] 其具體的實現(xiàn)步驟如下： 1、 空地動態(tài)激光通信系統(tǒng)的各工作單元分別通電自檢，進入工作狀態(tài)；地面GPS/INS 捷聯(lián)導航系統(tǒng)獲取地面光端機的位置、姿態(tài)和速度信息，將這些信息傳送給計算機，并通過 地面數(shù)傳電臺將這些信息傳送給空中光端機控制系統(tǒng)。地面數(shù)傳電臺接收空中光端機發(fā)送 的空中光端機的位置、姿態(tài)和速度信息，并將這些信息傳送給計算機。在整個試驗過程中， 地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)和地面數(shù)傳電臺始終保持工作； 2、 計算機通過第二串口控制地面激光發(fā)射工作單元，發(fā)射地面粗信標光，并獲取地面 激光發(fā)射工作單元的工作狀態(tài)； 3、 計算機通過第一串口控制地面粗跟蹤控制工作單元進行隨動指向，并獲取地面粗跟 蹤控制工作單元的工作狀態(tài)； 4、 計算機通過第四串口遙控空中光端機進行隨動指向，并獲取空中光端機的工作狀 態(tài)； 5、 如果地面粗信標光處于發(fā)射狀態(tài)，且地面光端機和空中光端機都處于隨動指向狀 態(tài)，計算機通過第四串口遙控空中光端機進行掃描捕獲，并獲取空中光端機的工作狀態(tài)； 6、 如果空中光端機成功捕獲地面粗信標光，計算機通過第四串口遙控空中光端機向地 面光端機發(fā)射空中粗信標光，并獲取空中光端機工作狀態(tài)； 7、 如果空中粗信標光處于發(fā)射狀態(tài)，計算機通過第一串口控制地面粗跟蹤控制工作單 元掃描捕獲，并獲取地面粗跟蹤控制工作單元的工作狀態(tài)； 8、 如果地面光端機成功捕獲空中粗信標光，計算機通過第二串口控制地面激光發(fā)射工 作單元切換到地面精信標光，并獲取地面激光發(fā)射工作單元的工作狀態(tài)；通過第四串口遙 控空中光端機切換到空中精信標光，并獲取空中光端機工作狀態(tài)； 9、 如果地面激光發(fā)射工作單元成功切換到地面精信標光，計算機通過第四串口遙控空 中光端機啟動空中精跟蹤，并獲取空中光端機工作狀態(tài)；如果空中光端機成功切換到空中 精信標光，計算機通過第二串口控制地面光端機啟動地面精跟蹤，并獲取地面光端機工作 狀態(tài)； 10、 如果空中光端機和地面光端機都處于穩(wěn)定精跟蹤狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控 空中光端機發(fā)射空中通信光并設置通信速率，同時獲取空中光端機工作狀態(tài)；計算機通過 第二串口控制地面光端機發(fā)射地面通信光并設置通信速率，同時獲取地面光端機工作狀 態(tài)； 11、 如果空中通信光處于發(fā)射狀態(tài)，計算機通過第二串口啟動地面接收工作單元，并獲 取地面接收工作單元的工作狀態(tài)；如果地面通信光處于發(fā)射狀態(tài)，計算機通過第四串口遙 控空中光端機啟動空中接收工作單元，并獲取空中接收工作單元的工作狀態(tài)； 12、 根據(jù)地面光端機的工作狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控調(diào)節(jié)空中通信光的功率和 通信速率；根據(jù)空中光端機的工作狀態(tài)，計算機通過第二串口控制調(diào)節(jié)地面通信光的功率 和通信速率； 13、 如果空地激光通信試驗結束，計算機通過第二串口控制地面光端機關閉地面接收 單元，并獲取地面光端機工作狀態(tài)；通過第四串口遙控空中光端機關閉空中接收單元，并獲 取空中光端機工作狀態(tài)； 14、 如果地面接收工作單元處于關閉狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控空中光端機關閉 空中通信光，并獲取空中光端機工作狀態(tài)；如果空中接收工作單元處于關閉狀態(tài)，計算機通 過第二串口控制地面光端機關閉地面通信光，并獲取地面光端機工作狀態(tài)； 15、 如果地面通信光處于關閉狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控空中光端機停止空中精 跟蹤，并獲取空中光端機工作狀態(tài)；如果空中通信光處于關閉狀態(tài)，計算機通過第二串口控 制地面光端機停止地面精跟蹤，并獲取地面光端機工作狀態(tài)； 16、 如果地面精跟蹤處于停止狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控空中光端機隨動指向，并 獲取空中光端機工作狀態(tài)；如果空中精跟蹤被處于停止狀態(tài)，計算機通過第一串口控制地 面粗跟蹤控制工作單元進行隨動指向，并獲取地面光端機工作狀態(tài)； 17、 如果地面光端機處于隨動指向狀態(tài)，計算機通過第四串口遙控空中光端機關閉空 中精信標光，并獲取空中光端機工作狀態(tài)；如果空中光端機處于隨動指向狀態(tài)，計算機通過 第二串口控制地面光端機關閉地面精信標光，并獲取地面光端機工作狀態(tài)； 通過以上步驟可以進行空地動態(tài)激光通信試驗。
[0008] 本發(fā)明的積極效果是該系統(tǒng)通過4個串口和3種通信協(xié)議，不僅可以控制與監(jiān)視 地面光端機的各個工作單元，同時還可以通過數(shù)傳電臺遠程遙控與監(jiān)視空中光端機的各個 工作單元，以確?？梢赃M行快速高概率的捕獲、高精度的動態(tài)跟蹤和高速率的數(shù)據(jù)傳輸。由 于該系統(tǒng)可以遠程遙控并監(jiān)視空中光端機，因此，空地動態(tài)激光通信系統(tǒng)中的空中光端機 搭載在無人機或無人飛艇上，也可以安全、高效地進行空地激光通信試驗，拓展了空地激光 通信的應用范圍，降低了試驗的危險性。
【附圖說明】
[0009] 圖1是空地動態(tài)激光通信地面遙控與監(jiān)視系統(tǒng)所需設備構成圖。其中為計算 機，2為地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)，3為地面數(shù)傳電臺，4為電源，5為PC104模塊，6為擴展 串口卡，7為電子硬盤，8為顯示器、9為鍵盤，10為鼠標，11為第一串口，12為第二串口，13 為第三串口 13，14為第四串口。
【具體實施方式】
[0010] 下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的描述：如圖1所示，空地動態(tài)激光通信地面遙 控與監(jiān)視系統(tǒng)，由計算機1、地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)2、地面數(shù)傳電臺3、電源4組成；其 特征在于：計算機1由PC104模塊5、擴展串口卡6、電子硬盤7、顯示器8、鍵盤9、鼠標10 組成，擴展串口卡6通過插針與PC104模塊5連接，擴展串口卡6通過電纜分別與第一串口 11、第二串口 12、第三串口 13、第四串口 14連接，電子硬盤7、顯示器8、鍵盤9和鼠標10都 通過電纜與PC104模塊5連接，電子硬盤7中安裝有Microsoft Window XP Professional 版本2002 Service Pack3操作系統(tǒng)和遙控與監(jiān)視程序；地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)2、地面 數(shù)傳電臺3、PC104模塊5和顯示器8都通過電纜與電源4連接；計算機1中的第一串口 11 通過DB9串口線與地面粗跟蹤控制工作單元連接，通信協(xié)議采用RS422 ;計算機1中的第二 串口 12通過DB9串口線與內(nèi)部總線相連，通信協(xié)議采用RS485 ;計算機1中的第三串口 13 和第四串口 14分別通過DB9串口線與地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)2和地面數(shù)傳電臺3連 接，通信協(xié)議都采用RS232。
[0011] 其具體的實現(xiàn)步驟如下： 1、空地動態(tài)激光通信系統(tǒng)的各工作單元分別通電自檢，進入工作狀態(tài)；地面GPS/INS 捷聯(lián)導航系統(tǒng)2獲取地面光端機的位置、姿態(tài)和速度信息，將這些信息傳送給計算機1，并 通過地面數(shù)傳電臺3將這些信息傳送給空中光端機控制系統(tǒng)。地面數(shù)傳電臺3接收空中光 端機發(fā)送的空中光端機的位置、姿態(tài)和速度信息，并將這些信息傳送給計算機1。在整個試 驗過程中，地面GPS/INS捷聯(lián)導航系統(tǒng)2和地面數(shù)傳電臺3始終保持工作，計算機1通過 地面數(shù)傳電臺3向空中光端機控制系統(tǒng)發(fā)送的信息包詳細定義如表1所示，計算機1通過 地面數(shù)傳電臺3向空中光端機控制系統(tǒng)接收的信息包詳細定義如表2所示。
[0012] 表1計算機1通過地面數(shù)傳電臺3向空中光端機控制系統(tǒng)發(fā)送的信息包詳細定義
表2計算機1通過地面數(shù)傳電臺3從空中光