基于熱像儀的星地雙向高速激光通信大氣影響探測方法
【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方法，屬于通信系 統(tǒng)的大氣層探測技術(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，激光在大氣傳輸過程中將與運 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，對于星地鏈路通信，各種云層也將對激光產(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、云層厚度和對光的衰減量。
[0003]
[0004] ~由此可見，幾乎所有云層都分布在海拔12kmW內(nèi)，并且云層對于激光通信光束的 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， 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，需要實時 監(jiān)測大氣云層特性來判定星地激光通信可通率。傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)對可見光波段敏感，但對 紅外波段不敏感，因此在夜間對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)測大氣云層特性，只對可見光波段 敏感，但對紅外波段不敏感，使得在夜間對大氣云層特性的判斷可靠性低的問題，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方法，該探測方法 通過熱像儀控制單元、熱像儀和圖像處理單元實現(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)查詢通訊指令時，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、空域濾波、圖像增強(qiáng)、電 子放大、自動校正、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，實現(xiàn) 對大氣云層特性的探測。
[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，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 終止前與同類命令沖突，此時執(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個字節(jié)：
[0019]
[0020] 起始標(biāo)志:首字節(jié)，1個字節(jié)，用16進(jìn)制表示為F0H;
[0021] 數(shù)據(jù)長度length:第二字節(jié)，1個字節(jié)，設(shè)定數(shù)據(jù)長度length為n-2個字節(jié)；
[0022] 數(shù)據(jù):第Ξ至η個字節(jié)，n-2個字節(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] 校驗和:第n+1個字節(jié)，1個字節(jié)，用于校驗內(nèi)容為第3，4，5，……，n-1，n字節(jié)的累加 和，length個字節(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，將其相應(yīng)變?yōu)榍搔?00H、巧Η 0FH、F甜0甜來發(fā)送；
[00%]數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長度length^有效數(shù)據(jù)的數(shù)量為準(zhǔn)。
[0027] 本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明針對星地激光鏈路通信24小時全天候大氣影響特性監(jiān)測需 求，采集大氣信道數(shù)據(jù)，奠定站點切換大氣條件規(guī)范、切換策略的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。它針對高速激 光通信的1550nm波段大氣影響進(jìn)行探測。主要采用熱像儀控制單元和圖像采集/處理單元 實現(xiàn)對大氣云層的探測。本發(fā)明實現(xiàn)了星地激光鏈路通信中，對大氣云層特性的全天候監(jiān) 測。
【附圖說明】
[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方法的熱像 儀應(yīng)用流程圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明在監(jiān)測過程中的設(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。
【具體實施方式】
【具體實施方式】 [0031] 一：下面結(jié)合圖1至圖3說明本實施方式，本實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方法，該探測方法通過熱像儀控制單元、熱像儀 和圖像處理單元實現(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)查詢通訊指令時，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、空域濾波、圖像增強(qiáng)、電 子放大、自動校正、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，實現(xiàn) 對大氣云層特性的探測。
[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，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 終止前與同類命令沖突，此時執(zhí)行最新的指令