[发明专利]一种可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用终端及方法

权利要求书

1.一种可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用终端，其特征在于，包括：控制单元、信号光源、信标光源、飞秒光梳模块、光耦合器A、光耦合器B、光电探测模块A、光电探测模块B、电放大器、电锁相环、信号调制解调模块、光射光路、指向对准系统、分光镜A、分光镜B、分光镜D、望远镜系统、反光镜C、CCD摄像头、伺服驱动；所述飞秒光梳模块产生的光梳信号经过光耦合器A分成两部分，一部分进入光电探测模块B，将光梳信号转化为电信号经过电放大器放大后进入电锁相环，在电锁相环进行锁定频率和相位后发给信号调制解调模块解算出重复频率和前后保护时间；另一部分进入光耦合器B，所述的信号光源发出连续的信号光发给信号调制解调模块，信号调制解调模块根据锁定的频率和相位在确定的时隙将光梳信号调制到连续的信号光上，再经过光耦合器B将光梳信号与信号光耦合之后，经发射光路、分光镜A、指向对准系统、分光镜D和望远镜系统发射至对端；并且，所述信标光源将产生的信标光通过分光镜D和望远镜系统发射到对端；

所述望远镜系统接收到对端发送的光梳信号，经过分光镜D、指向对准系统、分光镜A、分光镜B后进入飞秒光梳模块，在飞秒光梳模块与本地产生的光梳信号进行干涉，实现测距；以及，所述望远镜系统接收到对端发送的信号光，经过分光镜D、指向对准系统、分光镜A、分光镜B进入光电探测模块A将其转变为电信号之后，传给信号调制解调模块，由信号调制解调模块将信号解调分离出来，发送给对外收发通信接口；并且，所述望远镜系统接收到对端发送的信标光，经分光镜D、反光镜C后进入CCD摄像头进行数据采集，控制单元根据采集的数据进行残差计算得到残差控制信号并据此控制伺服驱动调整信标光指向对准对端。

2.根据权利要求1所述的可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用终端，其特征在于，所述信号光源产生的信号光和飞秒光梳模块产生的光梳信号设置为同一波段。

3.根据权利要求1所述的可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用终端，其特征在于，所述信号调制解调模块根据监测的对端发射的信号质量，调整前后保护时间间隔及控制信号发射速率。

4.根据权利要求1所述的可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用终端，其特征在于，所述信号调制解调模块还包括根据飞秒光梳模块的测距结果，调整信号光的信号发射功率。

5.一种可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用方法，其特征在于，包括以下步骤：

将通信终端和对端在星间通信或星地通信之前进行光束指向对准；

所述通信终端接收对端发来的同一波段的光梳和通信信号，经过光电转换，经过锁相环锁定频率和相位，得到用作测距的光梳信号、用作传输链路数据的通信信号及前后保护时间间隔参数；同时，将得到的光梳信号与本地光梳信号进行干涉，实现测距；

并且，判断通信终端是否使用正常通信测距策略：

若是，则进入星间正常通信测距状态：通过逐步减低信号调制速率和增加前后保护间隔时间，提升链路通信质量；同时，通过降低信号光源发射功率，降低调制信号对光梳测距的影响，提升测距稳定度；

否则，判断通信终端是否采用通信优先策略，若是，则进入星间通信优先状态：将光梳信号关闭，前后保护间隔时间降为零，通过逐步减低信号调制速率提升通信的可靠性；否则，通信终端采用测距优先策略，进入星间测距优先状态，通过降低信号光的功率，提升星间测距的稳定性。

6.根据权利要求5所述的可用于测距通信一体的光梳与信号调制复用方法，其特征在于，所述方法还包括在星间正常通信测距状态时，根据监测的对端发射的信号质量，调整前后保护时间间隔及控制信号发射速率，具体为：

初始化时将光梳信号发射功率P1和信号光源发射功率P₂设为最大；

在后续迭代调整过程中，根据测距稳定性，以信号光发射功率P2的10％的功率为步进降低信号光发射功率P2的光功率，直至功率减少到原来的30％；

当信号误码率低于10^-4时，以0.5倍的原速率降低信号发射速率，直到通信速率低于50Mb/s；

当信号速率低于50Mb/s时，且误码率也低于10^-4时，前保护时间间隔T₁和后保护时间间隔T₂以(T-T₁-T₂)×10％的步进增加，以减小通信速率，直至T₁和T₂增加了(T-T₁-T₂)×30％。