[发明专利]一种星地激光通信的控制方法和设备

说明书

本发明公开了一种星地激光通信的控制方法和设备，卫星中设置有数据包缓存区和物理帧缓存区，该方法包括：按预设数据传输速率依次将物理帧缓存区中的各物理帧作为下行物理帧进行光调制输出，并经星地下行链路发送到地面站；当从星地上行链路接收到地面站发送的上行物理帧且在上行物理帧中检测到下行帧序号时，在物理帧缓存区中删除与下行帧序号对应的目标物理帧，并触发生成物理帧请求；基于物理帧请求从数据包缓存区获取目标有效载荷数据；根据目标有效载荷数据生成带有新帧序号的新物理帧，并将新物理帧存入物理帧缓存区中目标物理帧的存储空间，从而提高了星地激光通信中数据传输的可靠性和效率。

技术领域

本申请涉及星地激光通信技术领域，更具体地，涉及一种星地激光通信的控制方法和设备。

背景技术

随着遥感技术的快速发展，卫星载荷数量及载荷的分辨率大幅提高，其产生的数据量呈几何级增长，因而对高速星地数据传输的需求日益迫切。目前，基于微波的星地数传受限于频段带宽和数传终端的功耗、体积、重量、散热等限制，无论是采用ka等频率更高的微波频段还是采用高阶调制、VCM等调制技术都难以满足海量数据的高速下传需求。此外，由于国际形式的不确定因素较多和境外数据回传困难等问题，短期内也难以通过境外站的建设来满足卫星数据的数传需求。因此，卫星对数据高速传输的需求与现有系统星地数传能力的矛盾日益突出。星地激光通信可以突破微波数据传输的诸多问题，具有可用带宽大、效费比高，平台负载小、保密性好等优点，越来越多的卫星选择激光通信进行星地高速数传，可以预见，星地激光通信将是未来星地高速数传的重要方式。

在星地激光通信中，近地面区域的非均匀大气层是激光通信信道的重要组成部分。激光在大气中传输会不可避免的受到大气的影响，这种影响主要包括衰减效应和湍流效应。激光在大气中传输时会与大气分子、气溶胶和水蒸气等粒子相互作用，这种相互作用会直接导致光波前畸变，接收光功率出现起伏和衰减，从而恶化通信系统性能。大气的湍流效应会引起光束漂移、光束扩展和光强闪烁等现象。由于大气层是实时动态变化的，其引起的大气折射率随机起伏变化，这种湍流效应进一步改变光束光场的随机变化，宏观上表现为光场空间相干性退化、光束漂移起伏、到达角起伏；大气信道中的气溶胶对激光传输的吸收和散射作用以及大气湍流导致信号光的强度闪烁，都将严重降低信号光功率，导致接收端信号光的光束质量变差，接收信号信噪比降低，从而降低星地激光通信系统的通信性能和通信链路的可靠性。除了雨、云、雾等极端天气条件，天气条件较好情况下的大气湍流、大气散射、大气吸收都会对星地激光光束质量造成影响，从而影响星地激光通信。

然而，现有星地激光通信研究主要集中在快速捕获、稳定建链、高精度跟踪和自适应光学校正等关键技术的攻关和演示验证，而对数据传输层次的研究和验证较少。

因此，如何提高星地激光通信中数据传输的可靠性和效率，是目前有待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种星地激光通信的控制方法，用以提高星地激光通信中数据传输的可靠性和效率，该方法应用于设置有用于缓存卫星有效载荷数据包的数据包缓存区和用于缓存物理帧的物理帧缓存区的卫星中，包括：

按预设数据传输速率依次将所述物理帧缓存区中的各物理帧作为下行物理帧进行光调制输出，并经星地下行链路发送到地面站；

当从星地上行链路接收到地面站发送的上行物理帧且在所述上行物理帧中检测到下行帧序号时，在所述物理帧缓存区中删除与所述下行帧序号对应的目标物理帧，并触发生成物理帧请求；

基于所述物理帧请求从所述数据包缓存区获取目标有效载荷数据；

根据所述目标有效载荷数据生成带有新帧序号的新物理帧，并将所述新物理帧存入所述物理帧缓存区中所述目标物理帧的存储空间；

其中，所述物理帧中包括帧序号，所述下行帧序号是地面站确认有效接收所述下行物理帧后从所述下行物理帧提取的。