国外空间激光通信技术的发展现状与趋势

为了满足日益增长的大数据量、高速数据传输速率的需求，NASA、ESA、JAXA等航天机构正在开启空间激光通信技术的时代。各国纷纷在GEO-LEO、LEO-LEO、LEO-地面，以及地-月等不同轨道验证了激光通信终端的在轨性能。介绍了国外开展的激光通信技术演示验证试验情况，重点介绍了以月球激光通信演示验证试验（LLCD）为代表的深空激光通信技术，以及以半导体星间链路为代表的星间激光通信技术。通过阐述国外激光通信技术的发展现状，分析了激光通信技术的未来发展趋势。期望通过该技术的研究，对我国激光通信技术的发展提供参考借鉴。     

我国民航进入卫星宽带上网1．O时代

一直以来,卫星通信始终在“夹缝中求生存”。自20世纪90年代,地面通信快速发展,以低廉的价格、迅猛的发展和良好的用户体验不断挤占卫星通信卫星的生存空间,有限的用户群一直是制约卫星通信发展的瓶颈。然而。飞机空中上网却始终是块没开发的“处女地”。随着互联网普及率越来越高。人们对飞行途中上网、通信的需求越来越强烈。而卫星通信系统现在正以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,在民航通信领域发挥着越来越关键的作用。     

基于节点连通度的水下通信系统生存性研究

在水下通信系统中，仅仅考虑节点的强度来描述水下通信系统中各个节点的重要性是片面的，为了更好地对水下通信系统的节点重要性进行评估，提出了节点连通度这一指标对水下通信系统进行描述。对节点连通度的定义和方法进行了说明，并对水下通信系统节点重要性和失效方式进行了计算推导，得到水下通信系统节点信息被获取的概率的计算方法。通过对一个水下通信模型进行仿真，验证了节点连通度指标可以描述水下通信系统的生存性。      

有向通信拓扑和时延条件下的无人机集群时变编队控制

针对无人机（UAV）集群在有向通信拓扑和存在通信时延条件下的时变编队控制问题进行了研究。建立了无人机集群二阶离散时间系统模型，基于无人机自身实时信息和相邻无人机带通信时延的状态信息，设计了分布式编队控制协议。通过理论分析，得到了无人机集群能够实现时变编队的充要条件，给出了可行的期望编队的表达式。在集群通信拓扑有生成树的条件下，分析了控制协议中待定参数和状态更新周期满足的耦合约束条件，并给出了参数设计的流程。仿真结果表明:即使在较大的通信时延下，所设计的控制协议也能实现无人机集群时变编队控制，验证了理论分析的正确性和有效性。      

深空激光通信进展及应用研究

深空激光通信是实现深空高速通信的主要手段之一。对国外深空激光通信的发展现状进行了综述,总结了深空激光通信技术发展的若干启示,给出了深空激光通信的典型应用,分析了深空激光通信涉及的主要关键技术,以期为我国深空激光通信的发展提供一定的参考和借鉴。     

空间光通信综述(上)

1 光通信的优势 □□光通信包括有线光通信和无线光通信两个重要分支。有线光通信即光纤通信，是以光纤为传输信道的通信方式，目前已经发展十分成熟了。无线光通信系统是以光为载波，自由空间或大气为传输信道的通信方式，它可以建立空－空、空－地、地－地、飞机－飞机、飞机－地面基站间等完整的立体通信网络体系。无线光通信的基本原理为：信息电信号通过调制加载在光上，通信的双端通过初定位和调整，再经过光束的捕获－对准－跟踪（APT）建立起光通信的链路，然后再通过光在真空或大气信道中传输信息。 天线激光通信采用的波长可从…     

航空电子限时令牌太赫兹互连的实时性能分析

在航空电子设备内部采用太赫兹通信技术实现cm级的板间或芯片互连可以减少引脚和接插件，缩小电子设备的体积，并降低维护成本。针对采用全向天线收发和开关键控（OOK）调制的近距离太赫兹通信网络，通过考虑分子吸收噪声和损耗的点到点通信链路分析，给出太赫兹信道容量计算结果；结合节点间的限时令牌多路访问协议，依据信道容量采用服务曲线模型进行最坏情况下总流量分析（TFA）和隔离流量分析（SFA）；充分考虑概率保证下应用层通信任务的突发度，得到限时令牌太赫兹互连的实时性能分析方法。案例研究表明：相较于时分多址（TDMA）方式，基于限时令牌协议的无冲突多路访问机制可以适应物理层容量和应用层负载的随机变化，保证了更小的延迟，有利于实现航空电子芯片间和板间的太赫兹互连组网和实时通信。     

基于包应用标准的紫外极光成像仪通信控制系统的设计与实现

在中国传统航天器中，通信系统格式通常各不相同。随着载荷越来越复杂，通信系统的格式往往需要重建，而且由于缺乏灵活性，会产生许多限制。对于SMILE卫星中的紫外极光成像仪（UVI）工程任务, 为与国际对接，提高数据处理的效率，设计实现了基于遥控遥测包应用标准（PUS）的通信与控制系统，根据通信与控制系统的构成及工作原理，PUS业务的选择和实现，对通信功能进行设计，按照PUS标准完成遥测遥控功能，并基于PUS业务提出故障诊断和处理方法。通过对系统进行集成测试，结果表明电控箱通信与控制系统工作稳定，能够完成指令处理、科学数据接收存储、故障诊断以及多种数据包发送，满足任务需求。      

高速公路收费系统通信服务器的设计与实现

高速公路收费系统通信服务器是高速公路收费系统数据传输的枢纽.重点介绍了高速公路收费系统通信服务器软件的设计、实现方法和特点.通信服务器使用按优先级分发报文的通信协议,支持多用户的并发通信.为了实现数据共享的集中控制,通信服务器采用客户/服务器的模式.使用多线程的编程技术,满足了对通信服务器实时性的要求.目前,该软件已通过了验收,在广深高速公路上运行良好.      

“国际移动卫星”系统及其最新发展

人类通信的终极理想是个人通信，即任何人在任何时间、任何地方与其他人以任意方式的通信。因为地面通信的覆盖面积受限，所以卫星通信将在个人通信中扮演着不可替代的角色。为了实现包括海洋在内的更大范围的通信，人类已经构建了若干个全球移动卫星通信系统。在这些卫星通信系统中，国际移动卫星公司所拥有的“国际移动卫星”（Inmarsat）系统是提供服务最早、     

古往今来话通信

人类在发展过程中，随着活动领域的扩大和协作交往的增加，通信成为日常生活的需要。而生活素质的不断提高，又促使通信手段的不断发展，但通信的本质—传递语言和文字—不变。在通信手段中，对“波的利用似乎也是永恒的。     

复杂深空通信网络的LTP传递时延建模及验证

针对简化场景下建立的LTP（Licklider Transmission Protocol）传递时延模型无法直接应用于复杂场景的问题，提出了一种复杂深空通信网络的LTP传递时延理论模型。已有研究多关注于一到两跳的简化场景或 bundle 保管开启状态下多跳场景数据传输模型的建立，然而其结果在复杂深空通信网络中，对于在 bundle 保管关闭状态下的深空通信并不适用。本文对LTP在复杂深空通信网络中的传输机制进行了分析，基于此分析对LTP在复杂深空通信网络中的传递时延进行了理论建模，搭建了仿真验证平台，仿真分析了模型的正确性及优势。结果表明，该模型计算结果与实验结果较为吻合，相比基于简化场景建立的理论模型，本文所提出的模型更加适用于复杂深空通信网络。      

基于低轨稀疏星座的蓝绿激光对潜定位研究

潜艇只在必要时刻才浮出水面，对实时通信和导航定位造成极大制约。蓝绿激光具有深水穿透性高、衰减系数低等优势，已在机载和星载平台对潜艇通信中得到验证。借鉴GNSS导航信号产生原理，结合蓝绿激光通信测距一体化与低轨卫星自身精密定轨，提出了基于蓝绿激光通信的低轨卫星对潜定位算法。通过在激光通信中增加载波相位调制，实现潜艇激光接收器的伪距测量，联合其高程测量信息实现水下定位。以一带一路海域，特别是中国南海区域为服务对象，优化星座参数设计了3颗卫星组成的低轨稀疏星座。潜艇在星座覆盖区域内保持静态，间隔1~3min完成至少两次通信测距和导航电文接收，联合两组观测数据、精密星历及高程测量信息进行定位解算。仿真结果显示，在卫星过境期间，考虑卫星定轨精度，激光在空气、水下传播误差等因素，潜艇可在水下实现X、Z方向定位误差优于100m，Y方向误差约100~150m的高精度定位，对提升潜艇的战场作战能力具有意义。     

法国将制造小型通信试验卫星

法国邮电工业部和对外贸易部部长热拉尔·隆盖，在一次签《ＡＩＲ＆ＣＯＳＭＯＳ》杂志记者问时宣布了一项试验通信卫星计划。在空间经费紧张，且已确定了以欧洲空间计划为主的情况下，法国仍准备抽出２５亿～２８亿法郎来研制一颗小型通信卫星。１９９８年用阿里安火箭发射。面对美国和日本等众多大型企业的竞争，迅速开展这样的技术计划，使法国工业能在平台和通信有效载荷方面有所发展是很有必要的。在各类空间通信任务中，优先发展地球同步轨道通信试验，这在一个长时期内，对法国工业非常重要。在低轨道的无线电信息传输卫星方面，法国…     

洛马公司的天基红外系统-高轨卫星的研制取得重大进展

该公司已经完成并交付了一个复杂的、高性能通信子系统，该子系统是天基红外系统-高轨卫星星座首颗地球静止轨道卫星红外载荷的组成部分，这在该项目上具有重大里程碑意义。这个通信子系统将在“天基红外系统”中发挥重要作用，它能够从红外载荷向作战人员提供抗干扰、生存力强的通信，提供覆盖全球的导弹发射探测和防御数据。这个子系统还能通过与地面站的持续交互通信对卫星提供安全的指挥与控制。     

空间光通信综述(下)

2.2 国内技术动态 □□国内卫星激光通信的研究相对起步较晚。但在国家大力发展空间技术这一大背景下，国内的许多高校和科研单位对卫星激光通信技术和系统进行了深入的研究，在系统设计和关键技术研究上取得了丰硕的成果。在国内，从事空间光通信研究的单位主要是以电子科技大学（位于成都）为代表的一些高校和航天科技集团所属研究院、所，以及中国科学院等研究机构。最具代表性的单位是电子科技大学物理电子学院所属的激光通信实验室。近几年来北京大学、哈尔滨工业大学等单位也开展了这方面的工作。 电子科技大学是我国最早从事光通信…     

飓风过后的反思与建议

1 最大教训是不能只依赖陆基通信 □□2005年9月22日,美国联邦通信委员会主席凯文·马丁在参议院商业、科学和运输分委会作证时说,在卡特里娜飓风毁坏地面通信基础设施的情况下,卫星通信在救灾行动中发挥了重要作用.他说,此次飓风所到之处,地面电话和广播网均遭到严重破坏,只有卫星还能正常工作.卡特里娜飓风留给美国的最大教训是,不能只依靠地面通信系统.     

CC—高阶通信系统的并发演算

并发演算CC(Concurrent Calculus)是高阶并发通信系统的数学模型,它把λ-演算作为子理论并包含一阶通信系统演算CCS、活动进程演算CMP、和高阶通信系统演算CHOCS的主要特征。在CC中,通信端口可为任意表达式并且进程和通信端口都可以作为在通信中传递的一等对象(First-class Objects)。从而CC不仅可以描述一阶通信行为而且可以刻划通信网络的动态自修改行为。另外,由于CC把λ-演算和进程演算纳入同一形式系统,故CC可以作为并发函数式程序设计的核心语言和理论模型。本文首先给出CC的语法、语义和例子,然后研究CC的高阶双向模拟等价关系以及CC的代数定律。最后简单讨论了相关的工作和今后的研究方向。     

基于发布订阅的进程间通信设计与实现

航天器的每一种行为都需要多种信息的综合，这使得有效传递传感器数据成为关键问题.机器人操作系统(ROS)将基于主题的发布订阅作为内部的一种通信机制，解决消息的传递问题.由于ROS使用C++编写，无法直接应用在嵌入式平台中.本文利用C语言实现了ROS中基于发布订阅的通信机制，将信息的传递过程虚拟化成很多节点，每个节点可以选择自己感兴趣的话题成为发布端或者订阅端.发布端/订阅端并不需要知道其他节点的信息，实现功能解耦.目前，该方法在Windows平台上进行了单机和多机间的测试，通信效果良好，完成了进程间数据的传递.     

卫星间激光通信

被称为“半导体激光卫星间试验”（ＳＩＬＥＸ）的两颗卫星之间的高速数字化激光通信，将在１９９６年首次实现。此项试验的发射工作由欧空局（ＥＳＡ）负责。装在两颗卫星上的ＳＩＬＥＸ光学终端将用来论证卫星对卫星之间轨道链路的工作状态，其精度优于１微弧度。这两颗卫星是：法国的低地球轨道遥感卫星Ｓｐｏｔ－４（用阿里安－４运载火箭在１９９４年发射）；欧空局的“阿脱米斯”（Ａｒｔｅｍｉｓ）卫星──高级数据传输和执行技术服务的卫星（它将用阿里安－５运载火箭，于１９９６年发射到地球静止轨道上）。今后世界性通信网络的迫…