空地动态激光通信地面遥控与监视系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及空地动态激光通信地面遥控与监视系统，属于空间激光通信技术领 域。
【背景技术】
[0002] 随着信息时代的到来，社会各方面的发展和应用的新需求迫使通信技术向多方 式、多频段、多领域和综合化的方向发展。由于空间激光通信具有独特的技术优势和极好的 应用发展前景，因此，世界主要的政治、经济和军事大国均高度重视并大力开展该领域的研 宄。为了应对众多飞行器大量数据通信的需求，空地激光通信逐渐显示出其重要性而受到 关注。
[0003] 目前，空地激光通信已有研宄包括不同条件下探测器的选取、平台振动对APT系 统的影响及抑制措施、大气信道的仿真研宄、背景光对探测器和通信系统的影响、平台振动 和运动、大气信道和背景光对捕获系统的影响等，有报道的国外以空中平台为核心的光通 信试验如下表所示。
[0004] 对于空地激光通信，为了进行快速高概率的捕获、高精度的动态跟踪和高速率的 数据传输，需要空地激光通信系统各个工作单元协同工作。空中通信终端的搭载平台分为 载人平台和无人平台，对于载人平台由于空间有限，或考虑试验人员的安全，一般情况下不 会准许试验人员在空中搭载平台内直接操作通信终端；对于无人平台，试验人员不准许搭 乘，因此，需要远程遥控空中通信终端的各个工作单元，并监视空中通信终端的工作状态。 为了提高空地激光通信设备和试验人员的安全性，本发明提供了一套空地动态激光通信地 面遥控与监控系统，该系统通过多个串口和多种通信协议，控制并监视地面光端机的各个 工作单元，同时还可以通过数传电台远程遥控并监视空中光端机的各个工作单元，拓展了 空地激光通信的应用范围，降低了试验的危险性。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种空地动态激光通信地面遥控与监视系统，其是在空地 激光通信系统中，为了控制与监视地面光端机的各个工作单元，同时遥控与监视空中光端 机的各个工作单元，以确保可以进行快速高概率的捕获、高精度的动态跟踪和高速率的数 据传输。
[0006] 本发明的技术方案是这样实现的：空地动态激光通信地面遥控与监视系统，由计 算机、地面GPS/INS捷联导航系统、地面数传电台、电源组成；其特征在于：计算机由PC104 模块、扩展串口卡、电子硬盘、显示器、键盘、鼠标组成，扩展串口卡通过插针与PC104模 块连接，扩展串口卡通过电缆分别与第一串口、第二串口、第三串口、第四串口连接，电子 硬盘、显示器、键盘和鼠标都通过电缆与PC104模块连接，电子硬盘中安装有Microsoft Window XP Professional版本2002 Service Pack3操作系统和遥控与监视程序；地面 GPS/INS捷联导航系统、地面数传电台、PC104模块和显示器都通过电缆与电源连接；计算 机中的第一串口通过DB9串口线与地面粗跟踪控制工作单元连接，通信协议采用RS422 ;计 算机中的第二串口通过DB9串口线与内部总线相连，通信协议采用RS485 ;计算机中的第三 串口和第四串口分别通过DB9串口线与地面GPS/INS捷联导航系统和地面数传电台连接， 通信协议都采用RS232。
[0007] 其具体的实现步骤如下： 1、 空地动态激光通信系统的各工作单元分别通电自检，进入工作状态；地面GPS/INS 捷联导航系统获取地面光端机的位置、姿态和速度信息，将这些信息传送给计算机，并通过 地面数传电台将这些信息传送给空中光端机控制系统。地面数传电台接收空中光端机发送 的空中光端机的位置、姿态和速度信息，并将这些信息传送给计算机。在整个试验过程中， 地面GPS/INS捷联导航系统和地面数传电台始终保持工作； 2、 计算机通过第二串口控制地面激光发射工作单元，发射地面粗信标光，并获取地面 激光发射工作单元的工作状态； 3、 计算机通过第一串口控制地面粗跟踪控制工作单元进行随动指向，并获取地面粗跟 踪控制工作单元的工作状态； 4、 计算机通过第四串口遥控空中光端机进行随动指向，并获取空中光端机的工作状 态； 5、 如果地面粗信标光处于发射状态，且地面光端机和空中光端机都处于随动指向状 态，计算机通过第四串口遥控空中光端机进行扫描捕获，并获取空中光端机的工作状态； 6、 如果空中光端机成功捕获地面粗信标光，计算机通过第四串口遥控空中光端机向地 面光端机发射空中粗信标光，并获取空中光端机工作状态； 7、 如果空中粗信标光处于发射状态，计算机通过第一串口控制地面粗跟踪控制工作单 元扫描捕获，并获取地面粗跟踪控制工作单元的工作状态； 8、 如果地面光端机成功捕获空中粗信标光，计算机通过第二串口控制地面激光发射工 作单元切换到地面精信标光，并获取地面激光发射工作单元的工作状态；通过第四串口遥 控空中光端机切换到空中精信标光，并获取空中光端机工作状态； 9、 如果地面激光发射工作单元成功切换到地面精信标光，计算机通过第四串口遥控空 中光端机启动空中精跟踪，并获取空中光端机工作状态；如果空中光端机成功切换到空中 精信标光，计算机通过第二串口控制地面光端机启动地面精跟踪，并获取地面光端机工作 状态； 10、 如果空中光端机和地面光端机都处于稳定精跟踪状态，计算机通过第四串口遥控 空中光端机发射空中通信光并设置通信速率，同时获取空中光端机工作状态；计算机通过 第二串口控制地面光端机发射地面通信光并设置通信速率，同时获取地面光端机工作状 态； 11、 如果空中通信光处于发射状态，计算机通过第二串口启动地面接收工作单元，并获 取地面接收工作单元的工作状态；如果地面通信光处于发射状态，计算机通过第四串口遥 控空中光端机启动空中接收工作单元，并获取空中接收工作单元的工作状态； 12、 根据地面光端机的工作状态，计算机通过第四串口遥控调节空中通信光的功率和 通信速率；根据空中光端机的工作状态，计算机通过第二串口控制调节地面通信光的功率 和通信速率； 13、 如果空地激光通信试验结束，计算机通过第二串口控制地面光端机关闭地面接收 单元，并获取地面光端机工作状态；通过第四串口遥控空中光端机关闭空中接收单元，并获 取空中光端机工作状态； 14、 如果地面接收工作单元处于关闭状态，计算机通过第四串口遥控空中光端机关闭 空中通信光，并获取空中光端机工作状态；如果空中接收工作单元处于关闭状态，计算机通 过第二串口控制地面光端机关闭地面通信光，并获取地面光端机工作状态； 15、 如果地面通信光处于关闭状态，计算机通过第四串口遥控空中光端机停止空中精 跟踪，并获取空中光端机工作状态；如果空中通信光处于关闭状态，计算机通过第二串口控 制地面光端机停止地面精跟踪，并获取地面光端机工作状态； 16、 如果地面精跟踪处于停止状态，计算机通过第四串口遥控空中光端机随动指向，并 获取空中光端机工作状态；如果空中精跟踪被处于停止状态，计算机通过第一串口控制地 面粗跟踪控制工作单元进行随动指向，并获取地面光端机工作状态； 17、 如果地面光端机处于随动指向状态，计算机通过第四串口遥控空中光端机关闭空 中精信标光，并获取空中光端机工作状态；如果空中光端机处于随动指向状态，计算机通过 第二串口控制地面光端机关闭地面精信标光，并获取地面光端机工作状态； 通过以上步骤可以进行空地动态激光通信试验。
[0008] 本发明的积极效果是该系统通过4个串口和3种通信协议，不仅可以控制与监视 地面光端机的各个工作单元，同时还可以通过数传电台远程遥控与监视空中光端机的各个 工作单元，以确保可以进行快速高概率的捕获、高精度的动态跟踪和高速率的数据传输。由 于该系统可以远程遥控并监视空中光端机，因此，空地动态激光通信系统中的空中光端机 搭载在无人机或无人飞艇上，也可以安全、高效地进行空地激光通信试验，拓展了空地激光 通信的应用范围，降低了试验的危险性。
【附图说明】
[0009] 图1是空地动态激光通信地面遥控与监视系统所需设备构成图。其中为计算 机，2为地面GPS/INS捷联导航系统，3为地面数传电台，4为电源，5为PC104模块，6为扩展 串口卡，7为电子硬盘，8为显示器、9为键盘，10为鼠标，11为第一串口，12为第二串口，13 为第三串口 13，14为第四串口。
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图对本发明做进一步的描述：如图1所示，空地动态激光通信地面遥 控与监视系统，由计算机1、地面GPS/INS捷联导航系统2、地面数传电台3、电源4组成；其 特征在于：计算机1由PC104模块5、扩展串口卡6、电子硬盘7、显示器8、键盘9、鼠标10 组成，扩展串口卡6通过插针与PC104模块5连接，扩展串口卡6通过电缆分别与第一串口 11、第二串口 12、第三串口 13、第四串口 14连接，电子硬盘7、显示器8、键盘9和鼠标10都 通过电缆与PC104模块5连接，电子硬盘7中安装有Microsoft Window XP Professional 版本2002 Service Pack3操作系统和遥控与监视程序；地面GPS/INS捷联导航系统2、地面 数传电台3、PC104模块5和显示器8都通过电缆与电源4连接；计算机1中的第一串口 11 通过DB9串口线与地面粗跟踪控制工作单元连接，通信协议采用RS422 ;计算机1中的第二 串口 12通过DB9串口线与内部总线相连，通信协议采用RS485 ;计算机1中的第三串口 13 和第四串口 14分别通过DB9串口线与地面GPS/INS捷联导航系统2和地面数传电台3连 接，通信协议都采用RS232。
[0011] 其具体的实现步骤如下： 1、空地动态激光通信系统的各工作单元分别通电自检，进入工作状态；地面GPS/INS 捷联导航系统2获取地面光端机的位置、姿态和速度信息，将这些信息传送给计算机1，并 通过地面数传电台3将这些信息传送给空中光端机控制系统。地面数传电台3接收空中光 端机发送的空中光端机的位置、姿态和速度信息，并将这些信息传送给计算机1。在整个试 验过程中，地面GPS/INS捷联导航系统2和地面数传电台3始终保持工作，计算机1通过 地面数传电台3向空中光端机控制系统发送的信息包详细定义如表1所示，计算机1通过 地面数传电台3向空中光端机控制系统接收的信息包详细定义如表2所示。
[0012] 表1计算机1通过地面数传电台3向空中光端机控制系统发送的信息包详细定义
表2计算机1通过地面数传电台3从空中光