航天领域紫外光通信技术应用研究

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1、2014年第6期导弹与航天运载技术No．62014篁釜2三鱼塑一．MISSILESANDSPACEVEHICLESSumNo．336文章编号：1004—7182(2014)06—0031-06DOI：10．76540．issn．1004．7182．20140608航天领域紫外光通信技术应用研究彭越(北京宇航系统工程研究所，北京，100076)摘要：紫外光通信相对于传统无线通信具有保密性好、抗干扰能力强以及可超视距通信等特点，已受到广泛关注。对紫外光通信的特点和基本原理进行介绍，并给出了系统基本组成以及关键技术

2、的研究现状，最后提出了该技术在卫星通信、航天无线传感器网络以及车载短距离通信等领域的应用前景。关键词：紫外光通信；卫星通信；航天无线传感：车载通信中图分类号：TN929．1文献标识码：AResearchonUltra-violetCommunicationTechnologyforAerospaceApplicationsPengYue(BeijingInstituteofAstronauticalSystemsEngineering，Beijing，100076)Abstract：Comparingwith

3、conventionalwirelesscommunication，ultra-violet(uv)communicationfeatureswithhighsecurity,beaeranti-interferenceandover-the-horizoncapability,whichwinitbothdomesticandforeignconcern．Inthispaper,therationaleandcharacteristicsoftheUVcommunicationareintroduced,a

4、ndtheresearchprogressofsystemcompositionandkeytechniquesarealsoanalyzed．Atlast，applicationprospectsofUVcommunicationarepresentedinthefieldsofsatellitecommunication，wirelesssensornetworkandvehicle-mountedshortrangecommunication，etc．．KeyWords：Ultra-violetcomm

5、unication；Satellitecommunication；Aerospacewirelesssensor；Vehicle-mountedcommunication0前言紫外光是一种波长在10--400nm的电磁波，通常把紫外光划分为近紫外(NUV，315--400nm)、中紫外(MUV，28啦315nlll)、远紫外(FUV，200-280am)、超紫外(VUV，10--200rim)4个波段。其中波长位于200～280nln谱段的太阳辐射被大气平流层的臭氧层(10-50km)强烈吸收，在这个谱段内太

6、阳背景噪声远低于常用的红外波段、可见光波段和近紫外波段，因此紫外光波段通常被称作“日盲区”。紫外光通信是利用紫外光在大气中的散射来进行信息传输的一种通信模式，其不易被监测和截收，适用于多种近距离抗干扰通信环境，并可以跨越障碍物进行非视距通信⋯。紫外光通信作为一种特殊的保密通信手段，近年来越来越受到重视。20世纪60年代，美国海军开始关于紫外光通信关键技术和紫外光辐射的研究【2J：20世纪80年代，美国首次实现了紫外日盲型短距离通信系统，在超视距距离实现了2．4kb／s的传输速率pJ：2000年，美国GTE公司

7、研制了紫外光通信系统，可实现4．8kb／s、3km非视距通信，并装备部队；2009年，加州理工大学对紫外光散射模型及探测器、调制方式的影响进行了理论研究及试验验证14j。中国相对起步较晚，主要工作集中在紫外光信道仿真和关键技术研究。重庆大学对紫外光通信系统电路硬件方面进行设计，在紫外灯驱动设计、语音压缩和调制解调方面做了大量工作[11。l紫外光通信原理及优点紫外光通信利用中紫外波段的紫外光进行通信，紫外光在大气中传播时衰减主要由大气吸收和散射决定，主要受到大气吸收、瑞利(Rayleigh)散射和米氏(Mie)

8、散射的影响【5】，其中臭氧吸收是大气吸收的主要因素，散射主要由空气中的气溶胶浓度决定。散射传播路径可绕过人造和自然障碍物，实现视距(LOS)和非视距(NLOS)通信。发射光信号经过大气的衰减收稿日期：2013．04-23；修回日期：作者简介：彭越(1983．)。男，高级工程师，主要从事运载火箭动力测控及故障检测方面设计到达气溶胶颗粒和大气分子等散射体，各种散射体对紫光进行散射，接收端接收来自该散射体