[发明专利]大范围多节点同时接收的双向自由空间激光通信网络系统

说明书

本发明公开了一种大范围多节点同时接收的双向自由空间激光通信网络系统。每个节点处设收发终端，多个节点之间设中心路由节点，中心路由节点连接各个收发终端；中心路由节点包括外转盘、中心处理器、内转盘和波分解复用器；外转盘的外端口对准各个节点的收发终端，各个外端口经信号传输处理组件连接中心处理器；内转盘上布置波分解复用器，中心处理器和电机连接并控制电机运行带动内转盘旋转，实现将波分解复用器的输入出端对准外转盘上的外端口。本发明在实现长距离、低功耗、多点多信号的同时自由空间激光传输的同时，解决了以往方案中收发终端无法自由切换的技术难题，构建了可双向传输信息的星形网络，对现代空间激光通信组网具有重要意义。

技术领域

本发明涉及自由空间激光通信技术，尤其是涉及了一种大范围多节点可同时接收的双向空间激光通信网络系统。

背景技术

自由空间激光通信是当今一种新兴的通信技术，以激光作为载体，在大气或真空中传递数据信息，兼具光纤通信和微波通信的优势，是一种高速、便捷、安全、组网灵活的现代通信技术。随着科技发展，人类空间活动逐渐增多，卫星-卫星间及卫星-地面间的通信数据量逐年增大，所需覆盖范围也越来越广，大量科学数据都需要依靠大容量、高速率、长距离的空间信息传输技术来实现，在此背景下，自由空间激光通信逐渐在导航定位、航空运输、航天测控，甚至是对地观测和深空探测等方面，展露出巨大的应用潜力。

目前的多点间空间通信网络仍主要采用微波的方式，在载波频率的限制下，其传输速率从原理上最多只能达到百Mb/s量级。相比之下，自由空间激光通信既采用空间的通信方式，自由灵活，又利用激光作为载波，保证大通信容量、高速传输，是进行空间高速率多点间通信组网的绝佳选择。

目前国内外尚未见到系统可行的空间激光通信网络方案报道，一些单点到多点的自由空间激光通信系统方案被相继提出，如2013年Abisayo O.Aladeloba等提出一种适用于接入网的波分复用一点对多点FSO网络结构、2016年姜会林课题组提出以新型光学天线搭建一点对多点同时空间激光通信系统的方案，2017年Stephen G.Lambert的一项专利中提到了弯管式链路搭建的组网方案等等，这些组网方案节点的移动性灵活性不高，且设计复杂成本昂贵，搭建链路的可行性还存在疑问。因此，本发明基于波分解复用中心路由节点技术，提出一种大范围多节点可同时接收的双向空间激光通信网络系统，该方案解决了单点到多点通信中传输链路不可逆的问题，具有终端移动性高、可灵活切换传输信道、节点设计简单明了和通信覆盖范围大幅扩大等优点，可以满足空间激光多点间灵活通信的需要。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种大范围多节点同时接收的双向自由空间激光通信网络系统，采用星形连接，实现一点向多点同时传输信息的目的，并支持双向收发。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括收发终端和中心路由节点，在每个节点处设置收发终端，多个节点之间设置中心路由节点，通过中心路由节点连接各个收发终端；所述的中心路由节点包括外转盘、中心处理器、内转盘和波分解复用器；外转盘上设有N个外端口，N个外端口沿外转盘周向等间隔均布布置在外转盘的外周面，各个外端口分别对准各个节点的收发终端，各个外端口经各自的信号传输处理组件连接到中心处理器；内转盘上布置有一个1×(N-1)的波分解复用器，波分解复用器的一个输入端和(N-1)个输出端沿内转盘周向等间隔均布布置在内转盘外周面上；内转盘底部与电机的输出轴连接，中心处理器和电机连接并控制电机运行带动内转盘旋转，实现将波分解复用器的输入端和输出端对准所需要对准的外转盘上的外端口。

所述外转盘和内转盘同轴心布置。

所述的外端口接收从收发终端发射出的光束或者发射出光束到收发终端。

所述的外端口作为接收端，接收从收发终端发射出的光束，经膜系波分解复用器分束后入射到波分解复用器，通过波分解复用器分路后再分别进入其余各个膜系波分解复用器，再传输到其余各个收发终端。