[发明专利]一种基于量子加密的自由空间激光通信系统

权利要求书

1.一种基于量子加密的自由空间激光通信系统，其特征在于包括：接收模块(101)、数据解密模块(102)、计算机模块(103)、量子密钥终端(104)、数据加密模块(105)、发射模块(106)、瞄准机制(107)；用于两个活动的或固定的通信节点之间进行双向通信，并能实现通信信号的量子加密和量子解密；多个通信节点能够互相通信自由组成通信网络；

所述接收模块(101)，为激光感知器件，用于捕获发射方通信节点的激光信号和通信请求信号，由光电探测器筛选所获取承载目标信息的激光信号，并由放大器进行信号放大处理，由脉码调制解调器进行解调，将模拟信号转换为数字信号；

所述数据解密模块(102)，与接收模块(101)以及量子密钥终端(104)相连，数据解密模块(102)从量子密钥终端(104)获取相应量子密钥，并对接收模块(101)传输过来的加密的数字信号进行解密处理，将密文还原成原文；

所述计算机模块(103)，与数据解密模块(102)和数据加密模块(105)相连，用于响应激光通信请求，完成通信节点的灵活组网和拓扑优化，并处理从数据解密模块(102)所获取的经解密的数据，以及使用数据加密模块(105)完成发射数据的数据加密和通信准备；

所述量子密钥终端(104)，与数据解密模块(102)和数据加密模块(105)相连，能够进行量子纠缠操作，与对方通信节点通过量子信道通信，以获取用于加密解密的量子密钥，以便完成接收数据的解密或发射数据的加密；

所述数据加密模块(105)，与量子密钥终端(104)及计算机模块(103)相连，用于数据加密，当需要发射数据时，从计算机模块(103)接收需发射的数据，采用量子密钥终端(104)所获取的量子密钥，对从计算机模块(103)获取的通信数据进行量子加密，将明文转换为密文；

所述发射模块(106)，与数据加密模块(105)相连，用于将需要发射的数据通过激光方式发射给接收方通信节点，将量子加密后数字信号通过脉码解调器进行解调和必要的信号放大，转换为模拟信号，由激光器将模拟激光信号发射给接收方；能够同时产生多个不同波长的激光信号，以实现波分复用或密集波分复用；

该系统还包括瞄准机制(107)，同时控制发射模块(106)和接收模块(101)的方位角，用于通信双方激光接收模块(101)和发射模块(106)的对准，经计算机模块(103)响应通信请求，确定通信双方目标的坐标和方位，瞄准机制(107)根据通信双方的坐标和方位信息，精确调整发射模块(106)的激光器发射角度和接收模块(101)的角度；

所述瞄准机制(107)，用于对准通信双方的发射模块(106)和接收模块(101)，瞄准机制(107)由四个部分组成，即：光学天线伺服平台，误差检测处理器，信标信号产生器及信标光源，和控制计算机；

光学天线伺服平台，用于使输出的机械位移或转角准确地跟踪输入地位移或转角；

信标信号产生器及信标光源，用于产生信标信号，经过二次变频输出中频信号供给在光学天线伺服平台和控制计算机使用；

误差检测处理器，能够计算激光瞄准的方位和信标数据，得到瞄准误差；

控制计算机，能够根据误差检测处理器计算出的瞄准误差，计算产生控制逻辑信号驱动马达带动发射模块(106)和接收模块(101)旋转，光学天线伺服平台根据此驱动电压的大小来决定天线转动方向，保证激光天线精确地指向通信对方。

2.根据权利要求1所述一种基于量子加密的自由空间激光通信系统，其特征在于：所述计算机模块(103)，能够响应和记录通信节点信息，并建立本次通信的路由表；在多节点通信时计算网络的拓扑连接和路由，形成自组织网络，并将自由加入的通信节点加入路由表，并将自由离开的通信节点从路由表中删除；通过计算机的路由选择算法计算最佳路径，找出下一级的发送节点或网关地址，自动更新路由信息和通信节点信息；能够在复杂的地形或障碍物环境中，或密云、雨雪气象条件下，优化网络拓扑结构，实现激光通信的曲线传输和断点续传，以便通信信号绕过障碍物、复杂区域或不良气象区域；当网络中的通信节点被攻击或失效时，能够通过计算选择其他通信节点完成通信数据的续传。