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超高速星载可见光激光通信技术研究(特邀)

激光与光电子学进展 2024年第7期61卷 30-36页

作者：迟楠林显浩罗志腾徐增熠陈慧贺志学余少华复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海200433 鹏城实验室广东深圳518055 上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心上海200433 上海市低轨卫星通信技术协同创新中心上海200433

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源,传输速率高,保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离... 详细信息

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源,传输速率高,保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统,复用29个可见光波长,采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法,达到了418.3 Gbit/s的总传输数据。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题,该系统采用了数字预均衡技术,根据该系统的信号特点,设计了相应的佐贝尔网络,通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明,数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。

关键词：波分复用激光通信可见光通信卫星通信

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超高速星载可见光激光通信技术研究

激光与光电子学进展 2024年

作者：迟楠林显浩罗志腾徐增熠陈慧贺志学余少华上海市低轨卫星通信技术协同创新中心鹏城实验室复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高，抗辐照能力强，激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离通... 详细信息

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高，抗辐照能力强，激光束散角小,有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。在本文，我们实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统，复用29个可见光波长，采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法，达到了418.3Gbps的总传输数据。据我们所知，这是迄今为止最高的波分复用可见光激光通信速率。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题，该系统采用了数字预均衡技术，根据该系统的信号特点，设计了相应的佐贝尔网络，通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明，数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。

关键词：波分复用激光通信可见光通信卫星通信

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超高速星载可见光激光通信技术研究（特邀）

激光与光电子学进展 2024年第7期 38-44页

作者：迟楠林显浩罗志腾徐增熠陈慧贺志学余少华复旦大学信息学院电磁波信息科学教育部重点实验室上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心上海市低轨卫星通信技术协同创新中心鹏城实验室

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小，有望应用于星间大容量长距... 详细信息

可见光通信因其显著优势逐渐成为星间通信的研究热点。可见光通信能够提供丰富且无需授权的频谱资源，传输速率高，保密性强以及抗电磁干扰等。可见光激光通信器件发射功率较高、抗辐照能力强、激光束散角小，有望应用于星间大容量长距离通信链路传输。实现了集成的40路波分复用可见光激光通信系统，复用29个可见光波长，采用离散多音比特加载调制和Levin-Campello算法，达到了418.3Gbit/s的总传输数据。针对可见光激光通信系统中的带宽受限和高频衰落的问题，该系统采用了数字预均衡技术，根据该系统的信号特点，设计了相应的佐贝尔网络，通过增强高频信号能量和减小低频信号能量实现整体通信性能的提升。实验表明，数字预均衡可显著提升可见光激光通信性能。该系统证明了可见光激光通信在星间大容量通信中的巨大潜力。

关键词：波分复用激光通信可见光通信卫星通信

基于BiGRU的水下可见光通信调制格式识别研究

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光通信研究 2024年

作者：高文笛汪昀楷徐迟徐增熠迟楠复旦大学通信科学与工程系电磁波信息科学教育部重点实验室上海低轨卫星通信与应用工程技术研究中心上海市低轨卫星通信技术协同创新中心

水下可见光通信（UVLC）作为替代传统声波通信的前沿技术，以其高速率、大带宽、低延迟和高安全性获得广泛关注，但同时也面临着水下信道环境复杂、信号功率衰减和光电器件的不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比和非线性... 详细信息

水下可见光通信（UVLC）作为替代传统声波通信的前沿技术，以其高速率、大带宽、低延迟和高安全性获得广泛关注，但同时也面临着水下信道环境复杂、信号功率衰减和光电器件的不理想等因素导致的非线性效应等挑战。这些低信噪比和非线性效应引起的信号劣化，会导致接收端难以正确识别并解调出原信号，但正确识别出信号调制格式才能为后续使用其他算法如非线性补偿和频率偏移补偿来提升通信性能打下基础。【目的】故本研究旨在解决UVLC系统中调制格式识别（MFR）的性能限制问题，特别关注在复杂水下环境中提高识别准确率和系统鲁棒性。【方法】针对以上问题，我们提出了一种结合双向门控循环单元（BiGRU）和坐标变换的创新MFR算法。该算法充分利用BiGRU在时序数据处理上的优势和坐标变换的高效性，有效提取信号特征，显著提高了在水下环境中的调制格式识别准确性。【结果】实验结果显示，在不同发射电压条件下，该算法对2QAM，4QAM，8QAM，8APSK，16QAM，16APSK，32QAM，32APSK，64QAM，64APSK共10种QAM和APSK信号调制格式的识别准确率均超过96%，训练速度提高了1倍，并在低信噪比和非线性失真环境下鲁棒性显著。【结论】我们提出的算法显著提升了UVLC系统在复杂水下环境中的MFR性能，具有重要的应用价值和技术创新点，为未来水下高速通信技术的发展奠定了基础。

关键词：水下可见光通信调制格式识别双向门控循环单元非线性失真信号特征提取

FY-3D MERSI-Ⅱ反射太阳波段长期响应衰减估计及订正方法

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光谱学与光谱分析 2024年第7期44卷 2045-2055页

作者：王玲胡秀清张北徐寒列何兴伟漆成莉张晓涵司一丹徐娜陈林国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 中国气象局北京100081 许健民气象卫星创新中心中国气象局北京100081 中国气象局遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室中国气象局北京100081

遥感仪器的长期辐射响应衰减估计与订正是提高卫星遥感数据稳定性和准确性的关键。利用MERSI-Ⅱ在沙漠和DCC稳定目标上空的长时间观测数据,建立仪器辐射响应与时间的函数关系模型,并通过逆方差加权平均方法融合两种稳定目标的结果,获取... 详细信息

遥感仪器的长期辐射响应衰减估计与订正是提高卫星遥感数据稳定性和准确性的关键。利用MERSI-Ⅱ在沙漠和DCC稳定目标上空的长时间观测数据,建立仪器辐射响应与时间的函数关系模型,并通过逆方差加权平均方法融合两种稳定目标的结果,获取仪器辐射响应退化量和辐射定标系数的序列估计。辐射响应衰减跟踪监测结果表明,MERSI-Ⅱ自在轨开始业务运行到2022年9月,波长小于500 nm的3个蓝光波段(通道1,通道8—9)和波长大于1000 nm的4个近红外-短波红外波段(通道5—7,通道19)存在明显衰减,年衰减率为1.47%~4.32%。L1级产品精度检验也发现,7个明显衰减通道的业务定标偏差均超过±5%,其中通道5和8偏差最大,约为-20%。应用本研究获取的辐射定标系数序列后,L1产品辐射定标精度随时间变化平稳,定标偏差维持在±3%以内,同时L2级产品精度也明显提升,表明了该研究建立的辐射衰减估计与订正方法的有效性。

关键词：反射太阳波段辐射响应衰减 MERSI-Ⅱ FY-3D 稳定目标

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基于悬置微带的Ku波段发阻滤波器设计

微波学报 2024年第04期 63-68+85页

作者：陶辉华张颖许正彬南京熊猫汉达科技有限公司卫星通信技术研究所东南大学信息科学与工程学院

针对Ku波段甚小终端卫星通信射频系统中发阻滤波器的应用需求，文中采用悬置微带线设计了一款具有陡峭截止特性的伪椭圆低通滤波器。该滤波器由多个T型结级联构成，通过优化设计T型结的结构参数可获得优异的截止特性。为了便于仿真设计... 详细信息

针对Ku波段甚小终端卫星通信射频系统中发阻滤波器的应用需求，文中采用悬置微带线设计了一款具有陡峭截止特性的伪椭圆低通滤波器。该滤波器由多个T型结级联构成，通过优化设计T型结的结构参数可获得优异的截止特性。为了便于仿真设计，文中对悬置微带T型结的结构进行了详细分析并给出了相应的等效电路模型，在此基础上给出了所提出的发阻滤波器的集总参数模型。通过该集总参数模型可获得分布电路结构的初始参数，有效提高了优化设计效率。为了验证所提出的滤波器性能，利用该结构设计了两款Ku波段发阻滤波器。测试结果表明，两款发阻滤波器的带内损耗分别小于0.3 dB和0.4 dB,带外抑制分别大于33 dB和38 dB,过渡带的衰减斜率可达120 dB/GHz。

关键词：伪椭圆滤波器悬置微带线发阻滤波器 Ku波段甚小终端

敦煌戈壁地表反射率光谱的旋翼无人机测量及定标评估

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1439-1448页

作者：张勇徐寒列张立军李元孙凌覃丹宇戎志国胡秀清陆其峰卢乃锰中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局气象卫星工程管理办公室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传... 详细信息

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传统的地表反射率光谱星地同步测量方法是基于汽车跑场观测,不仅耗费较大的人力物力、容易造成场地破坏,而且获取的测量数据缺乏区域代表性。鉴于此,自2016年起,在敦煌星地同步观测试验中以旋翼无人机低空同步测量为主,跑场测量为辅,完成从航线设计、航高选择、仪器参数配置、采样策略、航空数据处理的全链路摸底测试。多次飞行试验表明,采用多旋翼无人机低空飞行来代替汽车跑场同步测量,不仅提高了地表反射特性测量的空间一致性和代表性,还提高了地表反射率光谱的测量效率,也对宝贵的中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区地表进行了有效保护,极大的节约了人力物力成本。通过传统跑场测量和航飞测量的地表反射率光谱数据对比分析,发现多次测量数据的均值一致性较好,并且航飞测量的数据标准差更小。利用TERRA MODIS的同步观测来对无人机测量数据开展辐射定标评估,结果表明航飞数据的相对偏差均在5%以内,可以代替跑场数据完成定标,精度满足要求。随着无人机性能的进一步优化和提高,在不久的将来必将得到更加广泛和深入的应用,在外场定标试验领域也将发挥更大更重要的作用。

关键词：中国遥感卫星辐射校正场无人机地表反射率在轨绝对辐射定标星地同步观测敦煌戈壁

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单/双站辅助的干涉仪标校与选站方法

航空兵器 2024年第1期31卷 122-127页

作者：宋逸豪黄普明刘波冯雪峰李帅张千中国空间技术研究院通信与导航卫星总体部北京100094

传统的固定基线干涉仪多误差联合标校方法需要三个以上的标校站才能实现干涉仪的在轨实时标校,但是在标校站数量不足时传统方法性能将降低甚至失效。针对标校站数量不足的情况,本文提出一种固定基线干涉仪单/双站标校算法。在干涉仪与... 详细信息

传统的固定基线干涉仪多误差联合标校方法需要三个以上的标校站才能实现干涉仪的在轨实时标校,但是在标校站数量不足时传统方法性能将降低甚至失效。针对标校站数量不足的情况,本文提出一种固定基线干涉仪单/双站标校算法。在干涉仪与标校站之间存在相对运动的条件下,首先通过多次测量获得一组标校信号相位差,其次利用所得相位差列出关于干涉仪各项系统误差的方程组,最后使用Penrose逆矩阵辅助的迭代最小二乘法求解出各项系统误差值。仿真结果验证了所提算法的可行性。在此基础上,针对标校站选址对标校后干涉仪定位性能影响的问题,分解标校站选址的各项指标,通过数值仿真的方式,定性分析了标校站选址的各个参数对干涉仪定位精度的影响。分析结果表明,单站情况下位于星下点附近的标校站或双站情况下相距较远的两个标校站均能让标校后的干涉仪获得更优的定位性能。

关键词：干涉仪标校系统误差单站双站

无人机GNSS/IMU组合导航系统完好性监测方法

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航空学报 2024年第7期45卷 242-255页

作者：赵靖宋丹中国交通通信信息中心北京100011 北京航空航天大学卫星导航与移动通信融合技术实验室北京100191

针对民用无人机组合导航系统中,全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量单元(IMU)均存在故障风险的情况,提出一种兼顾GNSS和IMU故障风险的组合导航系统完好性监测方法。该方法根据故障检测结果建立完好性风险模型,设计完好性风险需求分配方... 详细信息

针对民用无人机组合导航系统中,全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量单元(IMU)均存在故障风险的情况,提出一种兼顾GNSS和IMU故障风险的组合导航系统完好性监测方法。该方法根据故障检测结果建立完好性风险模型,设计完好性风险需求分配方案并建立各故障模式的保护级反演模型,利用滤波新息表达过去历元故障偏差对定位误差的影响,解决故障起始历元和故障偏差取值未知的前提下保护级反演难题。典型无人机低空飞行作业场景下的仿真结果表明:该方法设计的保护级反演模型计算所得保护级可跟踪定位误差的变化趋势,对定位误差形成包络,从而保障组合导航系统的完好性。

关键词：组合导航完好性监测完好性风险评估保护级无人机包络