無線激光通信技術精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇無線激光通信技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞： FSO 無線光通信 ATP

1.前言

最初，在出現了激光器這一理想光源后，人們就是沿用無線通信的原理，利用大氣作為傳輸通道，直接進行光通信的。但由于當時技術的限制，比如傳輸距離較短，受天氣影響嚴重等問題的制約，其發展一直停滯不前。無線光通信憑借其特有的優越性，最近幾年來，又受到國內外眾多企業及運營商的普遍重視。

無線光通信，又稱“自由空間光通信”FSO（FreeSpace Optical Communication）或“虛擬光纖”（VirtualFiber），是光在自由空間（大氣，外太空或水）中直接進行通信的一種方式。

近年來，人們對通信的速率及容量的要求越來越高，現有的通信系統80%以上都采用的是光纖通信系統。但用戶接入網的光纖化由于其費時費力，且成本高而發展受阻，而無線光通信由于其安裝簡單，費用低，而成為用戶接入網“最后一公里”的最好的解決方案。另外，對于一些突發事件造成的通信中斷，無線光通信也是一個非常好的應急方案。例如，美國“9.11”事件發生后部分地區的應急通信就采用了很多的無線光通信技術。最近幾年國內外的許多企業都在無線光通信的技術上都有新突破，有的已經投入商用，比如美國朗訊公司的2.5×4Gb/s的波分復用系統，日本佳能公司的無線光通信系統等。筆者總結了這方面的技術，以便有更多的人才關注這一方面的技術。

2.工作原理

無線光通信是光纖通信和無線通信的結合，利用激光在自由空間內進行通信，可傳輸話音、視頻等多種業務，其速率最高可達2.5Gb/s。一個完整的無線光通信系統主要由發射系統和接收系統兩部分組成。其原理框圖如圖1所示。

發射系統主要由編碼器、調制器、光源和發射天線組成。由于大氣信道的不穩定，大氣激光通信中的誤碼問題較為嚴重，所以利用編碼器進行前項糾錯處理，然后將信號送至光調制器，調制到一個由激光器產生的激光束上，利用發射天線發送，經過大氣信道的傳輸，到達接收端。接收系統主要由接收天線、光檢測器、解調器及譯碼器組成，其工作過程與發送過程相反。接收天線接收到信號后，經光檢測器和調制器將其轉換為相應電信號，最后經譯碼器輸出。

接收光學天線的任務是將一定面積內的信號光會聚到光檢測器上，目的是增大接收光信號的功率；發送光學天線的任務是壓縮光束發散角，降低激光束在大氣中傳播時的發散損耗。一般來說，由于成本和維護的考慮，大氣激光通信大都采用折射式光學天線。

3.無線光通信中常見問題及解決方案

（1）大氣湍流的影響

大氣湍流就是大氣各點的密度不均勻的微小起伏，是由于地球表面的空氣的不斷對流引起的。密度的變動造成折射率的變化，激光束通過時，就會偏離原來的方向，發生不穩定的折射偏折，這種現象也叫做“大氣抖動”。由于接收點固定不動，收到的光信號強度就會有起伏變化，帶來強烈的干擾。

對于這個問題可以采用差錯編碼技術來控制其影響，目前采用Tubro碼可以很好地改善大氣湍流對接收光強的影響。如下圖所示：Tubro碼編碼系統與未編碼系統的性能比較。

（2）大氣衰減的影響

激光器作為一種理想的光源，具有體積小、壽命長、調制方便，而且發射光束單色性好、方向好等特點。民用無線光通信系統主要選用的是半導體激光器。對于其工作波長，由于存在大氣衰減，即因大氣對光束的吸收和散射作用引起的信號能量減弱，又因為大氣的散射作用與大氣中微粒的數目和大小有關，而且對于不同波長的電磁波，大氣的衰減作用也不同（如圖3所示）。在圖中，我們可以看到720nm―15000nm的光波在大氣中的透射特性。顯然，為了盡可能消除大氣帶來的損耗，通信波長應選擇在大氣“窗口”位置。大氣激光通信一般采用的850nm、1550nm波長均位于大氣透射的“窗口”中，因此透射率很高，大氣損耗小。又因為目前光纖通信一般都選擇1550nm波長，可用器件選擇余地大，而且1550nm波長的光源在通信性能和人眼安全性上都有更好的表現，所以無線光通信一般選擇工作波長為1550nm。

（3）建筑物晃動的影響

建筑物晃動將影響兩個點之間的激光對準，其最大值可達4mard/2層樓。對于大氣激光通信來說，為了保證光傳輸鏈路的性能，光鏈路兩端的對準（捕獲）和保持（跟蹤）至關重要。但在對準之后，在風力和其他因素的作用下，建筑物會有一些晃動，就必須要求鏈路兩端設備必須具備自動跟蹤的能力。

對于這種問題可以采用散光法和自動跟描技術又稱（ATP技術）來解決。

所謂散光法就是讓激光束以較大的角發送，這樣到達接收端時光束就會形成一個很大的光錐。但是，若發射角太大，則通信距離和接收端信號的強度都會受到相應的影響。

高精確的捕獲（Acquisition）、跟蹤（Track-ing）和瞄準（Pointing）技術可以避免這個問題，所以已經成為無線激光通信中的關鍵技術。ATP系統主要包括兩個子系統：

1）預對準系統：根據預先設定的通信方向，控制光束方向，使其能較為準確地對準光接收器。

2）跟蹤系統：可分為粗跟蹤系統和精跟蹤系統，在不同視角/視場范圍內捕獲目標，并對目標跟蹤，然后將目標控制在跟蹤能夠實現的范圍內，始終使系統處于最佳接收位置。位置探測如下圖4所示，較為常用的探測器有PSD、CCD和QD。粗跟蹤系統常采用CCD來實現，并與帶通光濾波器、信號實時處理的伺服執行機構完成粗跟蹤目標的捕獲，其捕獲范圍可達±1°―±20°或更大。精跟蹤系統通常采用四象限紅外探測器QD或Q-APD高靈敏度位置傳感器來實現，并配以相應的電子學伺服控制系統，其要求現場角為幾百微弧度，跟蹤精度為微弧度，跟蹤靈敏度為微幾mW。

4.結束語

無線光通信由于具有與多優點，比如無需申請頻帶許可證，組網方便，安全性好，抗干擾性好，故在一些應急場合、特殊場合，如高電磁干擾場合、不易布線的場合，還有一些軍事部門的應用前情都非常好，在未來的通信市場有非常廣闊的前景。

參考文獻：

［1］王光暉輝，許國良，刑建斌，丁濤，張旭蘋.無線光通信的關鍵技術研究.光通信技術，2005，5.

［2］何小梅，李曉峰，車雅良.大氣湍流對近地無線光通信鏈路影響的研究.紅外，2007，10.

［3］楊敏，朱林泉，張甲杰，姚敘紅.無線激光通信技術.應用激光，2007，5.

篇2

關鍵詞：無線光通信； 信道建模； 調制編碼； 同步檢測

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）09-1888-02

無線光通信（Wireless Optical Communication，WOC）是一種以光信號為載體，結合現代電信號處理技術，光信號處理技術，信號傳輸檢測技術，光學器件設計制造技術，實現信息無線傳輸的現代通信技術[1]。較普通無線通信技術，具有通信速率高，抗干擾性強，保密性好，無電磁干擾，無需頻率許可等眾多優點，適用于目前業務數據需求量大幅提高，通信環境干擾強，安全保密性要求高，頻率資源緊缺的商用和軍用無線通信領域，受到國內外研究機構商業公司越來越廣泛的關注[2]。

無線光通信按光信號頻率波段可分為紅外光，可見光和紫外光無線通信。按其使用領域可分為：空間無線光通信，主要研究以激光信號為載體的衛星間，星地間信息通信技術；大氣無線光通信，主要研究光纖“最后一公里”接入技術，城市樓宇間無線通信技術和街道智能交通控制技術；水下無線光通信，主要研究潛艇，魚雷水下無線通信技術；室內無線光通信，主要研究樓宇內定位導航，室內高速無線數據通信技術。

1 研究現狀

美國、歐空局各成員國、日本等國都對衛星光通信技術極其重視，對空間光通信系統所涉及的激光器技術、調制技術、同步技術、檢測技術等各項關鍵技術展開了全面深入的研究，完成了空間激光通信鏈路的概念研究，已實現了低軌衛星對同步衛星的低、中碼速率激光通信實驗和進行低軌衛星對地面站的激光通信實驗。由于LED固體照明技術的發展和成本的降低，基于LED的大氣室內無線光通信正成為國際熱點研究課題[3]。

日本于2003年11月成立可見光通信聯盟（Visible Light Communications Consortium， VLCC），研究基于LED的可見光通信技術及其相關標準，旨在確立光無線環境的整合性，強化日本在光技術領域的影響力，擴大可視光通信的利用領域和早日達到實用水平[4]。

IEEE 802.15無線個人局域網（Wireless Personal Area Network， WPAN）小組也于2009年1月成立了可見光通信研究組（Task Group 7， TG7），研究制定可見光通信系統物理層（PHY）和媒體訪問控制層（MAC）的協議標準。

德國西門子公司于2010年1月宣布在實驗室實現數據傳輸速率高達500Mbps，通信距離為5M的近距離單一高亮度白光LED無線通信，比目前最高速度超出2.5倍，并預計將于2010年年內使用5個高亮度白光LED完成通信距離為10M，數據傳輸速率為100Mbps的較長距離無線通信[5]。

美國加州大學于2010年1月成立的光通信研究中心（Ubiquitous Communication by Light Center， UC-Light），也正致力于適用于城市室內照明，智能交通系統，廣告等多個領域的下一代高亮度LED無線通信系統的研究。

國內無線光通信技術的研究現在正處于起步階段，主要集中在基于激光的空間，大氣無線光通信，還沒有基于LED的大氣，室內無線光通信方面的報道。現有比較成熟的單位有：桂林三十四所，中科院成都光電技術研究所，深圳飛通有限公司，上海光機所，北京大學量子電子學研究所，武漢大學激光通信實驗室等。

桂林三十四所主要進行軍品的研究，就現在推出的大氣激光通信機樣機也是在軍品的基礎上進行民用化改造完成的。它的樣機在2001年2月由主管部門進行設計定型，現在已經有部分投入試用。它的產品的主要性能參數有以下一些，傳輸速率：8Mb/s，34Mb/s，155Mb/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4Km；光發射功率：小于40mW。

中科院成都光電技術研究所引進國外公司先進的激光器及其附屬電路，利用自己在光學器件上的優勢，開發出了工作波長為850nm，可以傳輸1公里、4 公里兩種距離的兩款產品。產品主要性能參數是，速率：10Mb/s；工作波長：850nm；通信距離：1～4km；光發射功率：3～30mW。

上海光機所承擔的“無線激光通信系統”項目在2003年1月13日通過了驗收。該系統具有雙向高速傳輸和自動跟蹤功能。其傳輸速率可以達到 622Mb/s，通信距離可以達到2Km，自動跟蹤系統的跟蹤精度為0.1mrad，響應時間為0.2s。

北京大學量子電子學研究所也已經開展了星際光通信系統和地面光通信系統的研究，研究原子濾光器對系統工作頻段、系統性能和工作原理的影響，研究系統建立星際通信捕獲、跟蹤、瞄準過程。在原子濾光器的研究方面具有世界先進水平，所完成的衛星光鏈路采用原子濾光器的新方案新穎且具有更窄帶寬和濾光能力。

哈爾濱工業大學（系統模擬和關鍵技術研究）、清華大學（精密結構終端和小衛星研究）、電子科技大學（側重于APT技術研究）、華中科技大學、南京大學和廣東工業大也均有相關的研究。

雖然現在國內已經有較多關于光無線通信技術的研究高校院所，但大都是基于激光信號的相關技術，還未有任何基于LED光信號的相關技術研究?；诩す獾臒o線通信對光學器件要求較高，設備昂貴，成本較高，處于對人體健康，特別是眼睛安全的考慮，激光信號的功率一般受到嚴格的限制，只適用于一些特殊的通信場合?；贚ED光的無線通信系統特別是基于可見光的無線通信系統，可以結合街道室內等照明系統，同時實現高速數據通信和人工照明[6]。同時LED器件發光效率高，節約能源，價格低廉，使用于照明系統時對人體健康安全無害，沒有功率限制，是一種最具潛力的綠色現代高速信息通信技術[7]。

2 關鍵技術

無線光通信系統旨在實現一套基于激光和LED光的高數據傳輸率，高穩定安全保密的大氣和室內無線通信系統，涉及現代電信號處理技術，光信號處理技術，信號傳輸檢測技術，光學器件設計制造技術。研究的關鍵技術主要包括：

1）通信信道研究：主要研究通信信道的通信特性，包括噪聲種類，來源，強度，特性，空間時間損耗，信道容量的分析和相應抑制技術的研究。無線光通信信道根據應用領域可分為大氣通信信道和室內通信信道。大氣通信信道主要有雨雪云霧等天氣現象的光信號吸收傳輸衰減，大氣湍流的閃爍，空氣分子懸浮物等的散射，房屋樹木的遮蔽，太陽路燈等自然人造光源的背景噪聲，通信設備暗電流噪聲量子噪聲等干擾。室內通信信道較大氣通信信道簡單，主要有空氣的吸收湍流，墻壁天花板以及桌椅等的吸收，反射，散射等現象，太陽光電視顯示器等自然人造光源的背景噪聲， 通信設備暗電流噪聲量子噪聲等干擾。

2）調制編碼技術研究：主要研究基于光信號的高數據傳輸率，高穩定性，低誤碼率的調制解調，編解碼技術。根據光源器件的特性，通信信道的特性研究設計適合光源器件的調制解調技術和符合光無線通信信道特性的高效高糾錯率的編解碼技術，以及調制編碼結合的通信技術。

3）信號同步檢測技術研究：主要研究光信號的同步，檢測判決和噪聲抑制技術。主要有掃描、對準、捕獲技術，信號同步技術，信道噪聲抑制技術，信號檢測判決技術，信道估計均衡技術等。

4）通信器件設備研究設計：主要研究設計適用無線通信系統特性的設備元件。結合通信信道，調制編碼技術，信號同步檢測技術的研究結果設計相關的光源驅動電路元件，調制解調電路元件，編解碼電路元件，光信號發射接收天線，接收濾波器等相關設備。

5）PHY層，MAC層等通信協議研究：主要研究設計適用于無線通信系統特性的PHY層，MAC層等通信協議。結合通信信道，調制編碼技術，信號同步檢測技術的研究結果設計制訂通信設備間通信邏輯鏈路建立，碼速率控制，通信幀結構，單雙工通信，沖突檢測，與光纖射頻等通信設備的接口等PHY層，MAC層等通信協議標準。

6）網絡拓撲及組網應用技術研究：主要研究多個通信設備間的網絡拓撲結構，組網技術，與光纖射頻等通信系統的組網交互技術。包括多個用戶間的通信組網技術，高速光纖“最后一公里”無線接入技術，樓宇間街道間網絡拓撲技術，樓宇內定位導航系統等應用技術。

3 總結

本文介紹了一種新型的基于激光和LED光的高數據傳輸率，高穩定安全保密的大氣和室內無線通信系統，具有通信速率高，抗干擾性強，保密性好，無電磁干擾，無需頻率許可等眾多優點。在對比分析了以美國、日本、歐洲為代表的國外研究現狀和國內研究進展基礎上，分析說明了無線光通信包括信道建模技術、調制編碼技術、同步檢測技術、器件設計等多項關鍵技術，及其研究方向。

參考文獻：

[1] Rust I C， Asada H H.A dual-use visible light approach to integrated communication and localization of underwater robots with application to non-destructive nuclear reactor inspection[J].in Proc. Robotics and Automation （ICRA）， 2012 IEEE International Conference on 2012：2445-2450.

[2] Perez-Jimenez R， Rufo J， Quintana C， et al.Visible light communication systems for passenger in-flight data networking[J].in Proc. Consumer Electronics （ICCE）， 2011 IEEE International Conference on 2011：445-446.

[3] Borogovac T， Rahaim M B， Tuganbayeva M， et al.visible light communications[J].in Proc. GLOBECOM Workshops （GC Wkshps）， 2011 IEEE 2011：797-801.

[4] Komiyama T， Kobayashi K， Watanabe K， et al.Study of visible light communication system using RGB LED lights，" in Proc. SICE Annual Conference （SICE）， 2011 Proceedings of 2011：1926-1928.

[5] Rufo J， Rabadan J， Delgado F， et al.Experimental evaluation of video transmission through LED illumination devices[J].Consumer Electronics， IEEE Transactions on， 2010，56（3）：1411-1416.

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【關鍵字】 飛行試驗 無線光通信 遙測

隨著我國航空工業的發展，各種新型號飛機的機載系統發展突飛猛進，這樣對試飛測試提出了更高的要求，測試參數和種類的增多直接導致數據量的膨脹，同時也對遙測系統形成考驗。傳統遙測鏈路使用的是視距微波通信技術，可靠的數據傳輸速率在幾到幾十兆比特每秒量級。顯然，傳統遙測鏈路所能承載的數據量和數據種類很有限，隨著試飛需求的增加，這將成為未來遙測方案設計的瓶頸，尤其針對高清視頻等高速率信號傳輸，帶寬不足的問題會更為突顯。

為解決以上問題，本文旨在探索將無線光通信技術應用行試驗中。無線光通信技術以光波為載頻傳輸信息，相比于微波技術傳輸容量大的多，遠距離傳輸可達Gbps級，將會給飛行試驗遙測提供極大的靈活性，并且還具有高度保密，無需頻譜牌照等先天優勢。

一、機載光通信技術

1.1 機載無線光通信技術應用案例

國外科學家很早之前就開始對機載光通信系統進行研究，并且做了豐富的試驗。

1980年在美國新墨西哥白沙導彈靶場進行飛機與地面之間的激光通信試驗，試驗持續三個月，總計工作200小時，激光通信設備安裝在USAF-KC-135飛機上，圍繞地面站飛行，相距10～100km之間，完成了用窄光束進行激光光束捕獲/跟蹤，對準試驗認證，實現下行1000Mbps，上行200kbps的信息傳輸。

1996年12月美國Thermo Trex公司在San Diego進行了飛機-地面站遠距離的激光通信試驗。機上的APT系統，粗跟蹤萬向支架水平可在±180°、垂直+10°～-90°范圍內轉動，信標光束散角為2mrad，信號光束散角為100urad。

1.2 機載無線光通信技術簡介

機載光通信技術是以飛機為平臺，進行空-地或空-天無線光通信。如圖1.1為機載無線光通信系統上行通信原理框圖。

地面站一般是可移動式車載光端機及處理系統，根據飛行計劃在地面選取合適的區域駐扎。

信標光用來進行光端機之間的光束捕獲，即粗跟蹤，這項技術在大致方位（一般用全球衛星定位系統（GPS）系統引導到初始位置）掃描另一端光端機的信標光從而實現光束捕獲，將接收到的光信號引導到定位探測器上進行精跟蹤，最后調整收發端，使光束對準。

位置誤差模塊為位置探測器，可以探測出光信號光斑投射到其檢測面的位置，根據既定規則得出的特定位置誤差傳送給計算機處理，進而控制粗跟蹤系統和精跟蹤系統進行方位矯正，實現光束對準。

二、飛行試驗中應用無線光通信技術的探討

2.1 飛行試驗中的無線光通信技術

在飛行試驗中應用無線光通信系統的基本結構如圖2.1所示，采集器所采集到的全部或所有需實時監控的數據都可以和記錄器輸出的視頻數據或總線數據合路后，經過電光調制，直接通過機載無線光通信系統光端機下發給地面站。地面站將接收到的光信號經過光電轉換還原，解復用各路數據流以待后續處理分析。該系統還具有上行傳輸能力，可以遠程控制整個試飛測試系統，實現遙控遙測能力。

因為無線光通信系統的傳輸速率很高，應對目前飛行試驗遙測的強度綽綽有余，未來的飛機系統復雜，機載系統集成度以及交換信息量會越拉越大，再加上飛機航電系統的飛速發展，在未來飛行試驗中有必要加大試飛實時監控的力度，無線光通信技術應由其發展的一席之地。

2.2 飛行試驗中無線光通信技術的發展方向

飛行試驗遙測系統引入無線光通信技術將有效緩解及應對未來遙測數據量的增加，后期此項技術還可以繼續演進。

1）微波/無線光通信復合式遙測技術

微波與光波可分別應對不同的氣候狀況，若將微波技術與無線光通信技術結合使用，互為冗余，那么可靠性將極大的提高，確保遙測數據可靠下傳。

2）全光無線光通信技術

本文介紹的無線光通信系統整體為電-光-電類型，這種架構為系統擴容的瓶頸。所以本系統一個演進方向為全光型無線光通信系統，光信號由光纖放大器放大后直接由光纖發射，通過光學天線的整形準直發射出去，接收端由光學天線直接將光束耦合進入光纖繼續傳輸。這樣，無線光通信即可稱為真正的“虛擬光纖”，可協議透明的傳輸的光信號。并且波分復用技術，可以使系統容量成倍的增加，不同種類的信號可以調制到不同波長上同時傳輸。

篇4

【關鍵詞】ZigBee；單兵激光模擬訓練系統

1.引言

隨著激光技術的發展，其在軍事訓練器材中的應用，發揮著越來越重要的作用。單兵激光模擬訓練系統采用以光代彈的原理，結合聲光效果，可逼真的模擬實際戰場環境的實兵對抗，是和平時期部隊訓練和青少年展開野外拓展對抗游戲的有效器材之一。

單兵激光模擬訓練系統主要由頭盔、背帶和激光發射機等3個部件組成。頭盔具有激光接收和發煙控制功能；背帶具有激光接收、毀傷模型計算以及與導控主臺無線數據通信功能；發射機用于激光發射控制。3個部件之間實時可靠的數據通信是系統正常工作的基礎。本文主要研究利用ZigBee無線通信技術實現單兵激光模擬訓練系統各部件之間的數據交互。

2.硬件結構

背帶與頭盔、發射機之間采用點對多點的通信方式。背帶、頭盔和發射機均內嵌ZigBee通信單元（圖1），通信單元由ARM主控芯片、ZigBee射頻無線收發芯片和2.4GHz天線組成。

通信芯片選用TEXAS INSTRUMENTS公司的CC2420 ZigBee射頻無線收發器。芯片的主要技術特點如下：

射頻單片無線收發芯片，帶有基帶調制解調器，并對MAC（介質訪問層）層提供支持；

直接序列擴頻的基帶調制解調器，其碼片速率可到2MChips/s，有效數據傳輸率達250kb/s；

電流耗損非常低（RX：18.8mA，TX：17.4mA）；

輸出功率可以通過編程來改變；

不需要額外的RF開關和濾波器；

兩個（發送緩沖區和接收緩沖區）128Byte的數據緩沖區；

硬件實現MAC加密（AES-128）；

48腳的QLP封裝，7*7mm。

CC2420芯片與ARM主控芯片之間采用SPI總線進行數據通信。FIFOP腳接ARM芯片的外部中斷腳，當CC2420芯片接收到有效數據后，該引腳置高，ARM芯片產生中斷，進行接收數據處理。RESTEn腳接ARM芯片的輸出腳，用于對CC2420芯片的復位。

CC2420芯片的射頻輸入/輸出是差分和高阻抗的，射頻端口最適宜的差分負載值阻抗為115+j180Ω。單兵激光模擬訓練系統中使用的天線為2.4GHz的單極天線，因此必須使用非平衡變壓器來增強其性能。圖2所示的射頻輸入/輸出電路由一個半波傳送天線、C3、L1、L2和L3構成，半波傳送天線直接設計在印制板上，與電路匹配的天線阻抗為50Ω。

3.軟件設計

單兵激光模擬訓練系統中最多同時工作的單兵激光模擬器數量可達數千套；每套單兵激光模擬器的背帶與頭盔、發射機之間采用點對多點的通信方式，背帶為中心節點，頭盔和發射機為子節點；各單兵激光模擬器相互之間不能出現數據串擾。因此整個系統可以看作由幾千個獨立的微型通信系統構成。

由于ZigBee的IEEE地址有8個字節，因此有足夠的容量可以滿足單兵激光模擬訓練系統對地址唯一性的要求。

3.1 數據幀格式

通信數據幀采用IEEE 802.15.4通用MAC幀格式，格式見圖3。

1）幀控制域：幀控制域長度為16位，包括定義幀類型、加密、應答、目的地址模式和源地址模式等。

本應用中幀控制域的定義如下：幀類型為數據幀（001）；加密禁止（0）；應答允許（1）；目的地址模式為64位IEEE地址（11）；源地址為64位IEEE地址（11）。

2）序列號域：在每個幀中都包含序列號域，其長度為1個字節。每發送一個新的幀序列號，值加1。

3）目的PAN標識域：目的PAN標識域長度為2個字節。由于本應用中未使用個人局域網，該值固定為0x0001。

4）IEEE目的地址域：IEEE目的地址域長度為8個字節。該地址為數據幀的目標地址。

在單兵激光模擬訓練系統中每個頭盔、背帶、發射機的IEEE地址均被設置唯一的。通過配置CC2420芯片的MDMCTRL0（0x11）寄存器的ADR_DECODE位，可以打開CC2420芯片的硬件地址解碼功能，CC2420芯片可以只接收目的地址與本機地址相同的數據幀。

5）源PAN標識域：源PAN標識域長度為2個字節。由于本應用中未使用個人局域網，該值固定為0x0001。

6）IEEE源地址域：IEEE源地址域長度為8個字節。該地址為數據幀的源地址。

3.2 通信數據流程

單兵激光模擬器的背帶、頭盔和發射機的IEEE地址均分別預先寫入各自的ARM主控芯片，在初始化時寫入CC2420芯片的內部寄存器。CC2420芯片的初始化程序流程圖見圖4。

背帶作為主節點，與其配套的頭盔和發射機的地址預先保存至背帶的ARM主控芯片中。單兵激光模擬器運行后，背帶首先向頭盔和發射機發射設置指令，頭盔和發射機的ARM主控芯片接收到數據包后，首先將數據包中背帶的64位IEEE地址保存至內存中，然后用該地址向背帶回復應答數據包。

背帶與頭盔、發射機之間的數據通信采用應答方式，流程見圖5。

4.結論

該通信技術已在單兵激光模擬訓練系統中進行了實際應用，取得了很好的通信效果。經實測單兵激光模擬器3個部件之間的通信時延小于100ms；30m范圍內200套單兵模擬器同時工作，相互之間不會出現通信串擾。

參考文獻

[1]IEEE Std 802.15.4?-2003，IEEE Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systemsLocal and metropolitan area networks-Specific requirements Part 15.4：Wireless Medium AccessControl（MAC）and Physical Layer（PHY）Specifications for Low-Rate WirelessPersonal Area Networks（LR-WPANs），IEEE Published by The Institute of Electrical and Electronics Engineers，Inc.3 Park Avenue，New York，NY 10016-5997，USA.

[2]王曉海.國外空間激光通信系統技術最新進展[J].電信快報，2006（7）：16-21.

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1.1激光通信技術的基本原理分析

新技術的發展推動了社會文明的進步，當前的激光通信技術已在諸多的領域得到了應用，激光通信技術主要就是以大氣或者是自由空間作為媒介，然后通過載波激光在大氣中傳輸有效的信息。也就是先將聲音信號調制到激光束上，再將信號的激光發送出去。根據不同的應用范圍能夠將激光通信分為無線和光纖兩種類型的激光通信[1]。

1.2激光通信技術的主要特征分析

激光通信技術自身有限鮮明的特點，激光通信技術在安裝方面較為簡單，在地形地貌等應用上的適應性比較強。能夠對各種臨時性的通信以及迅速搶險通信等條件得到滿足。和微波通信相比較而言激光通信在空間上的占有資源也相對比較小。并且在抗電磁干擾以及保密性方面都比較強，這些優點使其在實際的應用上比較廣泛，在未來的發展過程中這也是一個必然的趨勢。

2激光通信技術在實際生活中的應用及前景展望

2.1激光通信技術在實際生活中的應用分析

在激光通信技術的實際應用是多方面的，無線激光通信主要是綜合了光纖通信以及微波通信的優點，所以在城域網當中的應用就比較適合。在企事業當中的內部網的連接當中能夠得到有效應用，校園網以及大型的企業等內部網的建設過程中，有時會存在著急需連接使用通信的情況，在一定的程度上激光通信技術是光纖技術的一種補充，在城市化的發展速度不斷加快過程中，樓寓間的通信和移動間的通信倘若是利用光纖就比較的麻煩，并且還會影響城市外觀環境，在通信盲區情況下通常是采用光纖直放站加以應對，這樣就能夠將光纖和激光通信技術兩者得到補充應用，從而形成兩個基站間的鏈路。另外，將激光通信技術在移動通信當中進行應用也能夠起到很好的效果。在現階段我國的通信領域當中，最為活躍以及發展最為快速的就是移動通信。在移動電話使用量不斷上升的情況下，這給無線網絡的容量和帶寬提出了更高的要求，怎樣能夠將有限的資源得到充分利用，這也是當前的移動運營商所面臨的重大課題。

激光通信技術作為一種新型的接入技術，其自身有著顯著的優點，這也為移動通信領域對其的應用提供了良好的條件。在具體的應用過程中，主要就是將主干網在最近距離的天線間采取光纖進行對其連接，然后通過協議轉換器通過相應的設備和天線得到有效連接，這樣在一定距離內就能夠形成一個有效的基站，進而就能夠在這一技術的作用下實現應用。再者就是在高壓電工作過區當中的應用，在這一應用當中的作用主要就是采集以及傳輸信息，在實際工程應用過程中將供電站的變壓器工作數據傳輸到低壓區加以檢測，倘若是通過光纖進行實施就會造成環境的污染以及表面聚集塵土而發生導電情況發生。所以在這一情況下，通過激光通信技術就比較優越，能夠通過空氣隔離的方法絕緣，這樣就能夠實現安全可靠對數據進行傳輸[3]。在具體的應用步驟上主要就是把光發射天線安裝在高壓區，接收天線安裝在低壓區，這樣就可以通過高壓發射天線在空氣的媒介下傳遞給低壓的接收天線，這樣就實現了信息數據的傳輸。

2.2激光通信技術的發展前景展望

隨著我國的科學技術不斷的發展，激光通信技術在應用的空間上也會逐漸的擴大，不管是在應用的領域還是研究的領域都將會取得更加優異的成果。在將來的激光通信技術的發展前景方面，激光通信技術的應用將更加廣泛，這也是通過這一技術自身的優勢決定的。其中對遠距離的無線傳輸問題得到了解決，并實現了衛星技術和激光通信技術的共相發展，這些對位激光通信技術的進一步發展打下了堅實基礎。在激光通信技術的不斷完善過程中，這一技術將會成為城市網絡通信的一個重要手段。以往的光纖技術的應用過程中，為人們的生活提供了很大的方便，但社會的進步不能停留于這一層面，尤其是當前的城鎮化建設的速率加快，光纖技術在實際的應用上已經顯得愈來愈存在著不足。而激光通信技術避免了影響交通、建筑等弊端，并對環境沒有危害，在安全性能上相對較高，所以在將來的技術不斷完善下，激光通信技術將會取代光纖技術，為城市的網絡化建設提供技術上的重要支持。與此同時，激光通信技術的不斷發展完善，將會在通信的領域范圍內帶來一場技術上的變革。在通信的領域當中，一些新技術的涌現，將會對通信產業的發展產生很大的影響，從而推動其變革，使得技術上的革新成為是通信領域發展的一個主流。最終，愈來愈多的通信技術的涌現，將會對通信領域的發展在技術上得到強有力的保障。

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