阅读说明：本技术 一种基于激光通信的卫星系统 (Satellite system based on laser communication ) 是由 任维佳 杨峰 杜志贵 向晓霞 于 2018-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于激光通信的卫星系统,在第一通信平台尝试与处于不确定位置的第二通信平台建立通信时,第一通信平台发射激光束指向具有已知位置的第一卫星以请求建立第一通信平台与第一卫星之间的激光通信链路,在第一通信平台和第二通信平台之间建立激光通信链路之前完成确定第一通信平台和第二通信平台中的至少一个的姿态和位置,完成确定第一通信平台或者第二通信平台的姿态和位置之后,未确定姿态和位置的第二通信平台或者第一通信平台朝已确定姿态和位置的第一通信平台或者第二通信平台发射激光束扫描以尝试建立第一通信平台和第二通信平台之间的激光通信链路。(The invention relates to a satellite system based on laser communication, when a first communication platform tries to establish communication with a second communication platform at an uncertain position, the first communication platform transmits a laser beam directed at a first satellite having a known location to request establishment of a laser communication link between the first communication platform and the first satellite, determining the pose and position of at least one of the first communication platform and the second communication platform is done prior to establishing the laser communication link between the first communication platform and the second communication platform, after determining the pose and position of the first communication platform or the second communication platform is done, the second or first communication platform of undetermined attitude and position transmits a laser beam scan toward the first or second communication platform of determined attitude and position to attempt to establish a laser communication link between the first and second communication platforms.)

一种基于激光通信的卫星系统

本发明是申请号为201811321887.9，申请日为2018年11月7 日，申请类型为发明，申请名称为一种基于卫星的激光通信系统的分案 申请。

技术领域

本发明涉及卫星通信领域，尤其涉及一种基于卫星的激光广播通信系 统。

背景技术

卫星通信是航天、通信、信息和新材料技术的结合体，是世界高精尖技 术之一，在信息时代它体现了国家在高新技术领域的综合实力。

目前，基于卫星的激光通信系统是在卫星对地面站或者航空器对地面站 建立的通信系统。例如，公开号为CN107707297A的中国专利文献公开了 一种航空激光通信系统，其特征在于：包括至少一个星载系统，安装于卫星 上，包括***和电控箱；至少一个机载系统，安装于飞行器上，包括光端 机、电控箱、用于安装所述***和电控箱的支架；以及至少一个地面系统， 设置于地面，包括***和电控箱；所述星载系统用于实现与机载系统以及 地面系统的双向激光通信；所述星载系统、机载系统和地面系统均包括用于 初始指向的定位系统，并且所述星载系统、机载系统和地面系统的***均 包括通信发射模块，通信接收模块，捕获瞄准跟踪模块以及光学天线；所述 通信发射模块发出的光通过捕获瞄准跟踪模块后通过光学天线发出；光学天 线接收到的光通过捕获瞄准跟踪模块后通过通信接收模块进行接收；所述捕 获瞄准跟踪模块实现与通信对方的***之间的激光通信链路的建立和保 持。但是，该申请并不适用在一个可在陆面或者水面移动的设备和可在空中 移动的设备间建立通信。因为两者的姿态和位置可能是变化的，并且待通信 的两方可能并不清楚对方所处的位置。因此，有必要对现有技术进行改进以 解决如何在这种情况下在两者之间快速建立激光通信链路的问题。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种基于卫星的激光通信系统，本 发明通过第一通信平台先与第一卫星建立激光通信链路以确定第一通信平 台的姿态和位置，并让第一卫星协助扫描在不确定范围内搜索第二通信平 台，确定第二通信平台的姿态和位置，然后利用确定的第一通信平台的姿态 和位置以及第二通信平台的姿态和位置，在第一通信平台和第二通信平台之 间快速建立激光通信链路。

根据一个优选实施方式，一种基于卫星的激光通信系统，包括：若干卫 星组成的卫星通信网络、第一通信平台和第二通信平台，第一通信平台包括 第一ATP装置，第二通信平台包括第二ATP装置，其中，第一通信平台和 第二通信平台中的一方或者一方的载体能在陆面或者水面移动，第一通信平 台和第二通信平台中的另一方或者另一方的载体能在空中移动；在第一通信 平台尝试与处于不确定位置的第二通信平台建立通信时，第一通信平台发射 激光束指向具有已知位置的第一卫星以请求建立第一通信平台与第一卫星 之间的激光通信链路，第一通信平台与第一卫星之间建立激光通信链路之后 至少部分地基于第一ATP装置确定第一通信平台的姿态和位置，第一卫星用 激光束扫描位于不确定区域的第二通信平台直至激光束照射到第二通信平 台并请求在第一卫星与第二通信平台之间建立激光通信链路，第一卫星与第 二通信平台之间建立激光通信链路之后至少部分地基于第二ATP装置确定 第二通信平台的姿态和位置，根据确定的第一通信平台的姿态和位置以及第 二通信平台的姿态和位置，在第一通信平台和第二通信平台之间建立激光通 信链路，并通过第一通信平台和第二通信平台之间建立的激光通信链路在第 一通信平台和第二通信平台之间传输数据。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台和第二通信平台之间建立激光 通信链路之前完成确定第一通信平台和第二通信平台中的至少一个的姿态 和位置，完成确定第一通信平台或者第二通信平台的姿态和位置之后，未确 定姿态和位置的第二通信平台或者第一通信平台朝已确定姿态和位置的第 一通信平台或者第二通信平台发射激光束扫描以尝试建立第一通信平台和 第二通信平台之间的激光通信链路。

根据一个优选实施方式，在未确定姿态和位置的第二通信平台或者第一 通信平台朝已确定姿态和位置的第一通信平台或者第二通信平台发射激光 束以尝试建立第一通信平台和第二通信平台之间的激光通信链路的过程中， 未确定姿态和位置的第二通信平台或者第一通信平台的确定过程不终止直 至尝试建立第一通信平台和第二通信平台之间的激光通信链路成功或者该 系统确定了未确定姿态和位置的第二通信平台或者第一通信平台的姿态和 位置。

根据一个优选实施方式，第一通信平台还包括第三ATP装置，第二通信 平台还包括第四ATP装置，在第一通信平台和第二通信平台之间建立激光通 信链路之后，第一卫星选择性地断开其与第一通信平台和/或第二通信平台 之间建立的激光通信链路，并且在第一通信平台和第二通信平台中的至少一 个断开其与第一卫星建立的激光通信链路之后，第一通信平台和第二通信平 台之间至少部分地通过第三ATP装置和第四ATP装置来确定彼此的姿态和 位置。

根据一个优选实施方式，第一卫星选择性地断开其与第一通信平台和/ 或第二通信平台之间建立的激光通信链路的处理包括：在第一通信平台和第 二通信平台之间建立激光通信链路后，第一卫星分析第一通信平台和第二通 信平台的移动特性；第一卫星根据第一通信平台和第二通信平台的移动特性 从以下方式选择一种方式并执行：在第一通信平台和第二通信平台均相对地 球处于移动状态之时，第一卫星保持与第一通信平台和第二通信平台建立的 激光通信链路；在第一通信平台和第二通信平台中的一个相对地球处于静止 状态之时，第一卫星断开其与处于静止状态的第一通信平台或者第二通信平 台建立的激光通信链路；在第一通信平台和第二通信平台均相对地球处于静 止状态之时，第一卫星断开其与第一通信平台和第二通信平台建立的激光通 信链路。

根据一个优选实施方式，在第一卫星断开其与处于静止状态的第一通信 平台或者第二通信平台建立的激光通信链路之前，需向处于静止状态的第一 通信平台或者第二通信平台发送断开激光通信链路的请求；响应于所述断开 激光通信链路的请求，第一通信平台和第二通信平台中的至少一个基于地理 信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一预设时长内第一通信平台和第 二通信平台之间建立的激光通信链路的断开情况；当第一通信平台和第二通 信平台中的至少一个基于地理信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一 预设时长内第一通信平台和第二通信平台之间建立的激光通信链路的断开 次数大于等于预设次数阈值之时，处于静止状态的第一通信平台或者第二通 信平台拒绝第一卫星的请求；当第一通信平台和第二通信平台中的至少一个 基于地理信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一预设时长内第一通信 平台和第二通信平台之间建立的激光通信链路的断开次数小于预设次数阈 值之时，处于静止状态的第一通信平台或者第二通信平台接收第一卫星的请 求。

根据一个优选实施方式，至少部分地基于第一ATP装置确定第一通信平 台的姿态和位置的处理包括：从星历数据和/或注册表中获取第一卫星的位 置，获取第一通信平台的速度和地理定位，获取第一ATP装置观察的第一卫 星的位置，基于从星历数据和/或注册表中获取的第一卫星的位置、获取的 第一通信平台的速度和地理定位以及获取的第一ATP装置观察的第一卫星 的位置计算第一通信平台的姿态和位置：和/或至少部分地基于第二ATP装 置确定第二通信平台的姿态和位置的处理包括：从星历数据和/或注册表中 获取第一卫星的位置，获取第二通信平台的速度和地理定位，获取第二ATP 装置观察的第一卫星的位置，基于从星历数据和/或注册表中获取的第一卫 星的位置、获取的第二通信平台的速度和地理定位以及获取的第二ATP装置 观察的第一卫星的位置计算第二通信平台的姿态和位置。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台发射激光束指向具有已知位置 的第一卫星以请求建立第一通信平台与第一卫星之间的激光通信链路之前， 第一通信平台从星历数据或者注册表中选择第一卫星，选择的第一卫星在选 择之时处于第一通信平台的第一ATP装置的10mrad视场内。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台和第二通信平台之间成功建立 激光通信链路之前，通过使用第一ATP装置和第三ATP装置建立第一通信 平台的绝对姿态和朝向第二通信平台的绝对指向以补偿第一通信平台发射 的激光束的光束漂移；和/或在第一通信平台和第二通信平台之间成功建立 激光通信链路之前，通过使用第二ATP装置和第四ATP装置建立第二通信 平台的绝对姿态和朝向第一通信平台的绝对指向以补偿第二通信平台发射 的激光束的光束漂移。

根据一个优选实施方式，所述系统还包括若干地面站，第一卫星能够调 用若干卫星中的至少一个卫星和/或若干地面站中的至少一个地面站用激光 束扫描位于不确定区域的第二通信平台直至其中一个卫星或者一个地面站 用激光束照射到第二通信平台并通知第一卫星，第一卫星由此用激光束照射 第二通信平台以在第一卫星与第二通信平台之间建立激光通信链路。

附图说明

图1是本发明的一个优选实施方式的简化示意图；和

图2是本发明的另一个优选实施方式的简化示意图。

附图标记列表

100：第一通信平台 110：第一ATP装置

120：第三ATP装置 200：第二通信平台

210：第二ATP装置 220：第四ATP装置

300：卫星 310：第一卫星

320：第二卫星 400：地面站

410：微波站 420：光学站

具体实施方式

下面结合附图1和2进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，若出现“第一”、“第二”等术语， 其仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指 示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者 隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，若出现术语“多个”， 其含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

本实施例还公开了一种通信方法，也可以是一种激光通信方法，也可以 是一种基于卫星的激光通信方法，也可以是一种基于卫星的空地激光通信方 法，该方法可以由本发明的系统和/或其他可替代的零部件实现。比如，通 过使用本发明的系统中的各个零部件实现本发明的方法。

根据一个优选实施方式，该方法可以用于本发明的系统中。该方法可以 包括：在第一通信平台100尝试与处于不确定位置的第二通信平台200建 立通信时，第一通信平台100可以发射激光束指向具有已知位置的第一卫星 310以请求建立第一通信平台100与第一卫星310之间的激光通信链路。 第一通信平台100与第一卫星310之间建立激光通信链路之后可以至少部 分地基于第一ATP装置110确定第一通信平台100的姿态和位置。第一卫星310可以用激光束扫描位于不确定区域的第二通信平台200直至激光束 照射第二通信平台200。第一卫星310与第二通信平台200之间建立激光 通信链路之后可以至少部分地基于第二ATP装置210确定第二通信平台 200的姿态和位置。优选地，根据确定的第一通信平台100的姿态和位置 以及第二通信平台200的姿态和位置，在第一通信平台100和第二通信平台200之间建立激光通信链路。优选地，通过第一通信平台100和第二通 信平台200之间建立的激光通信链路在第一通信平台100和第二通信平台 200之间传输数据。优选地，第一通信平台100和第二通信平台200中的 一方或者一方的载体能在陆面或者水面移动。第一通信平台100和第二通信 平台200中的另一方或者另一方的载体能在空中移动。例如，第一通信平台 100和第二通信平台200中的一方可以是陆地车辆、船舶和便携装置中的 至少一种。第一通信平台100和第二通信平台200中的另一方或者另一方 的载体例如可以是飞机、火箭、直升机和无人机中的至少一种。优选地，本 发明中，因为空间激光通信的点对点的建立激光通信链路并不像光纤通信一 样具有高成功率，所以尝试建立可以是调整激光束扫描方向的情况下寻求与 对方建立激光通信的方式。

优选地，ATP可以是指Acquisition，Tracking and Pointing，即捕获跟 踪与瞄准。优选地，ATP装置还可以称为APT装置、捕获瞄准跟踪仪、捕 获跟踪与瞄准系统、瞄准捕获跟踪装置和/或捕获跟踪与瞄准装置。例如， 以地面站400和卫星为例，为了能在卫星300与卫星300之间或卫星300 与其他通信设备之间实现可靠通信，首先要求一颗卫星300能捕捉到另一颗 卫星300或地面站400发来的光束，称之为信标光，并将该光束会聚到探 测器或天线中心，这个过程称作捕获或者捕获体。捕获完成后，作为接收方 的卫星300也要发出一光束，要求该光束能准确地指向发出信标光的另一颗 卫星300或地面站400，这个过程称作指向或者瞄准。发出信标光的卫星 300接收到此光束后，也要相应地完成捕获过程，才能使两颗卫星300或 卫星300和地面站400最终达到通信连接状态。为保证这两颗卫星300或卫星300与地面站400一直处于通信状态，必须一直保持这种精确的连接 状态，这过程称作跟踪或者跟踪口。

优选地，确定物体的姿态和位置有多种数学表达方法，例如可以欧拉角、 欧拉-罗德里格参数、罗德里格-吉普斯矢量、四元数和对偶四元数中的至少 一种。

优选地，在卫星300发射机处生成光频率梳和泵浦信号；在发射机处调 制光频率梳以产生数据信号和作为数据信号的相位共轭的空闲信号；在发射 器处衰减泵浦信号；从卫星300通过自由空间发送具有数据信号、空闲信号 和泵浦信号的通信信号；在接收器处从卫星300接收所发送的通信信号，该 通信信号具有数据信号、空闲信号和衰减的泵浦信号；在接收器中的相敏放 大器处放大数据信号和空闲信号；在接收器处解调数据信号和空闲信号以提 取数据。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台100和第二通信平台200之 间建立激光通信链路之前完成确定第一通信平台100和第二通信平台200 中的至少一个的姿态和位置。完成确定第一通信平台100或者第二通信平台 200的姿态和位置之后，未确定姿态和位置的第二通信平台200或者第一 通信平台100可以朝已确定姿态和位置的第一通信平台100或者第二通信 平台200发射激光束扫描以尝试建立第一通信平台100和第二通信平台200之间的激光通信链路。优选地，在未确定姿态和位置的第二通信平台 200或者第一通信平台100朝已确定姿态和位置的第一通信平台100或者 第二通信平台200发射激光束以尝试建立第一通信平台100和第二通信平 台200之间的激光通信链路的过程中，未确定姿态和位置的第二通信平台200或者第一通信平台100的确定过程可以不终止直至尝试建立第一通信 平台100和第二通信平台200之间的激光通信链路成功或者该系统确定了 未确定姿态和位置的第二通信平台200或者第一通信平台100的姿态和位 置。本发明采用此方式至少能够实现以下有益技术效果：第一，未确定位置 的另一方虽然没有通过ATP装置确定姿态和位置，但是其通过定位模块可以 确定一个比ATP装置确定的姿态和位置相对粗略些的姿态和位置信息，由此 来尝试建立通信，因此本发明能够采取额外方式尝试缩短两个可移动的通信 平台之间的激光通信链路的建立时间，因为本发明在建立激光通信链路时，在其中一方的位置已确定而另一方的位置未确定的情况下，未确定位置的另 一方利用系统确定其姿态和位置的空闲时间，向已确定姿态和位置的一方发 送激光束扫描以尝试建立激光通信链路，尝试成功则快速建立通信；第二， 即使尝试失败，在另一方的姿态和位置被确定后，两者之间也可以利用已确 定的两者的姿态和位置来建立通信。

优选地，在至少部分地基于第一ATP装置110确定第一通信平台100 的姿态和位置之后，可以由第一通信平台100启动对第二通信平台200的 开环搜索。优选地，在初始的第二预设时长的开环搜索过程中可以不具有凝 视搜索的步骤。

根据一个优选实施方式，第一通信平台100可以包括第三ATP装置 120。第二通信平台200可以包括第四ATP装置220。在第一通信平台100 和第二通信平台200之间建立激光通信链路之后，第一卫星310可以选择 性地断开其与第一通信平台100和/或第二通信平台200之间建立的激光通 信链路。在第一通信平台100和第二通信平台200中的至少一个断开其与 第一卫星310建立的激光通信链路之后，第一通信平台100和第二通信平 台200之间可以至少部分地通过第三ATP装置120和第四ATP装置220 来确定彼此的姿态和位置。本发明采用此方式至少能够实现以下有益技术效 果：第一，在第一通信平台100和第二通信平台200之间直接建立激光通 信链路之后，两者可以据此彼此确定姿态和位置而不用再通过均与第一卫星 310建立激光通信链路来实现，因此，本发明采用此方式能够大幅降低后期的计算开销和能耗；第二，由于卫星300携带的资源是有限且宝贵的，断开 连接后可以释放一部分设备占用，由此更高效地利用系统资源和为更多地设 备提供服务。

优选地，本发明中的第一通信平台100、第二通信平台200或者第一 卫星310可以采用绿激光、蓝激光、蓝绿激光和红激光中的至少一种激光建 立激光通信链路。比如，第一通信平台100和第一卫星310建立的激光通 信链路，第一通信平台100向第一卫星310发送的数据的上行链路可以采 用绿激光，第一卫星310向第一通信平台100发送数据的下行链路可以采 用红激光。

根据一个优选实施方式，第一卫星310选择性地断开其与第一通信平台 100和/或第二通信平台200之间建立的激光通信链路的处理可以包括：

在第一通信平台100和第二通信平台200之间建立激光通信链路后， 第一卫星310分析第一通信平台100和第二通信平台200的移动特性；

第一卫星310根据第一通信平台100和第二通信平台200的移动特性 从以下方式选择一种方式并执行：

第一卫星310保持与第一通信平台100和第二通信平台200建立的激 光通信链路；

第一卫星310断开其与第一通信平台100或者第二通信平台200建立 的激光通信链路；和/或

第一卫星310断开其与第一通信平台100和第二通信平台200建立的 激光通信链路。

优选地，在第一通信平台100和第二通信平台200均相对地球处于移 动状态之时，第一卫星310可以保持与第一通信平台100和第二通信平台 200建立的激光通信链路。在第一通信平台100和第二通信平台200中的 一个相对地球处于静止状态之时，第一卫星310可以断开其与处于静止状态 的第一通信平台100或者第二通信平台200建立的激光通信链路。在第一 通信平台100和第二通信平台200均相对地球处于静止状态之时，第一卫 星310可以断开其与第一通信平台100和第二通信平台200建立的激光通 信链路。

优选地，在第一卫星310断开其与处于静止状态的第一通信平台100 或者第二通信平台200建立的激光通信链路之前，需向处于静止状态的第一 通信平台100或者第二通信平台200发送断开激光通信链路的请求。响应 于所述断开激光通信链路的请求，第一通信平台100和第二通信平台200 中的至少一个可以基于地理信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一预 设时长内第一通信平台100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路的断开情况。当第一通信平台100和第二通信平台200中的至少一个基于 地理信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一预设时长内第一通信平台 100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路的断开次数大于等于预 设次数阈值之时，处于静止状态的第一通信平台100或者第二通信平台200 可以拒绝第一卫星310的请求。当第一通信平台100和第二通信平台200 中的至少一个基于地理信息模型和轨迹预测预判在断开之后的第一预设时 长内第一通信平台100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路的断 开次数小于预设次数阈值之时，处于静止状态的第一通信平台100或者第二 通信平台200可以接收第一卫星310的请求。优选地，地理信息模型即GIS 模型。该系统可以根据若干卫星300中的至少部分卫星300采集的地理信 息来绘制和/或更新地理信息模型。该系统还可以根据若干卫星300中的至 少部分卫星300采集的云层信息来在地理信息模型上绘制和/或更新云层模 型。优选地，云层模型也可以用于预判断开情况。

优选地，第一卫星310可以基于第一通信平台100和第二通信平台200 之间的通信可靠性和/或误码率选择性地断开其与第一通信平台100和/或 第二通信平台200之间建立的激光通信链路。优选地，第一卫星310可以 通过地理条件、气象条件、第三ATP装置120检测到的第二通信平台200 发射的激光束的光束漂移程度和第四ATP装置220检测到的第一通信平台 100发射的激光束的光束漂移程度来分析通信可靠性。

优选地，至少部分地基于第一ATP装置110确定第一通信平台100的 姿态和位置的处理可以包括：从星历数据和/或注册表中获取第一卫星310 的位置，获取第一通信平台100的速度和地理定位，获取第一ATP装置110 观察的第一卫星310的位置，和/或基于从星历数据和/或注册表中获取的第 一卫星310的位置、获取的第一通信平台100的速度和地理定位以及获取 的第一ATP装置110观察的第一卫星310的位置计算第一通信平台100的 姿态和位置。

优选地，至少部分地基于第二ATP装置210确定第二通信平台200的 姿态和位置的处理可以包括：从星历数据和/或注册表中获取第一卫星310 的位置，获取第二通信平台200的速度和地理定位，获取第二ATP装置210 观察的第一卫星310的位置，和/或基于从星历数据和/或注册表中获取的第 一卫星310的位置、获取的第二通信平台200的速度和地理定位以及获取 的第二ATP装置210观察的第一卫星310的位置计算第二通信平台200的 姿态和位置。

根据一个优选实施方式，在至少部分地基于第一ATP装置110确定第 一通信平台100的姿态和位置并且至少部分地基于第二ATP装置210确定 第二通信平台200的姿态和位置之后，第一通信平台100和第二通信平台 200可以相向地发送激光束以建立第一通信平台100和第二通信平台200 之间的激光通信链路。优选地，第一通信平台100和第二通信平台200通 过开环方式相向地发送激光束以在9秒内建立第一通信平台100和第二通 信平台200之间的激光通信链路。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台100发射激光束指向具有已知 位置的第一卫星310以请求建立第一通信平台100与第一卫星310之间的 激光通信链路之前，第一通信平台100从星历数据或者注册表中选择第一卫 星310，选择的第一卫星310在选择之时处于第一通信平台100的第一ATP 装置110的10mrad视场内，尤其优选4mrad视场内。优选地，飞行器100 从星历数据或者注册表中选择第一卫星310之时，评估与4或10mrad视 场内的卫星建立激光通信链路的建立时间，选择对应最短的建立时间的一个 卫星作为第一卫星310。优选地，第一卫星310可以是同步卫星，也可以 是非同步卫星。优选地，在建立时间相同的情况下，优先选择非同步卫星作 为第一卫星310，次优选择同步卫星作为第一卫星。

根据一个优选实施方式，第一通信平台100和第二通信平台200之间 成功建立激光通信链路之前，可以通过使用第一ATP装置110和第三ATP 装置120建立第一通信平台100的绝对姿态和朝向第二通信平台200的绝 对指向以补偿第一通信平台100发射的激光束的光束漂移。优选地，在第一 通信平台100和第二通信平台200之间成功建立激光通信链路之前，可以 通过使用第二ATP装置210和第四ATP装置220建立第二通信平台200 的绝对姿态和朝向第一通信平台100的绝对指向以补偿第二通信平台100 发射的激光束的光束漂移。优选地，由于激光器受其本身的热变形、环境振 动和空气扰动等因素的影响，出射的激光束在传播过程中常会产生漂移，限 制了激光器准直精度的进一步提高，这种漂移就叫作光束漂移。

实施例2

本实施例可以是对实施例1的进一步改进和/或补充，重复的内容不再 赘述。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式的整体 和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

根据另一个优选实施方式，在第一通信平台100和第二通信平台200 之间建立激光通信链路之后，第一卫星310可以保持与第一通信平台100 和/或第二通信平台200之间建立的激光通信链路直至第一通信平台100和 第二通信平台200之间的数据传输完成。第一卫星310可以识别第一通信 平台100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路的链路状态以及通 过该激光通信链路传输数据的传输状态。在传输状态为未完成状态且链路状 态为不可用状态的情况下，第一卫星310可以向第一通信平台100和第二 通信平台200发送协助传输数据的请求。在第一通信平台100和第二通信 平台200均接受第一卫星310发送的协助传输数据的请求之后，第一通信 平台100和第二通信平台200可以通过第一通信平台100和第一卫星310 建立的激光通信链路以及第一卫星310和第二通信平台200建立的激光通 信链路传输数据。优选地，第一通信平台100和第二通信平台200中的至 少一个向第一卫星310发送第一通信平台100和第二通信平台200之间建 立的激光通信链路的链路状态以及通过该激光通信链路传输数据的传输状 态。

优选地，在第一通信平台100和第二通信平台200之间建立的激光通 信链路处于不可用状态之后，第一通信平台100和第二通信平台200之间 可以至少部分地通过第一卫星310确定彼此的姿态和位置，并且可以据此尝 试重新建立第一通信平台100和第二通信平台200之间的激光通信链路。

根据一个优选实施方式，第一通信平台100和第二通信平台200通过 第一通信平台100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路传输数据 之时，可以采用明码传输数据或者加密方式传输数据。第一通信平台100和 第二通信平台200通过第一通信平台100和第一卫星310建立的激光通信 链路以及第一卫星310和第二通信平台200建立的激光通信链路传输数据 之时，采用加密方式传输数据，并且第一通信平台100和第二通信平台200均不向第一卫星310传输用于解密第一通信平台100和第二通信平台200 之间传输数据的秘钥。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台100和第二通信平台200通 过第一通信平台100和第二通信平台200之间建立的激光通信链路传输数 据之时，可以采用第一加密算法加密传输数据。在第一通信平台100和第二 通信平台200通过第一通信平台100和第一卫星310建立的激光通信链路 以及第一卫星310和第二通信平台200建立的激光通信链路传输数据之时， 可以采用不同于第一加密算法的第二加密算法加密传输数据。优选地，第一 加密算法的第一计算量小于第二加密算法的第二计算量。更优选地，第一加 密算法是对称加密算法，第二加密算法是非对称加密算法。

根据一个优选实施方式，在第一通信平台100和第二通信平台200之 间建立激光通信链路之后且传输待加密的数据之前，第一通信平台100和第 二通信平台200可以进行秘钥生成过程和秘钥传输过程。

优选地，秘钥生成过程可以包括：第一通信平台100或者第二通信平台 200生成用于第一加密算法的对称秘钥，第一通信平台100生成用于第二 加密算法的第一非对称秘钥，和第二通信平台200生成用于第二加密算法的 第二非对称秘钥中的至少一个步骤。第一非对称秘钥可以包括第一公钥和第 一私钥。第二非对称秘钥可以包括第二公钥和第二私钥。

优选地，秘钥传输过程可以包括：第一通信平台100或者第二通信平台 200将生成的对称秘钥通过第一通信平台100和第二通信平台200之间建 立激光通信链路传输给第二通信平台200或者第一通信平台100，第一通 信平台100将生成的第一公钥通过第一通信平台100和第二通信平台200 之间建立激光通信链路传输给第二通信平台200，和第二通信平台200将 生成的第二公钥通过第一通信平台100和第二通信平台200之间建立激光 通信链路传输给第一通信平台100中的至少一个步骤。优选地，在第一通信 平台100和第二通信平台200通过第一通信平台100和第二通信平台200 之间建立的激光通信链路传输数据之时，第一通信平台100和第二通信平台 200可以通过对称秘钥加密传输数据。优选地，在第一通信平台100和第 二通信平台200通过第一通信平台100和第一卫星310建立的激光通信链路以及第一卫星310和第二通信平台200建立的激光通信链路传输数据之 时，第一通信平台100发送的数据可以通过第一私钥和第二公钥进行加密后 才通过第一卫星310间接传输给第二通信平台200。第二通信平台200可 以通过第一公钥和第二私钥解锁接收到的第一通信平台100发送的数据。在 第一通信平台100和第二通信平台200通过第一通信平台100和第一卫星 310建立的激光通信链路以及第一卫星310和第二通信平台200建立的激 光通信链路传输数据之时，第二通信平台200发送的数据可以通过第二私钥 和第一公钥进行加密后才通过第一卫星310间接传输给第一通信平台100。 第一通信平台100可以通过第二公钥和第一私钥解锁接收到的第二通信平 台200发送的数据。

实施例3

本实施例可以是对实施例1、2或者其结合的进一步改进和/或补充，重 复的内容不再赘述。本实施例公开了一种通信系统，也可以是一种激光通信 系统，也可以是一种基于卫星的激光通信系统，也可以是一种基于卫星的空 地激光通信系统，该系统适于执行本发明记载的各个方法步骤，以达到预期 的技术效果。在不造成冲突或者矛盾的情况下，其他实施例的优选实施方式 的整体和/或部分内容可以作为本实施例的补充。

根据一个优选实施方式，该系统可以包括：若干卫星300组成的卫星通 信网络、第一通信平台100和第二通信平台200。第一通信平台100可以 包括第一ATP装置110。第二通信平台200可以包括第二ATP装置210。

优选地，本发明的系统生成的激光束很窄，激光束的发散角可以为 12～95μrad。尤其优选15～20μrad。本发明采用的激光发射天线的发散角 可调地设置，调节范围为15～20μrad或者12～95μrad。窄激光束是有利 的，因为这可以通过在目标处提供更高的每平方米瓦特来提供高方向性并且 能够在长距离上获得高数据速率。但是，由于激光束很窄，因此它必须很精 确地指瞄准以建立可靠稳定的通信。

优选地，本发明的系统在采用非线性光学相位共轭方式补偿大气给激光 束带来的波前畸变的条件下对运动目标进行跟踪瞄准。由此能将瞄光能量较 好地集中于一个很小的区域，提供更高精度地瞄准。

优选地，本发明的系统可以采用非连续发射激光的方式间断通信。该系 统中建立激光通信链路的任何两个设备之间，在采用非连续发射激光的方式 间断通信的过程中，同一时刻该系统仅赋予其中一个设备处于未发射激光的 状态。

根据一个优选实施方式，该系统可以包括若干地面站400。第一卫星 310可以调用若干卫星300中的至少一个卫星300和/或若干地面站400 中的至少一个地面站400用激光束扫描位于不确定区域的第二通信平台 200直至其中一个卫星300或者一个地面站400用激光束照射到第二通信 平台200并通知第一卫星310，第一卫星310由此用激光束照射第二通信 平台200以在第一卫星310与第二通信平台200之间建立激光通信链路。 优选地，第一卫星310为调用的若干卫星300中的至少一个卫星300和/ 或若干地面站400中的至少一个地面站400划分不同的扫描区域。优选地， 不同的扫描区域可以有部分重叠区域。优选地，若干卫星300可以包括用微 波通信的微波星、用激光通信的光学星和/或能用激光或微波通信的微波光 学共用星。优选地，若干地面站400可以包括若干微波站410和/或若干光 学站420。不确定区域可以是先通过非光学方式确定的相对光学方式确定的 准确位置而言更大的区域，随后用激光束在这个不确定区域内进一步扫描搜 索第二通信平台200。比如，先通过卫星300和/或微波站410的微波定位 出第二通信平台200所处的不确定区域。然后第一卫星310请求调用第二 卫星320和/或光学站420用激光在不确定区域内进行扫描，以确定第二通 信平台200的相对更精确的位置，以便建立第一卫星310和第二通信平台 200之间的激光通信链路。

如本文所用的词语“模块”描述任一种硬件、软件或软硬件组合，其能 够执行与“模块”相关联的功能。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本 发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明 的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发 明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护 范围由权利要求及其等同物限定。