FSO中基于智能光學(xué)天線的中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)選擇策略研究.pdf

1、自由空間光通信是一種新型的通信技術(shù),具有高帶寬、大通信容量、抗電磁干擾性能好及保密性好等優(yōu)點(diǎn)。這使得其成為了一種新的研究熱點(diǎn)。但是在高速移動(dòng)的通信環(huán)境中,傳統(tǒng)的激光通信系統(tǒng)的捕獲、瞄準(zhǔn)和跟蹤技術(shù)已經(jīng)不能滿足通信需求,且阻礙了自由空間光通信未來(lái)網(wǎng)絡(luò)化的進(jìn)程。
　　為了提高高速移動(dòng)激光通信系統(tǒng)中鏈路的穩(wěn)定性,本文設(shè)計(jì)了一種新穎的全向光學(xué)智能天線,通過(guò)陣列收發(fā)單元的合理分布,能夠完全覆蓋通信距離以內(nèi)的360度全向空間。同時(shí)引入一種波束控

2、制算法—擴(kuò)展卡爾曼濾波(EKF)算法。這種控制算法的流程是通過(guò)本端通信機(jī)在一定的時(shí)間間隔內(nèi)對(duì)對(duì)端通信機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的預(yù)測(cè),根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果確定在哪個(gè)發(fā)射單元的覆蓋范圍之內(nèi),從而打開相應(yīng)的發(fā)射單元,繼續(xù)與對(duì)端通信機(jī)建立通信鏈路關(guān)系,不會(huì)造成通信中斷。由于激光束散角很小,通信鏈路的建立與算法的預(yù)測(cè)精度有很大的關(guān)系。本文又對(duì)擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行了誤差修正,提高了算法的預(yù)測(cè)精度,并經(jīng)過(guò)仿真得到算法精度提高了70％左右。同時(shí)仿真了修正前后的預(yù)測(cè)算法對(duì)

3、波束控制的影響,結(jié)果表明,誤差修正的擴(kuò)展卡爾曼濾波(EC-EKF)算法能夠保證高速移動(dòng)自由空間光通信系統(tǒng)的可靠性。
　　在多節(jié)點(diǎn)情形下的自由空間光通信系統(tǒng)中,移動(dòng)節(jié)點(diǎn)需要與中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)的建立鏈路關(guān)系。針對(duì)這個(gè)應(yīng)用背景,提出了一種基于預(yù)測(cè)算法的最近鄰節(jié)點(diǎn)選擇策略。具體方法是通過(guò)采用EKF(或者EC-EKF)算法對(duì)目標(biāo)位置的預(yù)測(cè),并判斷候選節(jié)點(diǎn)中距離該位置最近的節(jié)點(diǎn)為下一個(gè)中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)。通過(guò)理論分析和仿真,驗(yàn)證了這種方法能夠動(dòng)態(tài)地選擇合適