來自地球觀測平臺的光學(xué)數(shù)據(jù)下行鏈路應(yīng)用場景
（文獻部分內(nèi)容摘抄）
隨著地球觀測傳感器分辨率的提高，未來數(shù)據(jù)下行鏈路的數(shù)據(jù)速率將遠高于傳統(tǒng)射頻技術(shù)的可行性。這適用于地球觀測衛(wèi)星以及航空觀測平臺，如飛機或平流層高空平臺。對于這種數(shù)據(jù)下行瓶頸，最有希望的解決方案是應(yīng)用光自由空間傳輸技術(shù)。德國航天中心近年來建造了各種大氣層飛行終端，并(與合作伙伴組織)進行了多項從空間和大氣層載波發(fā)射的光學(xué)下行鏈路試驗。在這里，我們提出和比較這樣的通信系統(tǒng)試驗的結(jié)果。
地球觀測平臺光學(xué)下行鏈路的應(yīng)用場景及約束條件
低地球軌道平臺地球觀測極地低地球軌道上的衛(wèi)星能夠覆蓋全球的傳感器。一個缺點是它們對一個地面站的可見度有限。這通常會阻止實時數(shù)據(jù)訪問，并需要大量的機載EO數(shù)據(jù)存儲�？拷貥O的地面站(GS)位置允許頻繁的聯(lián)系人，但這些GS的操作是加劇的。然而，傳感器的工作時間大多受到下行鏈路容量的限制[41.因此，更高的下行鏈路數(shù)據(jù)速率直接允許增加傳感器的使用。通過光下行鏈路，數(shù)據(jù)速率可以從目前的300MbpsX波段速率提升到幾Gbps。
這里不討論地球靜止軌道觀測衛(wèi)星的光學(xué)下行鏈路以及地球靜止軌道中繼方案(地球靜止軌道衛(wèi)星，將地球靜止軌道衛(wèi)星的數(shù)據(jù)中繼到地球。
高空(平流層)平臺能夠?qū)崿F(xiàn)多種新的軍事安全和商業(yè)應(yīng)用，并可同時用于多種目的。例如，HAP可以攜帶用于移動終端用戶連接的電信有效載荷，同時監(jiān)測農(nóng)業(yè)、森林火災(zāi)和寄宿者。HAP偶函數(shù)甚至可以充當云層之上的中繼站，用于EO衛(wèi)星的光學(xué)下行鏈路。實時數(shù)據(jù)訪問在這類系統(tǒng)中是最有可能的，也是最需要的。雖然數(shù)據(jù)可以上鏈到地球同步軌道通信中繼衛(wèi)星上，但這種鏈路只能在長時間延遲下提供較低的數(shù)據(jù)速率，產(chǎn)生較高的成本，并且對HAP上的數(shù)據(jù)終端要求較高的功率和質(zhì)量。
另一方面，光學(xué)下行鏈路可能會被通向地面站的視線中的云所阻擋，這種情況必須通過射頻備份或地面站分集來滿足。當視線中沒有云時，光學(xué)鏈路可以提供滿足最小質(zhì)量和功率限制的多千兆數(shù)據(jù)率。在線數(shù)據(jù)訪問鏈路需要的服務(wù)質(zhì)量要求與衛(wèi)星下行鏈路不同，例如，短延遲，快速FEC以提供無錯誤的實時數(shù)據(jù)，以及直接訪問觀測數(shù)據(jù)而不需要后處理的能力。
上普法芬霍芬光學(xué)地面站圓頂，底座和望遠鏡的照片(左)，測量設(shè)備的光路(右)
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