專利名稱：基于光量子通信技術的深空探測通信系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及深空航天器通信技術領域，具體地，涉及一種基于光量子通信技術的深空探測通信系統。
背景技術：
隨著我國“嫦娥工程”，“中俄聯合探測火星工程”等項目的實施，我國空間技術尤其是深空探測技術得到長足發展。預計在未來10年內，我國將研發并建立具有自主知識產權的深空探測體系，發射一系列深空探測器，開展自主深空探測研究。這將極大推動我國在基礎物理、航天應用和天體探測等各方面科學技術的發展。深空探測器距離地球距離遙遠，傳統經典通信是采用電磁波進行信息傳輸，在自由空間中電磁波傳輸的損耗(Lf)與距離(R)有關，可由下式計算得出
權利要求
1.一種基于光量子通信技術的深空探測通信系統，包括若干深空探測器、地球軌道衛星和地面站，其特征在于，所述深空探測器上設置有量子信息發送分系統，所述地球軌道衛星上設置有量子通信接收站，所述量子通信接收站分別與所述量子信息發送分系統和地面站通信連接；所述量子信息發送分系統與所述量子通信接收站之間進行量子通信，將所述深空探測器探測到的科學探測數據轉換成光量子信號發送至所述量子通信接收站，所述量子通信接收站接收光量子信號，對光量子信號進行信息解碼將光量子信號還原為數字信號，并通過射頻通信方式將數字信號發送至地面站。
2.根據權利要求1所述的基于光量子通信技術的深空探測通信系統，其特征在于，所述量子信息發送分系統包括光量子糾纏對生成源、深空探測數據生成設備、光量子態調制設備和激光發射裝置，其中， 所述光量子糾纏對生成源用以產生兩束相互糾纏的激光A、激光B ； 所述深空探測數據生成設備用以生成科學探測數據； 所述光量子態調制設備分別與所述光量子糾纏對生成源和深空探測數據生成設備連接，用以根據科學探測數據完成對激光B的量子態調制； 所述激光發射裝置與所述光量子糾纏對生成源連接，用以完成激光A的整形、輸出。
3.根據權利要求1所述的基于光量子通信技術的深空探測通信系統，其特征在于，所述量子通信接收站包括大口徑光量子接收分系統和對地數據傳輸分系統，所述大口徑光量子接收分系統用以接收深空探測器發送的光量子信號，在衛星上完成量子信息解碼將光量子信號還原為數字信號；所述對地數據傳輸分系統與所述大口徑光量子接收分系統連接，用以將數字信號通過射頻通信方式發送至地面站。
4.根據權利要求3所述的基于光量子通信技術的深空探測通信系統，其特征在于，所述大口徑光量子接收分系統包括激光接收望遠鏡、光通路設備、光量子解調器、信息存儲/轉發器，其中， 所述激光接收望遠鏡用以接收激光A信號； 所述光通路設備與所述激光接收望遠鏡連接，用以完成光信號在地球軌道衛星量子通信接收站內的傳遞； 所述光量子解調器與所述光通路設備連接，用以對激光B中傳遞的信息譯碼，將光量子信號還原為數字信號； 所述信息存儲/轉發器與所述光量子解調器連接，用以對轉換后的數字信號進行存儲，并轉發至所述對地數據傳輸分系統。
5.根據權利要求4所述的基于光量子通信技術的深空探測通信系統，其特征在于，所述大口徑光量子接收分系統還包括3 激光跟瞄機構與所述激光接收望遠鏡連接，用以控制所述激光接收望遠鏡精確指向所述深空探測器，有效接收所述激光A信號； 跟瞄控制設備與所述激光跟瞄機構連接，用以對所述激光跟瞄機構進行全自主控制。
6.根據權利要求3所述的基于光量子通信技術的深空探測通信系統，其特征在于，所述對地數據傳輸分系統包括數據綜合處理器、數傳發射機、數傳天線和數傳天線驅動機構與控制設備，其中， 所述數據綜合處理器用以接收數字信號，并對數字信號進行格式編排、基帶編碼、加擾加密處理后發送至所述數傳發射機； 所述數傳發射機與所述數據綜合處理器連接，用以對接收到的數字信號進行射頻調制、上變頻、功率放大處理，并將處理后的數字信號通過所述數傳天線發送至地面站； 所述數傳驅動機構與控制設備與所述數傳天線連接，用以控制所述數傳天線指向地面站。
全文摘要
本發明提供了一種基于光量子通信技術的深空探測通信系統，包括若干深空探測器、地球軌道衛星和地面站，深空探測器上設置有量子信息發送分系統，地球軌道衛星上設置有量子通信接收站，量子通信接收站分別與量子信息發送分系統和地面站通信連接；量子信息發送分系統與量子通信接收站之間進行量子通信，將深空探測器探測到的科學探測數據轉換成光量子信號發送至量子通信接收站，量子通信接收站接收光量子信號，對光量子信號進行信息解碼將光量子信號還原為數字信號，并通過射頻通信方式將數字信號發送至地面站。本發明從根本上解決了傳統經典通信方案的能耗問題，為深空探測任務提供了一種建立高速、寬帶的通信鏈路的有效方法。
文檔編號H04B10/70GK103023578SQ20121053300
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者葉暉, 張偉, 舒適, 張紅英, 張建剛 申請人:上海衛星工程研究所