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空天地協同激光通信技術與應用 版權信息
- ISBN：9787030717542
- 條形碼：9787030717542 ; 978-7-03-071754-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
空天地協同激光通信技術與應用 內容簡介
本書主要介紹空天地協同激光通信系統中的各種技術方法，包括鏈路的瞄準、捕獲、跟蹤、大容量復用通信、大氣湍流的補償以及應用評估方法。首先介紹為了快速建立激光通信鏈路所采用的窄信標光束掃描捕獲理論和模型及特性分析方法；然后介紹如何提高鏈路穩定性的窄信標雙向跟蹤理論模型以及捕跟探測優化方法；而后介紹基于光頻梳的大容量密集波分復用方法，并分析了大氣湍流影響機理以及補償方法；*后給出激光通信系統應用評估方法？傊緯菍陙砑す馔ㄐ偶夹g的總結，對各種技術進行了比較系統而詳細的介紹。 本書適合從事通信領域包括空間光通信、衛星通信、空間信息網絡等研究的工程技術人員，以及高等院校通信工程等相關專業的高年級本科生、研究生和教師閱讀。
空天地協同激光通信技術與應用 目錄
目錄
序
前言
**章 概述 1
1.1 空天地協同激光通信簡介 1
1.2 空天地協同激光通信鏈路技術發展概述 2
1.2.1 星地、星間激光鏈路 3
1.2.2 空基激光鏈路 11
1.2.3 地海激光鏈路 19
1.3 空天地協同激光通信關鍵技術發展概述 21
1.3.1 激光鏈路快速捕獲技術 22
1.3.2 激光鏈路穩定跟蹤技術 23
1.3.3 激光鏈路高速高可用度通信技術 31
參考文獻 32
第二章 空天地激光鏈路快速建立技術 35
2.1 激光通信瞄準技術及誤差分析 35
2.1.1 瞄準坐標系的建立 37
2.1.2 瞄準角的數學表達 41
2.1.3 捕跟坐標系下的瞄準角度計算方法 43
2.1.4 方位軸對捕跟瞄準精度影響 43
2.1.5 俯仰軸對捕獲瞄準精度影響 46
2.2 窄信標光束掃描捕獲理論模型 48
2.2.1 掃描捕獲工作原理和方式 49
2.2.2 掃描捕獲模型建立 53
2.2.3 捕獲概率和平均捕獲時間 58
2.2.4 捕獲掃描方式及掃描時間函數 59
2.3 窄信標掃描捕獲特性分析 61
2.3.1 平臺姿態漂移影響下捕獲概率特性分析 61
2.3.2 平臺姿態漂移影響下平均捕獲時間特性分析 63
2.4 限定時間下掃描捕獲分析 65
2.4.1 限定時間下單場掃描捕獲仿真與分析 65
2.4.2 限定時間下多場掃描捕獲仿真與分析 66
參考文獻 69
第三章 空天地激光鏈路穩定保持技術 71
3.1 空天地窄信標光束跟蹤理論模型 72
3.1.1 單向跟蹤 73
3.1.2 雙向跟蹤 75
3.1.3 窄信標雙向穩定跟蹤控制系統 79
3.2 空天地窄信標光束雙向跟蹤穩定性研究 86
3.2.1 窄信標光束雙向跟蹤補償效應描述 86
3.2.2 雙向跟蹤CCD測角誤差數學描述 88
3.2.3 跟蹤誤差對窄信標雙向跟蹤穩定性影響分析 91
3.2.4 窄信標穩定跟蹤仿真與分析 94
3.3 空天地捕跟探測快速切換在軌優化方法研究 97
3.3.1 圖像閾值分割法 98
3.3.2 自適應*優分割值理論模型 98
3.3.3 自適應*優分割值優化算法實現 102
3.4 空天地激光鏈路章動跟蹤技術研究 105
3.4.1 空間光到單模光纖耦合理論 106
3.4.2 章動跟蹤系統理論分析 108
3.4.3 章動跟蹤建模 109
3.4.4 章動參數研究 112
3.4.5 自適應章動算法 125
參考文獻 138
第四章 空天地激光鏈路高速通信復用技術 140
4.1 基于光頻梳的密集波分復用高速通信方法 141
4.2 高速復用通信技術中的多載波實現 143
4.2.1 電光調制器產生光頻梳的理論分析 143
4.2.2 電光調制器產生光頻梳的實驗研究 145
4.3 高速復用通信技術中的寬帶光頻梳 146
4.3.1 光纖自相位調制理論分析 146
4.3.2 基于自相位調制的光頻梳展寬實驗研究 147
4.4 基于光頻梳的高速復用通信實驗研究 149
4.4.1 中心波長可調的寬帶光頻梳實驗研究 149
4.4.2 頻率間隔可調的寬帶光頻梳實驗研究 152
參考文獻 153
第五章 空天地大氣信道湍流影響機理與補償技術 155
5.1 激光鏈路光束遠場動態特性鏈路跟蹤穩定性與補償方法 156
5.1.1 鏈路光束遠場動態特性 156
5.1.2 鏈路穩定性優化算法 159
5.1.3 鏈路光束遠場動態特性對鏈路穩定性影響補償 161
5.2 大氣湍流對系統通信性能影響分析 168
5.2.1 激光鏈路大氣信道物理特性分析與建模 168
5.2.2 大氣湍流對單輸入單輸出(SISO)自由空間光系統通信性能影響 171
5.2.3 大氣湍流對多輸入多輸出(MIMO)自由空間光系統通信性能影響 188
5.2.4 MRC條件下系統通信性能的分析 198
5.2.5 MRC與EGC方案通信性能的比較 208
5.3 激光鏈路大氣信道預報方法 210
5.3.1 模型建立條件 210
5.3.2 模型慣性參考坐標系 212
5.3.3 激光鏈路大氣信道綜合監測及可用度評價 212
參考文獻 215
第六章 空天地應急通信技術應用評估 217
6.1 激光鏈路光束遠場動態特性地面等效試驗評估 221
6.1.1 光束漂移對穩定性影響評估 221
6.1.2 光束擴展對穩定性影響評估 226
6.1.3 到達角起伏對穩定性影響實驗結果分析 227
6.1.4 激光鏈路大氣條件下光束遠場隨機擾動特性影響地面測試驗證 228
6.2 光束捕跟性能試驗評估 231
6.2.1 捕跟探測快速切換方法的地面外場驗證 231
6.2.2 捕跟坐標系在軌優化方法的在軌驗證 234
6.2.3 窄信標光束快速掃描捕獲方法試驗驗證 236
6.2.4 窄信標光束穩定雙向跟蹤方法試驗驗證 241
6.3 典型平臺激光鏈路跟蹤穩定性試驗評估 245
6.3.1 鏈路跟蹤穩定性實驗系統及測試方案 245
6.3.2 星間鏈路光束遠場動態特性地面等效驗證實驗 247
6.3.3 鏈路跟蹤穩定性優化方法實驗驗證 249
6.4 激光通信信道糾錯編碼試驗評估 254
6.4.1 編碼技術性能比較 254
6.4.2 編碼技術實現方法 256
6.5 隨機角抖動對單模光纖耦合效率應用評估 258
參考文獻 261
序
前言
**章 概述 1
1.1 空天地協同激光通信簡介 1
1.2 空天地協同激光通信鏈路技術發展概述 2
1.2.1 星地、星間激光鏈路 3
1.2.2 空基激光鏈路 11
1.2.3 地海激光鏈路 19
1.3 空天地協同激光通信關鍵技術發展概述 21
1.3.1 激光鏈路快速捕獲技術 22
1.3.2 激光鏈路穩定跟蹤技術 23
1.3.3 激光鏈路高速高可用度通信技術 31
參考文獻 32
第二章 空天地激光鏈路快速建立技術 35
2.1 激光通信瞄準技術及誤差分析 35
2.1.1 瞄準坐標系的建立 37
2.1.2 瞄準角的數學表達 41
2.1.3 捕跟坐標系下的瞄準角度計算方法 43
2.1.4 方位軸對捕跟瞄準精度影響 43
2.1.5 俯仰軸對捕獲瞄準精度影響 46
2.2 窄信標光束掃描捕獲理論模型 48
2.2.1 掃描捕獲工作原理和方式 49
2.2.2 掃描捕獲模型建立 53
2.2.3 捕獲概率和平均捕獲時間 58
2.2.4 捕獲掃描方式及掃描時間函數 59
2.3 窄信標掃描捕獲特性分析 61
2.3.1 平臺姿態漂移影響下捕獲概率特性分析 61
2.3.2 平臺姿態漂移影響下平均捕獲時間特性分析 63
2.4 限定時間下掃描捕獲分析 65
2.4.1 限定時間下單場掃描捕獲仿真與分析 65
2.4.2 限定時間下多場掃描捕獲仿真與分析 66
參考文獻 69
第三章 空天地激光鏈路穩定保持技術 71
3.1 空天地窄信標光束跟蹤理論模型 72
3.1.1 單向跟蹤 73
3.1.2 雙向跟蹤 75
3.1.3 窄信標雙向穩定跟蹤控制系統 79
3.2 空天地窄信標光束雙向跟蹤穩定性研究 86
3.2.1 窄信標光束雙向跟蹤補償效應描述 86
3.2.2 雙向跟蹤CCD測角誤差數學描述 88
3.2.3 跟蹤誤差對窄信標雙向跟蹤穩定性影響分析 91
3.2.4 窄信標穩定跟蹤仿真與分析 94
3.3 空天地捕跟探測快速切換在軌優化方法研究 97
3.3.1 圖像閾值分割法 98
3.3.2 自適應*優分割值理論模型 98
3.3.3 自適應*優分割值優化算法實現 102
3.4 空天地激光鏈路章動跟蹤技術研究 105
3.4.1 空間光到單模光纖耦合理論 106
3.4.2 章動跟蹤系統理論分析 108
3.4.3 章動跟蹤建模 109
3.4.4 章動參數研究 112
3.4.5 自適應章動算法 125
參考文獻 138
第四章 空天地激光鏈路高速通信復用技術 140
4.1 基于光頻梳的密集波分復用高速通信方法 141
4.2 高速復用通信技術中的多載波實現 143
4.2.1 電光調制器產生光頻梳的理論分析 143
4.2.2 電光調制器產生光頻梳的實驗研究 145
4.3 高速復用通信技術中的寬帶光頻梳 146
4.3.1 光纖自相位調制理論分析 146
4.3.2 基于自相位調制的光頻梳展寬實驗研究 147
4.4 基于光頻梳的高速復用通信實驗研究 149
4.4.1 中心波長可調的寬帶光頻梳實驗研究 149
4.4.2 頻率間隔可調的寬帶光頻梳實驗研究 152
參考文獻 153
第五章 空天地大氣信道湍流影響機理與補償技術 155
5.1 激光鏈路光束遠場動態特性鏈路跟蹤穩定性與補償方法 156
5.1.1 鏈路光束遠場動態特性 156
5.1.2 鏈路穩定性優化算法 159
5.1.3 鏈路光束遠場動態特性對鏈路穩定性影響補償 161
5.2 大氣湍流對系統通信性能影響分析 168
5.2.1 激光鏈路大氣信道物理特性分析與建模 168
5.2.2 大氣湍流對單輸入單輸出(SISO)自由空間光系統通信性能影響 171
5.2.3 大氣湍流對多輸入多輸出(MIMO)自由空間光系統通信性能影響 188
5.2.4 MRC條件下系統通信性能的分析 198
5.2.5 MRC與EGC方案通信性能的比較 208
5.3 激光鏈路大氣信道預報方法 210
5.3.1 模型建立條件 210
5.3.2 模型慣性參考坐標系 212
5.3.3 激光鏈路大氣信道綜合監測及可用度評價 212
參考文獻 215
第六章 空天地應急通信技術應用評估 217
6.1 激光鏈路光束遠場動態特性地面等效試驗評估 221
6.1.1 光束漂移對穩定性影響評估 221
6.1.2 光束擴展對穩定性影響評估 226
6.1.3 到達角起伏對穩定性影響實驗結果分析 227
6.1.4 激光鏈路大氣條件下光束遠場隨機擾動特性影響地面測試驗證 228
6.2 光束捕跟性能試驗評估 231
6.2.1 捕跟探測快速切換方法的地面外場驗證 231
6.2.2 捕跟坐標系在軌優化方法的在軌驗證 234
6.2.3 窄信標光束快速掃描捕獲方法試驗驗證 236
6.2.4 窄信標光束穩定雙向跟蹤方法試驗驗證 241
6.3 典型平臺激光鏈路跟蹤穩定性試驗評估 245
6.3.1 鏈路跟蹤穩定性實驗系統及測試方案 245
6.3.2 星間鏈路光束遠場動態特性地面等效驗證實驗 247
6.3.3 鏈路跟蹤穩定性優化方法實驗驗證 249
6.4 激光通信信道糾錯編碼試驗評估 254
6.4.1 編碼技術性能比較 254
6.4.2 編碼技術實現方法 256
6.5 隨機角抖動對單模光纖耦合效率應用評估 258
參考文獻 261
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空天地協同激光通信技術與應用 節選
**章 概述 1.1 空天地協同激光通信簡介 21世紀是信息技術急劇發展的時代，社會信息化程度不斷提高。在民用方面，人們不僅能夠從網絡中獲取海量的新聞消息、實現實時定位信息交互，還可以享受到高清視頻網絡會議、異地遠程醫療通信等新一代業務帶來的工作和生活上的便捷。在軍用方面，隨著無線通信和對地觀測技術突飛猛進的發展，以及集群專網通信、無人機飛控、云計算、空間信息等新技術的不斷涌現，空天地一體化的協同通信在處理重大公共安全突發事件中發揮著越來越關鍵的作用。美國陸軍將衛星、空中偵察機、地面部隊以及美國中央情報局等機構所獲取的信息進行融合，通過導航定位和通信系統向旅及以下指揮層提供實時和近實時的作戰指揮信息、態勢感知信息和友軍位置信息等，可以通過三維方式查看戰場地形和態勢。美國聯邦調查局移動指揮車集成了地圖、視頻、音頻和通信設備，可以指揮每個獨立的作戰小組。俄羅斯內務部防恐部隊2012年開始裝備的“Andromeda-D”自動化指揮系統，由多個移動式筆記本電腦組成前沿指揮網絡，可以保障各級使用者實時進行信息交換，融合了無線電通信、衛星通信、二維電子地圖和 GPS 或格洛納斯系統自動更新位置信息。同時，我國國內也在大力發展天地一體化建設。 縱觀國內外現狀，協同通信成為了空天地一體化信息網絡發展趨勢。協同通信網絡是指不依賴某一種技術方式，而是集合多種通信技術優勢，來構建多功能、適用于多場景的信息網絡。然而，傳統的協同通信方式仍然存在傳輸速率低、抗干擾能力差、頻率資源緊缺、應急性差、重量和功耗大等問題。 空間激光通信技術結合了無線電通信和光纖通信的優點，以激光為數據傳輸的載體，激光在兩個終端的光學天線之間的鏈路中傳輸。激光載波的波長通常為大氣窗口中的可見光或短紅外光。由于激光的特性，自由空間光通信和傳統的 RF系統相比，具有抗干擾能力強、安全性高、通信速率高、傳輸速度快、波段選擇方便及信息容量大的優勢。由于激光通信中使用的波長比 RF 波長短得多，所以激光可以實現更窄的波束，具有更小的發散角。其系統特點是體積小、重量輕、功耗低、結構簡單、靈活機動，在軍事和民用領域均有重大的戰略需求與應用價值。美國已將發展空間激光通信技術列為與海陸空裝備同等重要位置，歐洲空間局將其作為顛覆性技術進行攻關。我國在2011年實現了低軌星地504Mbps 激光通信，2017年實現了高軌星地雙向5Gbps 激光通信，2020年先后實現了低軌星間雙向2.5Gbps、100Mbps 激光通信。在“十三五”時期，我國就已將天地一體化網絡建設列為重大工程項目。通過激光數據通信、數據轉發、數據分發和數據暫存等實現空間高速網絡通信，實現衛星遙感和衛星通信的全球實時數據傳輸，同時還可完成異地數據轉發、應急成像數據轉發等抗干擾保密通信業務。 空間激光通信技術可作為一種應急通信方案，應用于抗震救災、突發事件、反恐、公安偵查等領域。具體來看，空間激光通信技術可為多兵種聯合攻防提供軍事保密信息服務，在局部戰爭、戰地組網和信息對抗中優勢突出。另外，受益于帶寬高、傳輸快速便捷及成本低的優勢，空間激光通信技術是解決信息傳輸“*后一千米”和第五代移動通信技術(5G)小微基站傳輸的*佳選擇，也是實現高速和高可靠性通信的關鍵技術。傳統的微波(RF)系統性能會受傳輸距離和電路板存儲空間等的限制，而衛星激光通信技術使用先進的空間科學儀器，能夠實現航天器與下行地面站之間的高速數據傳輸。 空天地協同應急激光通信系統是指在自由空間環境中，針對特定的場景需求，利用激光通信技術構建的一體化協同系統。特定場景包括異地保密通信、大容量的數據傳輸，以及頻率申請資源較為緊張環境等。以激光和微波兩種空間通信手段為例，兩者各有優勢，可以相互配合，構建激光/微波混合的網絡，其中激光鏈路傳輸速率高、保密性好，在空間高速骨干網絡中具有獨*的優勢和發展潛力，而微波鏈路覆蓋范圍廣、穿透能力強，在用戶接入和信息分發等方面具有優勢。通過激光/微波混合組網體制試驗，驗證相關技術的可行性，為網絡的建設提供技術支撐。在激光/微波混合網絡中，可根據系統在軌運行狀態和任務要求，動態設置傳輸體制和數據傳輸優先級，確保不同用戶的通信容量和時效需求。 1.2 空天地協同激光通信鏈路技術發展概述 空天地協同激光通信技術以空基激光通信鏈路和空基激光通信網絡為基礎，利用空基激光通信終端，分別與星載終端、地基終端和艦載終端建立激光通信鏈路和組網，實現天基網絡和地基網絡數據的中繼和互聯。空天地一體化光通信系統中的各類激光通信終端，可根據自身位置姿態信息和對面終端位置信息，自動瞄準、捕獲、跟蹤并實現雙向通信，實現自主建立和保持鏈路。通過空空/空地/空天/空海間點對點高速數據傳輸，解決現有微波鏈路的傳輸帶寬受限問題，同時具有抗干擾和保密性好等優點。各類激光通信終端均可適應相應工作環境的高低溫、力學、抗輻射等要求，對于高速平臺(超音速飛機等)，具備共性技術。空天地一體化光通信系統可拓展現有天地一體化網絡設計的應用范圍，同時解決天地激光鏈路受大氣影響可用度不高的問題。此外，該系統還可接入地面光纖網絡，拓展現有通信系統維度。空天地海一體化光通信系統中，首先建立空基終端(飛機、無人機、浮空器、氣球等空中平臺)間激光鏈路，利用飛行器平臺實現空基局域網絡，如圖1-1所示。本書將主要針對星地、空基以及地海激光通信技術進行概述。 圖1-1 空天地一體通信系統 1.2.1 星地、星間激光鏈路 20世紀70年代末，美國率先研制出了**個自由空間光通信終端，進行了室內演示實驗，此后日本、歐洲各國等紛紛開展了衛星光通信技術研究。20世紀80～90年代，由于光源、探測器和光束控制相關的元器件技術水平有限，衛星光通信終端的體積、質量和功耗都較大，無法滿足在空間環境運行的要求。近20多年來，隨著半導體激光技術、高靈敏探測技術、無熱化光學元件技術、集成化控制技術和輕量化光機材料技術等的發展，各國的衛星光通信技術已逐漸從地面模擬走向了在軌試驗階段，目前正逐步向航天工程實用化和商業化階段邁進。 從國內外發展趨勢來看，未來衛星光通信技術的主要應用場景是星間激光通信組網？臻g激光通信具有傳輸數據率高、抗干擾和保密性好、不受微波頻譜限制、光學天線體積小等優點。衛星組網技術可用于全球衛星通信、光學遙感實時傳輸、電磁遙感等多項航天服務領域，具有廣闊的應用前景，其中采用激光通信技術解決星間數據傳輸問題是首選方案。 1.2.1.1 國外星地、星間光通信鏈路 歐洲國家 自1977年開始，歐洲空間局(歐空局，ESA)開展了一系列衛星光通信相關技術的研究。1989年以來，在歐空局的組織推動下，歐洲聯合實現了國際上首次星間激光通信在軌試驗和多次星間星地激光鏈路在軌試驗：通過建立衛星和地面站之間光通信鏈路，驗證了星載光通信終端在軌運行可靠性、大氣傳輸干擾補償能力和星地高速信息傳輸能力；通過建立高低軌星間、低軌星間光通信鏈路，驗證了星間光束捕獲跟蹤性能、星間高速數據轉發性能和相干通信性能等。 2001年，歐空局 SILEX 項目實現了世界首次星間/星地激光通信(圖1-2)，利用 OPALE 終端與 PASTEL 終端建立了星間激光鏈路，利用 OPALE 終端與地面站間建立了星地激光鏈路，并進行了一系列在軌試驗，如圖1-3；2008年，歐空局 LCTSX 項目實現了世界首次星間相干激光通信(BPSK)；2016年，歐空局中繼系統項目開始實施，1月份首顆 EDRS-A 高軌衛星發射入軌，年底開始實際應用并投入運營；歐空局計劃利用4顆高軌衛星 EDRS-A/C/D/E 和地面設置構建星間/星地高速通信網絡，提供全面的運營服務，到目前為止成功發射了EDRS-A/C，預計2024年發射 EDRS-D。 圖1-2 歐洲激光通信發展重大項目及未來計劃 圖1-3 OPALE、PASTEL 星間激光通信終端和地面接收終端 在 SILEX 星間激光鏈路系統中，低軌到高軌衛星返向鏈路數據率為50Mbps，高軌衛星到低軌衛星前向鏈路的數據率為2Mbps，平均誤碼率在軌測試結果均小于10.6。在捕獲跟蹤性能測試中，平均捕獲時間.150s，捕獲概率優于95%，驗證了星間激光鏈路系統關鍵技術和終端在軌運行可靠性。然而，SILEX 激光通信鏈路系統在重量、功耗以及通信性能方面尚未明顯體現出衛星激光通信的優勢，具體表現為：PASTEL 終端總重80kg，*大功耗為130W；OPALE 終端總重160kg，*大功耗為150W；鏈路的*大通信數據率僅為50Mbps。在后續報道中，ESA 研制的光通信終端逐步向著小型化和小功耗方向發展，以滿足今后的應用需求。 德國航空航天中心(DLR)資助的著名項目 LCTSX 于2002年11月啟動，試驗的主要目的是建立同步軌道間、高低軌道間、高軌與地面站間的衛星光通信鏈路，驗證在自由空間中進行相干通信的可行性。近些年來，為了進一步推進衛星激光通信技術的航天工程化應用，ESA 制定了歐洲數據中繼系統(European DataRelay Satellite，EDRS)計劃，在中繼衛星與地面站之間建立微波和激光復接通信網絡(圖1-4)。 圖1-4 EDRS 通信系統示意圖 2015年，為了驗證 EDRS 高軌和低軌衛星的星間/星地激光通信終端的性能，德國航空航天中心(DLR)首次建立了車載自適應光學通信地面站(TransportableAdaptive Optical Ground Station， TAOGS)，與**和第二代 Tesat’s 激光通信終端進行了通信，鏈路系統采用1064 nm 波段和二進制相移鍵控(BPSK)調制。車載自適應激光通信終端實現了與低軌衛星(5.625Gbps 高速率通信)、地球同步衛星(Alphasat)激光通信終端之間的雙向激光通信(光學數據率2.8125Gpbs，有效數據率1.8Gbps)。 EDRS 的**個用戶是搭載激光通信終端的哨兵1號和2號低軌衛星，星間鏈路設計*大通信速率1.8Gbps，通信光波長為1064nm。2016年1月27日，歐空局發射了首顆 EDRS-A 高軌衛星。EDRS-A 高軌衛星收到哨兵 A 衛星通過激光鏈路以600Mbps 速率傳輸的遙感圖像數據，接收光學天線口徑為135mm，通信距離45000km。2019年，歐空局發射高軌衛星 EDRS-C，預計在2024年發射高軌衛星 EDRS-D，上述3顆激光通信衛星與計劃發射的 EDRS- E 將與地面構建星間/星地高速通信網絡，提供全面的運營服務。 日本 日本自20世紀80年代開始衛星激光通信方面的研究，實現了高軌星地、低軌星地，達到國際先進水平，其激光通信發展重大項目及未來計劃如圖1-5所示。 圖1-5日本激光通信發展重大項目及未來計劃 2006年，日本 OICETS 項目實現了低軌對高軌星間激光通信，同時開展了低軌對地激光通信項目；2014年，日本 SOCRATES 項目采用5.8kg 的小型終端成功開展了低軌對地激光通信試驗；2015年，RISESAT/VSOTA 項目中一個50kg級別的國際科學微小衛星，搭載了日本國家信息通信技術研究所研發的激光通信終端 VSOTA，目的是驗證利用精確控制微小衛星本體姿態手段來建立低軌星地激光通信鏈路的技術，其微小衛星姿態控制精度可以達到0.04.(3σ)；日本原計劃于2019年完成建設“激光數據中繼衛星”計劃 DPSK 相干調制激光鏈路，通信速率設定為2.5Gbps，該衛星實際于2020年11月發射成功，通信速率為1.8Gbps(返向)/50Mbps (前向)，通信制式為 RZ-DPSK-DD(返向)/IMDD(前向)；2020年3月，日本 SOLISS 雙向通信鏈路的地面站完成安裝，隨后在地面站
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