基于LED的星内光无线CAN通信系统：0.5米距离下100kb/s速率实现

本文主要探讨了一种创新的星内光无线通信系统——基于LED的光无线CAN通信系统。该系统的设计目标是为满足航天器内部复杂任务的需求，通过替代传统的有线CAN通信，实现高效、低功耗的通信方式。LED在这里扮演了关键角色，既作为发射器，也作为接收器，工作在特定的红外（820nm~880nm）和可见光（515nm~535nm）波段。 系统的核心组成部分包括微控制器（MCU）、CAN控制器、现场可编程门阵列（FPGA）、发送电路、接收电路以及LED和光电二极管（PD）。MCU负责信号的生成，通过CAN控制器传输至FPGA进行调制，形成短脉冲信号，然后由LED发射出去。接收到的光信号经过漫反射后，由光电二极管捕获并转换为电信号，经过一系列接收、前置放大、滤波和多级放大等处理步骤，最终由FPGA解调恢复为原始电平信号，再经CAN控制器处理传递回MCU。 设计者特别关注在轨应用的可行性，选择能承受太空环境严酷考验的器件，并采取短脉冲调制技术来减少系统能耗。实验结果显示，在0.5米的距离下，这种基于LED的星内光无线CAN通信系统能够达到100千比特每秒（kb/s）的通信速率，足以支持卫星内部特定负载之间的高效数据交换。 与传统的有线CAN通信相比，基于LED的光无线通信系统具有明显的优点，如无需物理连接，减少了电缆重量和体积，降低了维护成本。同时，由于光信号的传输不受电磁干扰，提高了通信的可靠性。然而，这也需要考虑到光通信可能受到环境因素如光照强度、遮挡和反射的影响，因此在实际应用中需要针对这些挑战进行优化和补偿。 总结来说，这篇文章详细介绍了如何利用LED技术构建一种适合航天器内部使用的星内光无线CAN通信系统，其设计原理、关键组件、以及在特定条件下的性能表现，为未来航天器通信系统的改进提供了新的思考方向。