本发明涉及一种无线通信，特别是关于一种双向光无线通信系统。
背景技术：
1、近年来随着物联网和6g通信等技术的发展，对于无线通信的数据速率和低延迟有了更高的要求，然而现有的射频通信由于带宽窄，频谱资源有限等问题并不能满足使用需求。在此背景下，光无线通信作为射频通信的一种补充技术得到了广泛的研究。光无线通信有可能克服基于射频的无线通信中的速率限制和频谱短缺挑战。光无线通信的工作原理类似于传统的射频无线通信，信息通过调制来进行传输，但使用光作为载波进行传输，接收端通过光电探测器将光信号转换为电信号进行解调和进一步处理。
2、光无线通信技术载波波长范围包含了紫外线、可见光以及红外线，提供了thz级的带宽使得其理论速度最高可达tbps量级。较射频传输相比光谱的免许可和安全频谱的范围极广，可以克服现有的频谱危机。通过多载波传输，支持更多的载波频率，每个载波都可以同时传输数据，宽频谱可以允许更复杂的调制方式，提高传输速率，也可以进行冗余发送提高通讯的可靠性。宽频谱支持高度用户同时访问提高网络容量和效率，适合物联网应用。光无线传输基于光波，专用的光学信道减少了传输的堵塞，并且由于光在介质内的传播特性，可以实现微秒级的传输延迟，提供比射频传输更低的延迟时间，并且克服线缆传输的传输线延迟，对同步性较高的传输有着较大的优势。现有的射频传输在电磁环境敏感下的使用受限，但由于光和射频信号之间不会相互干扰，因此光非常适用于电磁敏感领域，有效避免电磁干扰，保证设备正常运行。光无线传输在高电离辐射区域使用也有明显的优势，处理不会对设备产生电磁干扰，光无线传输较光纤传输相比没有物理层的传输介质，不会受到电离辐射的影响，因此在高能核电子学领域也有应用的优势。较现有的电缆和光缆传输，光无线通信可以实现较低的成本，在特定领域有更稳定的应用。
3、综上，光无线通信技术拥有巨大的研究潜力和广泛的应用空间，与传统的线缆传输和射频无线传输相比有其明显的优势，但是如何实现高速率，高可靠的光无线传输还是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种双向光无线通信系统，其能实现高速率，高可靠的光无线传输系统，并且基于fpga进行控制，提高了系统的灵活性。
2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种双向光无线通信系统，其包括：前端电子学，包括模数转换电路、第一信号处理模块和第一光无线通信系统；模数转换电路获取来自传感器阵列的电荷信号，并将该电荷信号转换为数字信号后送入第一信号处理模块，第一信号处理模块与第一光无线通信系统进行信息交互，通过第一光无线通信系统将经第一信号处理模块处理后的探测信号输出；后端电子学，包括第二光无线通信系统和第二信号处理模块；第二光无线通信系统与前端电子学中的第一光无线通信系统进行信息交互，接收第一信号处理模块经第一光无线通信系统传输至的探测信号，并由第二光无线通信系统将接收到的信号传输至第二信号处理模块作进一步处理后，传输至pc端。
3、进一步，第一光无线通信系统和第二光无线通信系统都包括发射模块、接收模块和电流温度监测电路；
4、发射模块，用于将信号处理模块调制后的数字信号转换为模拟信号后，经光信号进行传输；
5、接收模块，用于接收来自通信对象发射的光信号，将光信号转换为电信号后，再将模拟电信号转换为经数字电信号送入信号处理模块内进行解调；
6、电流温度监测电路用于将监测到的温度信息传输至发射模块及信号处理模块。
7、进一步，第一光无线通信系统中的接收模块与第二光无线通信系统中的发射模块经光信号进行信息交互，且第一光无线通信系统中的接收模块将接收到的信号处理后传输至第一信号处理模块，第二光无线通信系统中的发射模块用于接收由第二信号处理模块传输至的信号；
8、第一光无线通信系统中的发射模块与第二光无线通信系统中的接收模块经光信号进行信息交互，且第一光无线通信系统中的发射模块用于接收由第一信号处理模块传输至的信号，第二光无线通信系统中的接收模块将接收到的信号处理后传输至第二信号处理模块。
9、进一步，发射模块包括准直器、发光元件、发光元件驱动电路、预均衡电路和数模转换器；
10、数模转换器，用于接收信号处理模块输出的调制后信号，并将该信号进行数字-模拟转换，将转换后的模拟信号传输至预均衡电路；
11、预均衡电路，用于补偿光无线通信中模拟信号的信道频率发生的衰落现象；
12、发光元件驱动电路，根据接收到的补偿后的信号及电流温度监测电路传输至的温度信息，进行频率和强度参数控制，以输出用于驱动发光元件的驱动信号；
13、发光元件，根据接收到的驱动信号进行光信号调制，通过调制后的光信号进行信息传输；
14、准直器，设置在发光元件前端，用于将光束汇聚至通信对象的光场，确保光信息被通信对象捕捉。
15、进一步，接收模块包括透镜、带通滤波器、光电转换器件、光电转换器件偏置电压控制模块、rf放大器和模数转换器；
16、透镜，与发射模块中的准直器对应设置，紧邻光电转换器件，用于汇聚光线，将光束汇聚入射到光电转换器件的探测灵敏面；
17、在光电转换器件与透镜之间设置带通滤波器，以选取所需波长的光波；
18、光电转换器件偏置电压控制模块，用于接收信号处理模块传输至的控制信号，以控制光电转换器件的偏压；
19、rf放大器，用于放大由光电转换器件产生的电信号，并传输至模数转换器；
20、模数转换器，将模拟的电信号转换为数字信号后，传输至信号处理模块。
21、进一步，光电转换器件采用具有高响应性、快信号响应和低温度系数的光电探测器件。
22、进一步，第一信号处理模块和第二信号处理模块都采用fpga。
23、进一步，fpga包括：
24、电流电压检测模块，与电流温度监测电路进行信息交互，用于向电流温度监测电路传输控制信号，并接收由电流温度监测电路监测到的环境温度信号；
25、偏压控制模块，用于给接收模块中的光电转换器件提供在线可调的偏压精细控制信号，并根据电流电压检测模块反馈的由电流温度监测电路测量到的环境温度实时调节偏压大小；
26、数据输入模块，将接收到的信号进行编码后，传输至信号调制模块；
27、信号调制模块，将编码后的信号进行调制并经第一接口控制模块输出至发射模块；
28、第二接口控制模块，将接收到的由接收模块传输至的信号发送至信号解调模块；
29、信号解调模块，对传输来的信号进行解调还原出数据信息，并传输至均衡算法模块；
30、均衡算法模块，在接收端完成信号恢复处理，对信号的频偏和相偏进行补偿后，传输至数据输出模块；
31、数据输出模块，将接收到的信号进行解码后输出。
32、进一步，调制方法包括通断键控调制、离散多音调制、正交频分复用调制和无载波幅度相位调制方法。
33、进一步，编码采用卷积码或rs编码。
34、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
35、本发明通过前端电子学和后端电子学，实现了信号的双向通信。前后端之间的通信通过光无线通信系统实现，其内部结构由发射模块、接收模块、电流温度监测电路、信号处理模块等部分组成。本发明可以实现高速率，高可靠的光无线传输系统，并且基于fpga进行控制，提高了系统的灵活性，允许搭载复杂的算法，能成为通信传输领域中的新一代核心传输技术。
1.一种双向光无线通信系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述双向光无线通信系统，其特征在于，第一光无线通信系统和第二光无线通信系统都包括发射模块、接收模块和电流温度监测电路；
3.如权利要求2所述双向光无线通信系统，其特征在于，第一光无线通信系统中的接收模块与第二光无线通信系统中的发射模块经光信号进行信息交互，且第一光无线通信系统中的接收模块将接收到的信号处理后传输至第一信号处理模块，第二光无线通信系统中的发射模块用于接收由第二信号处理模块传输至的信号；
4.如权利要求1所述双向光无线通信系统，其特征在于，发射模块包括准直器、发光元件、发光元件驱动电路、预均衡电路和数模转换器；
5.如权利要求1所述双向光无线通信系统，其特征在于，接收模块包括透镜、带通滤波器、光电转换器件、光电转换器件偏置电压控制模块、rf放大器和模数转换器；
6.如权利要求5所述双向光无线通信系统，其特征在于，光电转换器件采用具有高响应性、快信号响应和低温度系数的光电探测器件。
7.如权利要求1所述双向光无线通信系统，其特征在于，调制方法包括通断键控调制、离散多音调制、正交频分复用调制和无载波幅度相位调制方法。
8.如权利要求1所述双向光无线通信系统，其特征在于，编码采用卷积码或rs编码。
