无线光通信具有不需申请频谱、信息容量大、功耗低、安全性好等优点，已成为无线传感器网络(WSN，Wireless Sensor Network)应用中备受关注的一种通信手段。但无线传感器网络中传感节点分布范围广，数量大，位置复杂，外界环境多样，这就要求无线光通信必须解决外界光源干扰和视线(LOS，Line-of-Sight)传输的问题。紫外光大气通信选用日盲区光波进行通信，一方面克服了太阳光和人工光源的干扰，另一方面可以利用大气中悬浮粒子的散射实现非视线(NLOS，Non-Line-of-Sight)通信。近年来，紫外大气散射通信在WSN中的应用已受到国内外很多学者的重视。本学位论文在分析大气光学特性的基础上，研究了紫外光大气散射传输模型及适用于传感器网络的光调制方式，搭建了一个基于紫外LED的大气散射通信实验系统并进行了研究。　　 论文的主要工作如下：　　 1．研究了光波在近地大气中传播的特性　　 深入研究了大气对流层、平流层、中间层、热层和散逸层的光波传播特性，分析了地表附近低空大气中臭氧分子的作用，利用200～280nm范围的紫外光在近地范围内传播时不受太阳辐射的影响、吸收损耗较小以及可充分利用大气分子的散射实现非视线传播等特点，提出以紫外光为传播媒介构建无线光通信系统并将其应用于传感器网络的方案。　　 2．研究了紫外光大气散射传输模型　　 分析了传统的建立在长球坐标系上的紫外光大气非视线单次散射模型，指出该模型未考虑大气中悬浮粒子的尺寸及由此引起的光波散射的差异。为此，引入了大气粒子尺寸、分布及散射相函数，改进了非视线单次散射传输模型；基于该改进模型，对不同的通信距离、收发仰角、光源束散角和接收视场角、天气条件下日盲区紫外光的大气散射传输特性等进行了仿真研究，结果指出，紫外光大气散射可实现非视线通信，比较适合于短距离场合使用。　　 3．研究了紫外光大气散射通信中的调制方案　　 综合考虑人体安全、传感器节点能源限制、大气的吸收与散射会造成接收光功率的急剧下降等特点，指出紫外光通信的发射功率不宜过大，而采用适当的调制方式可以提高系统的功率利用率。为此，提出了一种新型的调制方式——分离双脉冲位置调制(SDPPM，Separated Double Pulse Position Modulation)，开与已有的方式进行比较。结果表明，所提调制方式比OOK、PPM等方式在功率需求和带宽需求方面有较好的折中：比DPPM、DPIM等方式有调制时隙长度固定的优势，能够简化调制与解调电路。此外，该调制方式的特殊结构使接收端可进行软判决解调，在保持多脉冲位置调制的高信息传输速率的同时，进一步改善了系统的误码性能。　　 4．研制了紫外光大气散射通信实验系统　　 设计了一个基于LED紫外光散射通信系统，通过对比各种日盲区紫外光源的性能，指出目前紫外LED是无线传感器网络中进行光通信的最佳光源；讨论了两种常用的紫外光检测器的性能及特点，指出紫外光电倍增管技术成熟可靠，适合目前使用，雪崩增益光检测器在紫外波段尚不成熟，但将来会有广阔应用；实现了一个短距离紫外光散射通信实验系统，包括光源驱动电路、光检测器电路以及为克服接收光功率的起伏而设计的AGC放大器、为减少带宽外噪声的影响而设计的带通滤波器。最后对系统进行了相应测试，利用串口实现了数据的无差错传输。