量子通信论文【精选4篇】

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卫星通信论文【第一篇】

姿态的表示有多种方法，如欧拉角法、方向余弦法、四元数法和罗德里格斯参数法等。四元数法只需要解四个微分方程，不涉及三角函数运算，计算量小，是姿态控制领域广泛应用的姿态描述参数。由于四元数用四维向量来表示三维姿态角，因此，四元数四个元素间不是相互独立的。此外，四元数必须满足单位化限制1Tqq，存在加权均值计算和协方差奇异问题，会给姿态估计造成影响。

2组合导航姿态估计模型的建立

为降低系统实现的复杂程度，采用位置和速度的松组合模式，这种模式有两个优点：（1）动中通姿态估计系统工程实现容易，组合导航算法的计算量小、实时性好；（2）GPS和INS两个系统保持独立工作，当其中某个系统出现故障时，系统可继续保持工作，有效地保证了算法的连续性。选取惯性导航系统的基本方程和四元数随时间的更新方程作为系统方程。系统的可观性是考察卡尔曼滤波器性能的重要方法，对于一个完全可观测的系统，状态估计的效果取决于系统噪声和测量噪声；然而对于状态不可观测的系统，即使噪声的影响很小甚至可以忽略时，仍然得不到状态的精确估计。由组合导航姿态估计的速度误差方程可知，横滚角和俯仰角可以通过位置和速度信息间接可观，而航向角的可观性取决于载体的机动特性。因此，组合导航姿态估计航向角可观性弱，姿态角估计精度低、易发散，仅使用组合导航算法无法获得精确的姿态角估计值。单基线GPS在路况较好的情况下可以提供精确的航向信息[10]，因此，当单基线GPS有效时，可以利用单基线GPS航向角作为外部观测量，改善航向角的可观性，提高航向角的估计精度。

3算法实现

开关自适应UKF组合姿态估计算法单基线GPS对空视环境提出了严格要求，当移动卫星地球站在行驶过程中GPS信号受到遮挡时，单基线无法输出精确的航向角。若单基线GPS中的一个GPS天线可以输出速率信息，此时，可以利用单天线GPS的航迹角进行辅助。在载体直线行驶时，单天线GPS测量得到的航迹角与载体的航向角一致，但是当载体转弯时，侧滑角会对航向角估计值产生干扰，使得航迹角与真实航向角之间产生偏差，此时，不可以使用单基线GPS的航迹角作为辅助手段。当检测到载体转弯时，可以通过陀螺积分短时间维持姿态角的有效输出。综上所述，根据GPS的使用特点和移动卫星地球站载体的行驶路况，设计自适应组合导航算法，判断规则。当单基线GPS收星数目大于，即能够提供航向信息时，算法通过单基线GPS航向角辅助进行姿态估计；当单基线GPS收星数目小于，即单基线GPS不能提供航向信息时，利用GPS航迹角辅助观测；当单基线输出信息全部无效时，利用陀螺的短时精度保持系统的有效输出，系统的原理如图2所示。

参数切换UKF组合姿态估计算法扩展卡尔曼滤波（ExtendedKalmanFilter,EKF）是姿态估计领域应用最为广泛、最为成熟的非线性滤波方法，但是其存在线性化误差，且当线性化假设不成立或初始误差较大时，滤波器性能会下降甚至发散。此外，EKF需要计算状态方程的雅可比矩阵，计算复杂、不易实现。无迹卡尔曼滤波（UnscensedKalmanFilter,UKF）是一个以最优高斯近似的卡尔曼滤波器架构为基础所发展的递归式最小均方根误差估计器，估计精度高，无需计算雅克比矩阵、计算量适中，满足动中通天线波束指向要求，因此选取UKF作为姿态估计算法。UKF滤波算法是基于UT变换的卡尔曼滤波算法，其基本思想是用一定数量的样本通过UT去近似系统的真实分布，由被估计量的先验均值和方差产生一批离散的与被估计量具有相同的概率统计的采样点，其经过非线性变换后，生成后验的均值和方差，基于参数切换的组合导航采用UKF算法步骤如下。

4实验分析

为验证算法的有效性，选取北京星网宇达科技开发公司的惯性测量单元XW-IMU5220和GPS定位定向模块XW-ADU3601作为实验平台，同时将高精度姿态方位组合导航系统XW-ADU7612作为验证算法的基准。XW-ADU3601由两个GPS接收机和以嵌入式处理器为核心的计算机组成，既可以独立使用也可以与其它的系统联合使用，其给出的速度精度小于/s。惯性测量单元XW-IMU5220产品选用低成本高可靠性的微机械惯性器件，由三个微机械陀螺和三个微机械加速度计组成，可实现对载体角运动、线运动的实时测量，以100Hz的数据更新速率稳定的输出加速度值和角速率值。选择乡村土石路进行实验，移动卫星通信载体的姿态的动态变化范围大，车辆行驶机动状况复杂，存在载体的强机动加减速、转弯等各种突发干扰因素，可以验证算法的有效性。实验载体及设备安装如图3所示。GPS收星数目如图4所示，GPS定位定向模块XW-ADU3601收星数目均在5颗以上。由实际跑车经验得知：XW-ADU3601收星数目大于6时，可以输出航向角；当收星数目大于4时，可以输出GPS航迹角；当收星数目小于4时，无法利用GPS的测量信息。因此，可以充分利用单基线GPS定位定向模块的输出数据，通过组合导航算法得到姿态角的估计值。直接使用基于扩展卡尔曼滤波的组合导航算法的实验结果如图5、图6和图7所示。

量子通信论文【第二篇】

关键词：移动通信；生产生活；大数据；云计算；人工智能

通信技术一直伴随人类社会的进步而不断发展，从我国古代的烽火、飞鸽传书、信猴到通信塔、交通指挥手语和航海旗语等都体现了人们生产生活离不开通信。在短短的30年里，随着信息技术的不断发展，移动通信技术也得到蓬勃发展，从早期的1G发展现在大家所使用的4G，而且5G也将很快得到实际应用。随着移动通信技术不断升级发展过程中，给人们生产生活带来了极大的便利，尤其是近几年移动通信速度倍增所带来的智能终端产业的发展，给人们在视觉感受上和交流便利上带来了前所未有的体验，再比如物联网技术可以实现物与物之间的连接等。可见通信网络技术的发展给生活带来便利的同时，也促进了生产技术水平提升。本文通过总结移动通信技术从1G发展到4G的发展历程，和即将使用的5G技术特点后，重点分析了移动通信技术给我们生产生活带来的影响，以及在发展过程中相关技术的影响。通过本论文相关资料的查找学习，也使本人对移动通信技术有了一定的深入了解，为后面进入大学学习做好基础准备。

1移动通信技术发展历程

1G技术是发展于上世纪80年代，采用的通信技术是模拟通信，而且也仅支持语音通话业务，这其中典型的有美国高级移动电话系统AdvancedMobilePhoneSystem(AMPS)和欧洲的北欧移动电话NMT，以及日本电信电话株式会社NTT等。由于模拟通信安全性能差，且传输方式只能以半双工方式进行，所谓半双工是指同一时刻只能一方发送信号到另外一方，这与后面发展的全双工完全没法相比，全双工是双方可以同时发送信号到对方，所以1G技术很快就被2G技术所取代。正是由于模拟移动通信技术的局限，很快2G技术就得到了发展，典型的有欧洲的GSM，现在我们生活周围仍然也有使用，这种先进的数字移动通信技术采用了分块子系统的管理方式实现了系统数字化传输。在此基础之上又发展了我们所熟知的GPRS技术，有的资料将其化为技术，这主要是考虑到比GSM技术更先进，给移动网络带来了高速、高带宽的多媒体数据传输。但2G使用过程中，人们发现其传输速度上还难以达到人们的期望，这时候顺应技术的发展，产生了3G技术，相比2G技术，3G技术主要体现在大幅提升了语音和数据的传输速度，有了3G技术的发展，让人们体验到了视频电话、电视电话、电子商务等全新的体念，这期间也促进了智能终端技术的发展，尤其是以智能手机为代表的产业得到了快速发展。当然这里面也有很多标准，其中TD-SCDMA是我国自行制定的3G标准，在国内外得到了大量采纳。前几年4G概念也逐步被提出到应用，我国在4G移动通信是走在前列的，其主要是实现了宽带接入和分布网络，主要包括宽带无线接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络，可以实现任何地方用宽带接入互联网，如我们现在应用最多的就是Wi-Fi接入，移动智能终端技术与业务得到了快速发展，智能手机、平板电脑、移动POS机等各式各样的智能终端的出现和使用，进一步体现了移动通信技术带来日新月异的变化。

2移动通信技术对生产生活的影响

随着移动通信技术的发展与应用，提升数据传输速率的同时，其传输的安全性和可靠性也得到了大幅提升，因此其应用的领域和类型也越来越多，本文在此主探讨移动通信技术对生产生活方面带来的影响与作用。在生产制造领域，移动通信技术逐步得到了广泛应用。如在一些无法可靠布线的环境下通过移动通信技术实现生产信息的采集、生产过程数据的监控等。近些年也发展了工业无线通信技术，其本质就是采用移动式的通信来满足实际工业应用要求。如有的企业将移动通信技术应用于安全生产管理的实时交互上，更为广泛的是很多企业都在移动通信基础之上开拓了电视电话会议和移动式会场的设置上。通过查找资料发现，现在移动通信技术几乎渗透国民生产的各个领域，给生产制造带来一场革命性的变化，不仅简化了原有系统复杂度，降低现场工作人员劳动强度，更为生产效率、节能环保等带来极大的技术支持。尤其是近几年提出的互联网+和云计算等技术的实施，更是离不开移动通信技术的支持，互联网+与云计算的融合几乎成为当前移动通信技术进一步发展的动力源泉。还有在工业领域提出的全新工业概念，如图1所示。其主要思想是将传统的工业生产理念转变为融合信息通信技术的现代化理念，让信息技术推动生产技术的革命性变化，这说明移动通信技术将会起到举足轻重的作用。图1工业布局示意图在生活服务领域，人们的体会应该更为深刻，当前大家使用的智能手机带来的视频电话、微信支付、支付宝业务、滴滴打车、共享单车，以及停车计费系统（如图2所示）等给生活带来了极大的便利，还有最近马云在杭州开的首家无人超市业务均用到了通信技术。可见，移动通信技术的发展已经渗透的生活的各个领域，出去吃饭、购物、消费、就医、入学等直接全部手机支付，给百姓生活带来巨大变化，人们的观念也随着移动通信技术的使用逐步有了新的认识，如家庭式的微信群、班级群、校友群、购物群等让分散各地的人们找到了共同的群落。图2停车计费系统示意图虽然随着移动通信技术的发展给生产生活带来了技术推进与进步，但是任何事务的发展都有两面性，移动通信技术也一样，其给生产生活带来便利的同时也有很多负面影响，如无人超市的发展将会让很多人失业、工厂使用移动通信等先进的网络技术实现工厂生产的高度自动化将会导致工人的下岗，不仅如此，如此大的数据业务在移动网络传输，其生产安全和个人隐私问题也让人们担忧，一旦数据被恶意侵害者利用，后果不堪设想。所以从本人浅薄的观点看来，移动通信技术的发展不能忽视数据传输的安全性问题，唯有移动数据安全性得到保证才能进一步促进移动通信技术的健康发展。

3未来移动通信技术的发展设想

从前面的分析可以看出，移动通信技术将会实现数据传输的高速化、宽带化、泛在化发展，实现以用户为中心的移动通信系统。其中移动通信与云计算、大数据、人工智能的融合将是一个很有朝气的发展趋势，这里移动通信是信息传输的渠道、大数据是载体、云计算和人工智能是数据处理方法，通过这几项技术的充分发展，相互渗透，将会为生产生活带来新的发展。相信再过几年随着5G技术、量子通信技术的发展与应用，人们的通信技术和体验也将会完全不同，可以说，在某种程度上移动通信技术的发展是其他技术发展的基础，移动通信技术在促进其他技术发展的同时也一同促进自身技术的不断发展与升级，所以短短几年我们不仅从1G发展到了今天大面积使用的4G,而且5G和量子通信也离我们不远了。

4结论

量子通信论文【第三篇】

1995年5月22一26日，在美国马里兰州巴尔的摩召开的第15届“激光与光电子学(CLEO)”和第5届“量子电子学与激光科学(QELS)”会议，是世界规模最大的激光一光电子一量子电子学领域的重要的国际会议。本会议一个特别新的内容是激光在生物学与医学上的应用。同时，还举办了一个庞大的技术展览会，展览了许多与生物医学有关的新产品。会上千余篇，内容主要侧重固态与半导体激光器、非线性光学、超短脉冲激光光源、激光在医学生物学中的应用等。这些论文反映了近年来激光科学技术的进展，现分述如下。

1半导体激光

十分引人注目的是半导体激光器件研究方面的成果。其中有关新材料及其处理过程，器件工作物理机制，器件的设计思想，器件工作向短波段的延拓等，都有很大的发展。光子带隙、半导体量子电子学的理论和实验研究逐步使量子阱异质结激光器迈向实用阶段，并导致光学和光电子学用的量子阱器件以及超短脉冲半导体激光器和高速光探测器件的迅速发展。这对推动高速通讯的发展是十分重要的。垂直腔面发射激光器(VCSEL)的功率转换效率已经高于50%,阑值电流200拼A,工作体积7只7(拜m)2;半导体纳米结构材料已经可以制作出微腔激光器。一个10nm的腔体可产生1000nm波长的窄频带辐射。可见区，特别是蓝绿波段半导体激光器研制令人鼓舞，一旦进入实用阶段，势必剧烈改变小功率可见区激光器销售市场的状况，并将大大扩展激光在科技和生活领域的使用范围。长波可见段630nm,650nm和670nm的红色激光二极管(LD)制作成本较前两年已大大下降。目前可以预感到：在激光显示、激光准直、激光印刷、激光医学生物学应用等方面，半导体红光激光二极管将会迅速占领氦氖激光器的原有市场，取而代之。与此有关的蓝色发光二极管(LED)已开始以远较红、黄、绿色发光二极管高昂的价格投放市场(随着技术改进，将很快降低成本),形成了大型彩色显示屏幕蓬勃发展态势。在半导体激光领域，近年备受关注且影响着该领域进一步发展的课题是半导体纳米结构和微腔以及在这类器件中的相干现象的研究。

2固体激光

迅速发展的另一领域是固体激光器。近两年，明显看到：纤维激光和波导固体激光，可调谐固态激光，特别是用半导体激光二极管阵列泵浦的“全固态化”固体激光器的实用化，将可以达到许多目的：相对廉价、稳定性好、寿命长、波长可调谐范围宽、脉冲宽度窄，还可以具有优良的空间分布光束质量等。因此，具有广泛的应用价值。它已开始取代优质、高功率的气体激光器，用于微束打印和数据存储。尤其值得一提的是：“全固态化”的钦宝石激光器，在连续操作时。波长可调谐范围甚宽(从600~1100nm),功率很易达到瓦级水平。在锁模脉冲运转时，可以产生自锁模，脉宽达数十飞钞，平均功率已达瓦级。如此一来，再配合非线性频率变换办法，可以把激光波段扩展到很大的范围。再加这类激光器的装里有牢靠、调节简便的优点，可以做成车载、机载系统。显然，在不远的将来，有可能由它淘汰染料激光。

3非线性光学

非线性光学领域的论文最为吸引人的是一些新的无机或有机光学材料的诞生和应用。目前从紫外到中红外的实用的光学参童振荡器已商品化。此外，与高速信息公路有关的孤子激光产生和传翰问题，其成果已陆续投人实际使用。

4超短超快激光

会议中研讨的一个特殊领域是超短脉冲激光的产生与测量及其在电子学、医学、成象和超快过程控制方面的应用。钦宝石的锁模飞秒激光装置以及光纤激光器的锁模是与当前研究超短光脉冲发生技术的热点。其中有关的机理与技术已趋成熟，将会很快开辟通信、化学、生物学的应用。

5激光生物医学应用

这次会议的一个新颖论题是：激光在生物医学领域的应用。看来，由于激光技术装置的稳定、成熟、易于操作、价格下降以及其特有的难予取代的优点，将很快渗入生物学研究。以及极其审慎的临床医学应用领域。其中成效特别显著的一个方面是激光诱发荧光技术应用于细胞动力学的数字显微成象和生物学过程监测。高速时间分辨荧光光谱技术已开始成功地用于临床医学诊治。

卫星通信论文【第四篇】

论文摘要：随着油田的开发，偏远油区的数据监控、视频监控在油田的安全生产、管理中发挥着重要作用，而无线通讯技术的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。本文对目前广泛应用的几种无线通讯技术的进行简单介绍，分析偏远油区的地理环境及生产环境对无线通讯技术应用的影响。并对应用无线网桥技术进行的平台视频监控项目中的成功应用做简单介绍。

1引言

在油田偏远油区生产过程中，对相关生产参数及油井视频进行远程监控对偏远油井的安全生产起着至关重要的作用。但由于偏远油区装置远离油田总部，应用有线的通讯方式，施工困难且周期长、灵活性差。而无线通讯方式由于其建立物理链路简单易行，成本低，可以根据现场需求及时调整项目方案，灵活性好，系统的功能扩展方便，因此特别适合偏远油区对通信链路的要求。

2常用的无线通讯技术

目前在油田现场广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。

其中GPRS和CDMA技术中国移动和中国联通公司的主营数据传输业务，在数据传输方面有着很强的优势，即信号覆盖范围广。对于陆上油田生产区域基本完全覆盖。但由于海上油田地理位置特殊，远离陆地的基站，因此很多海上生产平台还无法为GPRS/CDMA信号完全覆盖。此外经过测试，GPRS的平均速率为20kbit/s～40kbit/s，CDMA的平均速率为80kbit/s～100kbit/s，可以满足传输小数据量的生产数据要求，但无法满足大数据量的信号（例如视频信号）远程无线传输。虽然有利用CDMA技术进行视频信号传输的案例，但效果并不理想。

数字电台用于点对点或点对多点的工作环境，能够提供标准RS-232接口，可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接，实现透明传输。数传电台的传输速率从1200～，传输距离20～50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟，标准统一，一直以来广泛用于油田的数据遥测/数据采集与监控(SCADA)项目中。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟，相应的设备价格的降低，使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时，数传电台的相关技术也在不断发展，智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。结合数传电台误码率低、信道可靠的特点，数传电台必将成为海上油田通信技术应用的可靠选择。

扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力，以及保密、多址、组网、抗多径等，同时具有传输距离远、覆盖面广等特点，特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线（微波）进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备，可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离（可达50km）、高速（可达百Mbps）无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。

例如，对于远离陆地且无法进行中继的海上平台，通讯链路只能通过卫星通信和短波通讯。其中卫星通信范围大，只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。不易受陆地灾害影响，建设速度快，易于实现广播和多址通信等等优点。但其运行费用相对昂贵，且系统维护要求高。短波通讯以往只在军事通信、专业通信、业余通信中发挥着极为重要的作用，因其传输速率低、噪声大，电离层反射天波为主，通常不能稳定的使用固定频率工作等缺点，因此在其他领域已慢慢淡出人们的视线。尽管短波通信存在一些缺陷，但对于海上油田而言，短波通讯作为可靠性高、覆盖区域广的通信方式，用于海上平台的紧急通信及小数据量传输应该是一个比较好的选择。

3环境因素对技术应用的影响

偏远油区的环境因素以以海上油田最为特殊。海上油田除了考虑信道带宽，传输数率，传输距离，发射功率，天线要求等通信设备本身的技术参数外，在应用无线通讯技术的过程中，还必须全面地考虑海上平台独特的地理环境与地理条件对无线通信技术应用的影响。

对信号传输的影响

可以通过选取性能好的设备或应用抗干扰措施以减少甚至避免干扰。但无线通信过程中的信号衰落问题则是普遍存在的，而且是不可避免的。由于海上油田远离陆地，与陆地之间的广阔的海域、多变的气候使得在陆上应用效果很好的技术在海上应用时没有了用武之地。

微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响，导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化，我们把这种现象称为衰落。从衰落的物理因素来看，可以分成以下几类：吸收衰落、雨雾衰落、K型衰落、波导型衰落、闪烁衰落等等。在各种衰落因素中，吸收衰落、雨雾衰落及K型衰落对海上油田的无线通信应用影响较大。

对技术应用的影响

各项通信技术在海上油田应用中还存在的另外一个问题就是其独特的现场环境。海上平台一般空间狭小，还要考虑海上多风，平台最高点一般较低的特点。

首先是对天线安装的限制。海上微波通信受地形地貌影响，相同的通信距离要求两端天线的高度更高。对于卫星通信、扩频微波、短波通信等天线体积较大的应用，由于海上风力较大，抗风性的要求也使得设备在小平台的安装变得十分困难。

此外，对于无人值守的平台，设备必须具有高可靠性、可自动维护、参数远程设置等功能。而对于卫星通信、短波通信等要求平台上配备专业管理操作人员进行设备的管理维护，这一特点也为技术的应用带来一定的限制。

4无线网桥技术在海上平台视频监控中的应用

在实际的现场应用中，我们选取了基于无线网桥设备进行了现场应用测试。测试地点为浅海油井，测试内容为4路视频监控图像的传输。该系统具体解决方案是利用摩托罗拉无线网桥建立通信链路。在平台一侧首先通过视频服务器将模拟视频信号转化为可在网络传输的IP数据流，之后由无线网桥将信号传输到陆地端。陆地端一侧通过无线网桥进行接收后由视频监控服务器处理后，对视频信号进行录像存储及Web。相关用户可依据相应权限在局域网内进行视频图像的浏览、录像等操作。

系统通讯链路建立后，可远端对设备参数进行设置，设备维护方便。监控视频图像清晰、连贯，满足监控要求。从系统的链路冗余可以看出本次测试的应用距离已接近无线网桥技术在海上应用的最远距离。从系统的稳定性出发，在更远一些的类似应用中应谨慎选择这项技术。

结论

无线通信技术在偏远油区的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。在选取相关技术时除了要考虑包括传输距离、信号带宽、天线安装条件、发射功率、设备功耗、系统成本等各方面因素外，同时还要充分考虑环境对通信的影响。信号的衰弱会使很多通信技术达不到理论标定的距离，因此无法适应现场需要。面对大量的数据传输管理的需求，在选择无线通信技术手段方面还应统筹计划。特别是要对采用技术的先进性、可靠性及系统的可扩展性等多方面进行综合考虑。

参考文献

[1]王一平、肖景明。微波传播。北京：人民邮电出版社，1997

[2]许东。网络化的全数字图像监控系统。北京：有线电视技术，2002:27-56