量子通信技术及应用研究综述

量子通信技术自20世纪80年代诞生以来,获得了突飞猛进的发展。文章将量子通信技术及应用研究划分为量子通信协议研究、量子通信工程技术研究以及量子通信应用研究等三方面。在对量子密钥分发、量子秘密共享、量子隐形传态和量子安全直接通信等量子通信协议的技术原理、应用领域和研究进展进行分析对比的基础上,对量子光源产生、量子随机数发生、量子纠缠编码和单光子探测等量子通信工程技术的研究现状进行了总结,并对当前世界各国在量子通信链路构建、量子通信网络构建和量子通信系统构建等方面的主要研究进展进行了介绍,指出了量子通信当前存在的通信速率低、传输距离近、制造成本高等问题,明确了未来的发展方向,可以为量子通信技术和应用相关研究提供一定的参考。     

天基信息传输分发体系中新频段及新体制梳理

文章介绍了激光通信、太赫兹通信和量子通信等新的通信频段及通信体制在天基信息传输分发体系中的应用前景。激光通信链路可用于构建未来空间骨干网,附加在激光链路上的量子光通信链路可以极大提升链路保密性能,太赫兹通信链路可能在未来卫星星座及伴随飞行集群内部高速数据交换场合提供大带宽及灵活组网的通信能力。各种新形式的链路技术结合起来,可以为天基信息传输分发系统提供支撑。     

深空探测光量子通信信道的主要参数

深空探测器距离地球路程遥远,保持探测器与地面站高效、实时的信息通信,将探测器采集的科学数据及时、完整地传输回地球,是亟待解决的问题。量子通信可以在确保信息安全、增大信息容量以及提高检测精度等方面突破经典通信的物理极限,研究量子通信在深空探测中的应用意义非常。通过对深空量子通信信道的研究与分析仿真,得到光束发射角、接收器口径、收发端距离等与可靠量子通信的关系,为深空量子通信的工程实现提供设计、仿真依据。     

量子信息技术在未来电子对抗中的前景展望

量子信息技术飞速发展,已成为研究热点,并逐步走向未来战场应用,可极大改变敌我战场态势,威胁我方电子对抗装备系统作战效能。为应对量子信息技术带来的安全威胁以及算力威胁,全面提升我国电子对抗装备具备远程精确化、智能自动化、隐身无人化等特点,是未来重点研究领域,关系着未来战场走向。文章结合量子技术特点,重点分析了量子测量、量子雷达探测以及量子保密通信等量子信息技术国内外发展现状,以及该技术对现代电子对抗应用的潜在影响,并提出量子信息技术与电子对抗技术融合发展思路,构想量子信息技术在电子对抗装备领域应用的模式,并对未来“量子-电子对抗”技术进行前景展望,努力争夺未来量子-电子领域制高点。     

我国航天国际标准实现零的突破

据新华网2009年5月6日报道，中国科学技术大学潘建伟研究小组在实用化量子通信方面取得了重大进展，在合肥建成世界上首个光量子电话网，这标志着绝对安全的量子通信由实验室走进了日常生活。据介绍，由中国科大潘建伟、陈增兵、彭承志等人组成的团队针对量子通信实用化展开了攻关研究，研制成功量子电话样机，并在商业光纤网络的基础上，组建了可自由扩充的光量子电话网，节点间距达到20km，实现了“一次一密”加密方式的实时网络通话和3方对讲机功能，真正实现了“电话一拨即通、语音实时加密、安全牢不可破”的量子保密电话。据悉，光量子电话网的建成，是中国科学家继自由空间量子纠缠分发、绝对安全距离大于100km的量子保密通信之后，在实用化量子通信领域取得的又一国际领先的研究成果。     

运载火箭测试发射控制通信网络监控与管理系统的设计与实现

运载火箭测试发射控制通信网络承载了整个系统的测试及控制数据的远程传输,它的运行状况和性能直接影响火箭控制系统测试及控制的可靠及安全,本文设计一套网络监控与管理系统,实现测试发射控制通信网络的状态监控、数据监控、数据分析、故障诊断等功能,可以有效地提高运载火箭测试发射控制网络通信的可靠性和安全性.     

大功率高速激光无线能量信息同传技术

激光通信及激光能量传输技术都以激光为载体,进行空间传输,将能量和携带信息传递给远端设备,在系统构成上具有天然共同点,因此,在同一套系统内实现激光通信/传能两种功能,必将成为未来系统能源信息传输的有效手段,将优化系统构成,提高系统效率。文章研究了激光无线能量信息同传技术,对激光能量信息同传机制、同传机制下激光信号调制解调、高效率光电转换技术,提出高效能量信息同传系统设计方案,研制了火箭地面激光传能通信一体化样机,实现25m传输距离,激光无线供电461W,激光无线通信速率500Mbps,为下一步高效激光无线能量信息同传系统发展提供解决思路。     

基于485总线的无线通信低时延流控技术研究

在航天器内部,短距离无线传输作为传统有线传输的替代,正得到越来越多的关注.面向航天器设计的工程实践,通过对航天器短距离无线传输应用背景的分析,总结出三种常见的应用场景.针对广泛应用的RS485总线系统,分析了其转型为无线RS485系统所需要考虑的设计要素,提出了基于RS485总线的无线通信系统设计方案以及具体的低时延流控技术.该技术可以高可靠性地实现对有线RS485通信系统的"无感"替代,实现低时延的无线传输,扩展RS485总线的应用场景.     

基于光载波携能的制导武器无线携能通信研究

制导武器和发射装置之间通常采用有线接触式数据通信和供电方式,为了适应未来快速装填、抗饱和攻击的需要,应加强对无线携能通信方式的关注。当前无线携能通信广泛采用了基于无线耦合的数据传输技术,但这在日益复杂的强电磁作战环境下易受干扰。针对强电磁环境下的可靠无线通信和传能需求,提出了一种基于光载波携能的无线发射数据通信系统。该系统利用可见光、红外光不易受电磁波干扰的特点,采用光载波调制、传输和解调技术,实现了制导武器和发射装置之间的可靠无线携能通信,弥补了传统无线携能通信在强电磁环境下易受干扰的不足,可应用于强电磁环境下的无线发射场景。     

CFDP协议触发NAK型文件传输时延的研究

为适应深空通信环境,研究了CCSDS提出的CFDP文件传输协议,在协议条件下对其触发NAK型传输模式提出了一种适合远距离低传输率的延时触发方法。在地-月、地-火空间通信条件下,对延时触发NAK型传输模式进行了数学建模分析,在保证通信效率的前提下对NAK触发策略和ARQ计时器进行最优化设置,推导出该延时触发NAK型在理论上的最小传输时延期望表达式。与即时NAK和延时NAK传输方式比较,延时触发NAK型具有更小的文件传输时延,具备更优的文件传输性能,提高了系统的有效性。
关键词:中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：     

并行编码选择扩频通信方式

提出了并行编码选择扩频通信方式，给出了并行编码选择扩频通信方式的系统模型，分析其通信性能。讨论了系统的误差概率和系统的信息数据传输能力，给出了数学模型和计算公式。结果表明，该系统与其它几种扩频通信方式相比较具有最高的信息传输效率。但其可靠性稍差，这说明通信的有效性的提高是以降低可靠性为代价的。本方式适合于传输信道具有较高信噪比的情况下使用。     

深空通信中延迟否定确认型CFDP的延时估算

根据深空通信的通信环境和长距离传输协议的时延,分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统中延迟否定确认信息型文件传输协议(CFDP)的文件传输机理,给出了应用此协议时延时的计算方法.仿真分析了影响延时的误码率、传输速率,以及协议数据单元(PDU)的大小和数量等的影响,获得了典型应用条件下深空通信中对误码率的要求.结果表明:CFDP可在深空探测大延时条件下正确传输文件,满足有效性要求.     

基于短消息业务的远程监控系统在水厂中的应用

GSM网络已经扩展到全世界的各个角落,成为目前用户数量最大的移动通信系统.短消息作为GSM系统中最为简单和方便的数据通信方式,其业务和应用得到迅猛的发展.在工业控制系统中以短消息作为数据载体传送数据既有效又经济.本文介绍了一种基于GSM短消息业务(SMS)的无线远程监控报警系统,并对其系统结构、工作原理、硬件构成及软件设计等进行了论述.该系统实现了数据的远程通信和水厂的实时监控,有效地解决了对设备运行状态的监控问题.     

微波无线能量传输与收集应用系统的研究进展及发展趋势

随着无线技术的发展，包括感应式、磁耦合谐振式等传统形式的无线能量传输方式传输距离限制的缺点愈发凸显，制约了其在更多领域的应用推广。而微波无线能量传输技术的出现为解决这一问题提供新的思路，逐渐成为近年来研究的热点。微波无线能量传输应用系统根据接收端的状态不同分为静态应用系统与动态应用系统两种形式。静态点对点的输能系统包括艾利波束传输系统、点对点传输系统；动态传输系统的实现有多种多样的形式，主流的技术包括：基于相控阵技术的微波无线能量传输系统；基于方向回溯技术的微波无线能量传输系统；基于时间反演的微波无线能量传输系统。本文从微波无线输能系统的架构，不同工作方式的输能系统进行研究技术发展总结，最后在现有微波无线输能系统的研究进展基础上，分析概括了微波无线能量传输应用系统的未来发展趋势。     

基于800M无线集群网传输的公交电子站牌研究

针对唐山市公交智能化发展的现状与需求,提出了基于800M无线集群网传输的公交电子站牌系统方案.本文对该方案原理与工作方式进行了分析研究,并主要介绍了电子站牌与800M集群基站设备间数据通信的实现方法.     

基于Lorenz系统的保密通信方法及其电路实验

分析一种基于Lorenz系统的保密通信的方法,把信息信号掩盖在系统的混沌信号中,并传输这个加了信息的混沌信号,然后使发射系统与接收系统同步,从而可以在接收端解密获得信息信号.最后在此基础上设计了系统的电路和确定电路参数并仿真进行验证.理论与电路仿真表明该方法能有效实现保密通信.     

数据通信与平面数据通信网

数据通信传送的是数据,一般指的是计算机与计算机之间或计算机与其他数据终端之间的通信,它是通过通信网来实现的。通信网是一个复杂的网络结构,它的基本功能是信息传递,但它又是一个同时为众多用户服务的复杂的大系统。因此,通信网有着点对点通信系统中没有的网络层面的技术及工作方式。根据通信网络覆盖面,民航航空通信可以分为平面通信网和地空通信网。平面通信网目前是基于X.25公众网、帧中继FR、异步传输模式ATM等的数据通信网络,它可以实现包括有线电话通信、地面业务通信、航务管理通信、机要通信和自动转报业务等多种业务。地空…     

动力系统试验工艺参数监视系统设计

在火箭动力系统试验中,需要实时监测、显示和传输地面工艺系统和箭上状态参数.主要阐述了采用上下位机控制模式设计的工艺参数监视系统,介绍了系统硬件和软件设计.上位机硬件包括工控机和采集板卡,以LabVIEW语言开发软件设计,构建工艺状态总图;下位机采用PXI控制系统,加载采集板卡信息,通过光纤以太网与上位机进行通信.该系统监测参数达到300路,数据每100 ms更新一次,在多次型号动力试验中得到验证,能够准确地实现试验状态参数远距离采集、传输和显示,提高了试验安全性.     

高速组网无线数传链路设计及FPGA实现

为了解决雷达及电子对抗系统组网协同工作的问题,设计一种基于QPSK调制解调的高速无线数传链路,并对其进行仿真及FPGA硬件实现.利用QPSK调制信号功率集中、带外泄漏少、载波抑制的优点,将其设计成为组网系统的底层通信链路.该无线数传链路中频频率150MHz,传输信息速率为10Mbps,为了适应各子平台(站)相对运动的通信环境,在外加10kHz载波频偏的条件下进行蒙特卡洛仿真,在5dB信噪比条件下误码率达到10e-5的量级,接近理论值.     

星地激光通信链路中的极化码性能研究

在星地激光通信链路中，激光在大气信道中传输时容易受湍流作用，导致信号功率衰落。考虑到极化码在短码下的优良性能和较低的实现复杂度，将其应用于星地激光通信系统中来对抗大气湍流引起的信号衰落。基于对湍流信道的分析，搭建了星地激光通信系统仿真平台，并在其中引入了极化码。实验结果表明在中等湍流和强湍流下，极化码分别降低了13%和25%的通信中断概率，极大地改善了星地激光通信系统的性能。