通信信號技術范文
時間：2023-10-11 17:24:15
導語：如何才能寫好一篇通信信號技術，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
英文名稱：Railway Signalling & Communication Engineering
主管單位：鐵道部
出版周期：雙月刊
出版地址：北京市
語
種：中文
開
本：16開
國際刊號：1673-4440
國內刊號：11-5423/U
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發行范圍：國內外統一發行
創刊時間：1979
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篇2
關鍵詞：擴頻技術；雷達信號分析；信號處理
雷達和通信是作戰平臺兩個最重要的組成部分，對滿足小型化、多功能化的現代化戰爭需求具有十分重要的現實意義。在現代軍事領域中，擴頻技術在導航系統、軍事干擾系統等領域中得到了廣泛的應用，取得了長足發展。擴頻技術的應用在一定程度上能夠保障在復雜電磁環境中的軍事通信暢通無阻，從而促進了軍事通信技術的發展。
1擴頻通信技術的理論基礎
通信雷達在探測獲得目標參數后，需要將獲得的參數傳遞給其他相關的參數控制設備。通常而言，目標參數的傳遞需要借助通信系統來完成。所以選擇一種恰當的通信流程和工作方式對于雷達通信系統的正常工作十分重要。常規的雷達通信系統由三部分組成，即地面通信雷達、中間通信和其他相關設備等。雷達通信系統的運作流程可以概括為：首先，地面雷達對外發出探測信號，探測信號在遇到探測目標后，會產生回波，當地面雷達接收到回波信號時，需要對接收到的信號進行處理，對獲得的具體參數進行計算，最終形成控制指令通過通信的方式發送至相關的處理設備，相關的處理設備對接受到的指令信號進行處理后，交由執行裝置進行執行，最終完成整個預定的目標。擴頻通信技術是一種利用頻率更高的偽隨機序列對信號基帶中的有用信息進行調試，將經過調試后的頻譜信號分布在一個帶寬更高的頻帶中進行傳播的通信技術。擴頻通信技術的理論基礎是香農公式。理論分析認為，可以采取用信道寬度換取信號噪聲功率比的方式達到預定信道容量的要求。換言之，即便在低信號噪聲功率比甚至是信號被噪聲淹沒的條件下，可以采用增大信道寬度的方式達到準確傳輸特定信號的目的。與常規的通信技術相比，擴頻通信系統需要在信號的發送端添加擴頻模塊，而在信號的接受端需要增加解擴模塊，兩個新模塊的加入在一定程度上提高了雷達通信系統的抗干擾能力現代化的軍事作戰需求對軍事通信技術提出了較高的要求，在現代通信中，擴頻技術得到了廣泛應用。以擴頻技術作為技術支撐的碼多分址技術具有其較強的抗干擾、抗衰減等優良性能，可以進行多地址通信和實現低功率譜密度，成為了現代通信技術中基于擴頻通信的技術典范。擴頻通信技術可以分為直接序列擴頻和跳變頻率擴頻兩種。直接序列擴頻通常采用的是將偽隨機序列和原始信號作為模二加，在用一個偽隨機序列表示信息碼元，偽隨機序列具有高碼率的特征。之所以信號的頻譜可以被擴展，是由于碼片的速率較信息碼元速率高很多的原因。同一個擴頻碼和接收信號在接收端處需要在進行一次是時域相乘，由于與擴頻碼的相關性不高，因此，在接收信號的存在的干擾和噪聲可以看做是擴頻，信號的功率被抑制。有用信號和同一個擴頻碼相乘兩次可以還原為有用信號本身，同時信號能量重新在較窄的帶寬能聚集、壓縮，從而實現信號的解擴。跳變頻率擴頻則是將擴頻碼的載波頻率變為不斷變化的隨機跳變。跳頻方式亦可被視作一種載波按照一定規律變化的多頻頻移鍵控。調頻頻率系統的離散頻率范圍從幾千到220，在跳頻系統中，可以對擴頻碼選擇不同的信道，這區別于直擴系統。
2擴頻技術中擴頻序列的同步
在雷達通信系統中，擴頻序列的同步居于十分重要的位置，在擴頻通信中，通常需要滿足的同步包含兩點，分別是一般的載波同步和擴頻碼的同步。目前，在擴頻通信技術中較為廣泛采用的接受同步法包括滑動相關捕獲法、匹配濾波器捕獲法和并行相關捕獲法等方法。在這三種接受同步法中，滑動相關捕獲法是一種相位匹配捕獲法，通過滑動本地的偽碼來搜尋所需的相位，直至出現所需的峰值信號，捕獲成功。并行相位捕獲法則是通過借助一個相關器，將多路的相關性計算結果傳輸至比較電路中，以相關性最大的電路作為成功的捕獲電路。匹配濾波捕獲器利用的是一個快速捕獲器，通過對相關數據進行計算分析，由于匹配捕獲器的頻譜特性和輸入信號的頻譜特性完全一致，因此在雷達信號系統中被廣泛使用。
3擴頻信號系統的設計與調試
基于擴頻技術的雷達通信系統擴頻功能的實現需要結余擴頻碼序列對原始信號的頻譜進行擴展。因此在信號發射機的上除了要有載波調制模塊外，還需要有擴頻信號的調制模塊。新的組成結構對雷達通信系統提出了跟高的要求，而對于擴頻信號系統的設計和調試工作主要集中在對于發送模塊和接受模塊兩部分。發送模塊的設計工作主要包括原始信息編碼、擴頻和調制三個方面。在雷達通信系統紅，為了實現對數據信號擴頻的目的，常用的做法是對擴頻碼序列和帶發射信號相乘，得到擴頻碼比數據窄的時寬，實現擴頻序列的頻帶高于數據序列。接收模塊的設計工作主要包括信號帶通采樣、信號濾波器的設計、信號的解調和匹配濾波器四個方面的內容。濾波器是一個在接收系統中被多次使用的裝置，一般而言，高性能的濾波器具有強大的IP功能，可以自動實現對系數對稱性的發掘，從而達到減少資源浪費。采樣后的數據進過濾波器后，通常會采用差分相干解調法對信號進行調試，最后交由匹配濾波器進行相位搜索。
4結束語
如前文所示，本文中對基于擴頻技術下雷達通信信號處理的相關問題進行了深入細致的分析，通過對雷達通信系統的結構、擴頻通信技術的相關理論技術、擴頻序列的同步等技術進行研究，得到了擴頻喜好系統的設計和調試方法，希望文本的研究結論可以進一步豐富對于擴頻技術下雷達通信信號處理相關問題的認識。
參考文獻
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篇3
【關鍵詞】通信對抗 信號處理 偵察
現如今，信息技術的不斷發展以及通信環境的日趨惡劣，促使通信對抗中的信息處理技術的完善與優化。通過開展以控制電磁頻譜為目的的信息對抗戰，以電磁頻譜自適應跳頻、通信信號突發、電磁頻譜調制等新技術為契機，提高通信對抗中的現代信號處理能力，能夠幫助人們贏得電子信息戰的勝利。
1 通信對抗中的現代信號處理技術的主要表現
在各種復雜的環境中，通信對抗中的現代信號技術取得了長足的發展，它的具體應用主要表現為以下三點：
在通信體系方面，從單路通信已經過渡到多路通信協同使用。隨著偵查與反偵察、全球衛星導航系統對抗、遙控遙測指揮等諸多信號處理技術的廣泛應用，單方通訊已經很難對抗復雜通信對抗的需要，這就需要發揮多同路通信的能力，突出占地聯合通信的優勢。
從信號傳輸空間來看，現代通訊已經從單純的地面通信延伸到水上和空中。電子通信根據長短波的限制，它的通信能力和傳播距離都不盡相同，當通信對抗中的工作頻率隨著現代信息處理技術的不同而向著兩級方向發展，當工作頻率低端深入到超長波或者聲納頻段時，它就會對海上和海底軍事設備發動攻擊，而高端可以發展到毫米波、亞毫波乃至光通信，這樣就可以對空中和外太空的軍事設備發動攻擊。
在對抗方法上，從單純的信息干擾過渡到軟殺傷和硬摧毀。隨著信息對抗中現代信號處理技術的廣泛應用，在通信信息干擾方面主要針對跳頻和直序擴頻通信的干擾，而針對這些現代信息處理技術也推出了電磁壓縮接收機、聲光接收機等多種新型設備。而通過采用軟件化的電子偵察系統，利用混沌信號處理技術，可以接收和破壞通信信號，干擾和摧毀敵方通信設備。
2 通信對抗中的現代信號處理技術的應用方案
通信對抗的目的就是截獲其他的通信信號，切斷其信息傳遞，保護自己的通信安全，在此過程中，通信偵察是前提，干擾系統是關鍵，靈活運用是保障。
2.1 通信對抗中通信偵察技術的應用
在傳統的通信偵察過程中，干擾技術主要是建立在偵察的全景偵測，通過對通信電磁頻譜的監聽分析來開展有效的通信干擾。但是面對當前日趨復雜的信息戰場和日新月異的通信偵察技術，傳統的通信偵察技術已經很難達到通信對抗的要求。
目前，根據通信對抗的強度和通信偵察技術的升級，在通信對抗中已經廣泛采用通信對抗盲偵察、盲干擾的技術方案，它的具體思路是針對捕獲的通信信號進行數據分析、壓縮和解析，并根據解析的結果對于通信信號進行隱藏位置上的參數進行部分修改或者全部修改，改變傳輸位置，制作成干擾信號，然后通過接受裝置將干擾信號進行進行傳播，因為干擾信號與被捕獲的信號只有少部分參數不同，其隱蔽性非常強，而干擾效果也非常好，很難被對方所察覺，從而能夠達到對于原始信號源持續干擾的目的。
2.2 通信對抗中干擾系統的信號處理
在通信對抗中常見有效的盲偵察、盲干擾系統具有處理簡單、操作方便和應用廣泛的特點，因此具有非常高的實用價值，具體到實現方案：
（1）將前期通信偵察獲取到的局域波分解成時間-頻率-波長-相位矩陣，通過兩個瞬時參數矩陣就可以還原局域波的信號本質。
（2）對量化處理的參數矩陣進行奇異值分解，將其中帶有明顯參數設置的特征矢量值打亂，取其中一部分進行數據校對，而另一部分進行數據測試。
（3）將數據校對的部分導入到向量機模式識別器，校對出有效信息，而另一部分測試數據送入模式識別器進行有效的識別測試。
通過局域波分解，進行有效的量化處理，將數據校對和數據測試進行合理識別分化，就可以對于通信信號達到高度適應，能夠滿足軍事通信中制作靈活、多變和穩定的干擾信號技術要求。
2.3 通信對抗中信號處理的注意事項
當然，采用盲偵察、盲干擾系統是基于實驗室仿真環境下模擬進行的，它的測試環境與現實的通信對抗環境有很大的不同，其在應用中的具體注意事項如下：
（1）盲偵察、盲干擾系統的針對對象大多是ASK、FSK等常見通信信號，它們在實際通信對抗中的涉及范圍非常窄，而在軍事通信中還存在著諸如：MQAM、GMSK等較為復雜的信號和各種模擬信號，需要盲偵察、盲干擾系統進行有效甄別和分類匹配。
（2）向量化函數值的設定是通信對抗中干擾系統的成功關鍵，在實際通信對抗中需要在設定過程中根據抓取的信號源進行類間識別、類內識別的同時完成，這樣才能滿足信息源的數量和質量，為后續的工作提供保障。
（3）在盲偵察、盲干擾系統中，主要是對于兩個電磁頻譜的疊加信號進行模式分解，雖然可以避免兩個疊加信號能夠保證獲取的瞬間參數大部分吻合，但是在分解中依然存在邊界效應，同時也不能保證兩個頻率曲線中間不會出現波動和誤差，這就需要在采集過程中一定要保證設備正常穩定，采取的樣本源后及時分析，分析前需要去除邊界點，從而保證系統的可靠性。
3 總結
綜上所述，當前通信對抗正在向著精確化、智能化、多途徑和全天候的方向發展，因此，大力推廣和實現通信對抗中的現代信息處理技術應用非常必要。通信對抗中的采用盲偵察、盲干擾系統能夠有效規避傳統參數測量的弊端，能夠實現信息的直接采集，可以成為現代信號處理技術的有效應用。
參考文獻
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【關鍵詞】廣播電視；信號源系統；信號監視；自動切換
中圖分類號：TN92文獻標識碼：A文章編號：1673-0348（2020）013-061-03
科學技術的不斷發展，網絡科學技術、衛星通訊和各種各樣的有線無線的信息傳輸等相互交織和融合，構建起信息流通的主體構架。廣播電視發射屬于一種傳統的媒體，在該構架中的作用十分關鍵，并且需要應對的機遇和挑戰十分巨大。通常情況下，廣播電視發射設備包括很多組成部分，例如信號源系統、天饋線系統、發射機系統和電力配電系統等。信號源系統主要負責指導廣播電視發射臺站獲取和篩選外界信息中的有關信息，然后對其完成選擇、加工和處理工作，從而將信息送入發射機系統。長時間以來，廣播電視就業人員對于信號源系統的研究都給予了高度的重視，這有利于促進廣播電視信號發射具備較高的質量和更強的內容監管。通常情況下，廣播電視發射的信號源系統共包括信號傳輸系統、信號源切換系統、信號源監控系統和信號源報警系統四個部分。它們之間的聯系和配合十分緊密，從而建立起現代廣播電視發射的信號源系統。廣播電視行業如果想要在短時間內完成產業結構轉型和升級，確保信號源系統具備更強的技術保障能力，那么針對這部分都需要展開分析和研究。
1.廣播電視信號源系統的重要作用
對于廣播電視的所有通信環節和整個電子通信工程而言，廣播電視信號源系統的信息輸送的運作情況會產生較大的影響作用。廣播電視通信工作人員的所有信息接收工作的質量對廣播電視通信質量具有決定性作用，因此，信息傳輸速度也會受到從業人員監管信息力度的決定性影響，同時也對電子通信技術的經濟效益造成一定程度的影響。如果信號源進行電路傳輸時存在故障，那么電子通信技術必然會產生較大的損失。由此看來，信號源進行信息傳輸時，切換不同路徑需要借助多路傳輸完成，避免造成路徑傳輸擁堵現象的出現。相較于單路傳輸，多路傳輸面對故障時能夠更快的進行處理。因此，信息員系統實際的作用在于能夠合理有效的促進發射臺具備更高的運作效率，確保發射臺的運行更加可靠，確保監管質量更高，同時也避免監管工作面臨更大的壓力。
2.廣播電視發射信號源系統
2.1信號傳輸系統技術分析
縱觀廣播電視信號源當中的所有環節，發現信號傳輸的作用十分關鍵。針對現階段的技術條件進行分析，廣播電視傳輸的運作方式依然非常單一。但是這種方式的廣泛使用也可表明，相較于其他方式，該方式在很多地方都存在優勢。例如，信號傳輸系統運行相對更加成熟；可以結合地方的差異來選用不同的信息傳輸方式，實現了因地制宜，更具獨特性；運行成本低，該方法對于信息傳輸的投入方面能夠有效降低。但是我國人口非常多，并且聚集地逐漸趨向于城市，城市規模和人口數量的增長逐漸擴充。人口密度的增長為廣播電視信號傳輸帶來了更大的難度。面對十分嚴峻的情況，嚴重時會導致信號傳輸中斷。由此看來，廣播電視信號傳輸系統需要不斷革新，從而確保和時代的發展同步伐，結合城市化進程的速度和人口密度增大的情況進行優化。盡快改變原有的單一信息傳輸模式，轉變為多種方式融合的傳輸模式。大力投入資金，在傳統模式的發展中融入現代電子信息技術。對于目前這個時代而言，多元化的傳輸方式更加適合，優勢更加凸顯。在廣播電視中，信息傳輸主要包括兩種主要傳輸渠道，分別為主光電纜信號和主微波信號，如果主要傳輸路徑無法正常工作，系統能夠在短時間內完成檢驗，備用線路也會及時銜接傳輸工作。當線路中斷的情況出現時，也就不會耗費過多的時間。多頻道系統傳輸能夠將兩種傳輸路徑合理有效的結合在一起，不僅為信號傳輸的順利進行提供保障，同時也確保廣大市民收聽收看的廣播電視長線出更好的播放效果，確保信號更加穩定可靠。
2.2信號源切換設施技術要點
信號傳輸系統能夠為信號傳輸提供更高的可靠性，但是廣播電視信號源系統在對信號傳輸時不單單只借助傳輸系統完成，多路徑切換系統的作用也十分重要。多元化的信號傳輸主要包括兩個方面，即主備光纜通道和微波通道，如果兩個系統的切換能夠迅速實現，那么對于信息傳輸的質量才能夠有效掌控。依據長時間以來的工作經驗和環境因素，信號源切換設備需要呈現出以下效果：為廣播電視切換路徑隱形轉化提供保障，合理有效的將多種使用功能融合，例如斷電直通和串行通信功能，將各種各樣的音頻形式提供被用戶進行選擇等。在選擇準備傳輸通道時，應當側重于選擇最優化的路徑。信號源切換對傳輸質量具有至關重要的決定性作用，需要結合傳輸系統，盡可能的將二者的密切配合和相關功能充分的發揮出來。
2.3信號監控系統的技術要點
信號監控系統對于信息傳輸的所有環節都能夠提供有效的檢測，為信息傳輸質量提供保障。監控過程中，對于輸出信號和信號源進行的審查工作十分有必要。針對非法攻擊要加大力度進行檢測，如果有可以現象的出現，機務人員應當及時進行檢測，并且迅速對其進行階段，盡量避免非法攻擊造成的負面影響。
3.電子通信技術的應用策略與措施
3.1制定完善的技術組織管理制度
電子通信技術工程管理具備較大的工作量，對于工作人員之間的關系和工作人員工作內容進行管理十分繁瑣。因為人員十分分散、工作人員的公眾也較為復雜，因此，必須構建較為完善的工程管理制度，同時確立出具備科學性和嚴謹性的管理制度。這樣的制度管理能夠為廣播電視信號傳輸提供安全有效的保障。各個部門負責人的職權應當清晰明確，對電子通信技術中所有環節的體系進行優化，嚴格控制每個環節的精準度，從而推動電子信息獲取最大效益。
3.2加強電子通信技術監督與維護
想要試試電子通信技術的前提條件為廣播電視信號源的良好運行。如果信號源系統能夠保證穩定的裝填，那么廣播電視傳輸自然能夠順利開展。對于工作人員應當進行綜合的管理，確保工作有序進行，實行的電子通信技術監督運作制度要保證具備規范性和科學性。積極對通信技術進行創新，同時也要合理的規劃和選擇，對于信息源傳輸的所有環節都進行嚴格的控制。詳細記錄信息傳輸路徑，在數據庫中加入廣播電視信號源系統的有關情況和信息。結合過去的工作經驗，通常情況下，突發狀況出現時會因為信息資料不完整而無法盡快進行中斷操作。因為工作人員進行信息錄入工作時存在的漏洞使得廣播電視通信無法具備較高的質量和效率。因此，構建更加科學和全面的數據庫十分有必要，能夠為后期的整改和跟進提供參考，也能夠更好的對信息源的傳輸方式進行革新，進行檢驗的過程中，能夠同步完成項目的作業規劃和解決措施的詳細制定。
3.3強化對工作人員的考核
很多工作人員并不具備較高的專業素養，因此，對于工作人員專業知識的考核應當提高標準，輸入更多的專業知識，從而促進技能水平的提升。電子通信技術工作人員要盡快完成通信傳輸路徑和設備狀態的規劃，運行過程中不斷進行檢測，確保監控設備做到實時監控。檢修的過程中要嚴格性，對于傳統的、不符合標準的電子通信技術手段不可再繼續使用。參考技術要求，仔細的排查和更新傳輸模式，在社會實際和工作經驗的基礎上完成革新，要保證科學性和合理性，從而將電子通信技術的傳輸效能充分的發揮出來。
3.4完善電子通信技術手段
在電子通信當中，關于廣播電視信號源系統的管理和改進部分應當選擇先進的現代化技術進行推動。計算機等先進科學技術能夠對促進信息化管理的強化，避免了通信管理人員負擔過重的問題，同時也促進電子通信技術朝著自動化信息化不斷發展。
3.5加強對電子通信技術人員的培訓
對電子通信技術人員加大培訓力度能夠有效推動技術革新。廣播電視應當結合技術革新在現階段的漏洞和具體情況，有針對性的開展專業培訓，并對相關項目的考核進行強化。當掌握了足夠的先進專業技術知識時，先進通信設備才能更加有效，由此可見，促進電子通信技術業務人員具備更高的專業技能和素質非常有必要。
篇5
關鍵詞：地址編排 數據格式 數碼轉換
0 引言
隨著城市規模的不斷擴大、道路和機動車輛的增多，道路交通管理的科技化水平也在不斷提高，其中道路交叉路口信號控制成為其重要手段之一，在交通信號控制中，路口紅綠燈放行時間的多少和呈現方式無論對于行人還是機動車駕駛人員來說，都具有非常重要的直觀意義，交通信號的通信式倒計時就是一種有效的顯示手段，它能夠及時準確地將紅綠燈剩余的放行時間展示出來。
交通信號控制的專業用語
信號周期：一組交通信號燈（綠、綠閃、黃、紅）循環放行一次所需要的時間。信號階段：信號周期中的基本時間單元，燈色保持不變的放行時間段及其轉換間隔。信號相位：在一個信號周期內分配給一股或多股獨立交通流的一組綠、黃、紅燈變化的信號時序。協調控制：通過使多個路口的協調階段的起始和放行時間保持一定的關系，把多個路口的交通信號燈協調起來加以控制。
1 倒計時的種類
根據倒計時信息來源的不同，可以將倒計時劃分為如下三類：
1.1 全程學習型 根據不同顏色的信號燈顯示時間的長短進行計時采樣，然后在下一個周期內進行顯示。主要優點是使用簡單方便，缺點是信號燈的放行時間在前后兩個周期內發生改變時，不能及時反映出來，有時反而會誤導駕駛人員和行人，誘發交通事故。
1.2 最后激活型 由交通信號控制機在相位放行的最后階段提供瞬時關燈脈沖激活倒計時從固定的時間點開始顯示（點亮）倒計時，提醒駕乘人員即將進入變燈的最后幾秒鐘，同時可以伴隨下一個相位對應車輛進入待轉區內的交通誘導屏顯示，提高車輛通行效率，減少車輛在路口的延誤時間和環境污染。一般在長度不再改變的最后9秒開始倒計時。主要優點是能夠在紅綠燈發生改變時，提前提醒駕駛人員，及時采取相應的措施；同時也能夠適應交通信號燈配時在不同周期發生改變的情況；也可以適用于優化控制和感應控制等情況。
1.3 實時通信型 由交通信號控制機在每個相位運行期間按照1秒鐘的頻率，將各個方向的倒計時顯示屏的實時顯示信息發送出來，由其各個倒計數顯示屏提取和自己的地址匹配的數據（數字和顏色），解碼后顯示出來。主要優點是能夠適用于各種控制手段和場合，及時準確地反映交通信號燈放行時間的變化。綜合了前兩種型號的優點。
2 倒計時的展示
目前主要通過兩種方式展示出來，一種是每個方向單獨安裝一塊780型的大倒計時顯示屏，在有左轉或直行燈放行時輸出相應的綠色倒計時數據，在沒有左轉和直行燈色放行時顯示紅色倒計時數據，表示尚需等待的紅燈時間，具體是直行還是左轉的等待時間取決于其放行的先后順序。另一種是每組燈有一塊倒計時顯示屏，主要是借助于每組燈的黃燈燈盤，由于黃燈盤在綠燈和紅燈點亮時均處于關閉狀態，因此可以將其用來作為紅燈和綠燈時間的輔助顯示手段；也就是說，除了黃燈正常需要點亮之外，其余時間均用來作為倒計時，按照該燈組是綠燈還是紅燈作相應顯示。
3 倒計時的應用
3.1 按方向單屏多階段連續顯示 按照地理位置上的北、東、南、西入口方向各自安裝一塊通信倒計數顯示屏（即每個方向左轉、直行合用一塊倒計數，分先、后在放行時啟用顯示），將幾個相關階段連續放行時間和的倒計時顯示，同時按照階段的相關性不同分先、后連續顯示。比如，南北直行、南北直右、南向通行、南北左轉、南北左右這五個階段，從南入口方向看，前三個階段是直行連續相關的，將這三個階段時間合計在一起連續顯示，后兩個階段是左轉連續相關的，將這兩個階段的時間合計在一起連續顯示。主要優點是顯示效果明顯（綠色表示該方向有直行或左轉信號燈放行，紅色表示既沒有左轉，也沒有直行燈或二者同時放行）。 存在缺點是每塊倒計時顯示屏的費用較高，此外，在較寬幅的路面將左轉和直行燈組分開于道路兩側安裝時，倒計時不易被人發現，普通人員難以看懂。
3.2 按方向多屏多階段并行顯示 按照地理位置上的北、東、南、西入口方向，同時考慮燈組類別或稱性質（左轉燈組、直行燈組、右轉燈組）均安裝自己的通信倒計時（左轉倒計時、直行倒計時、右轉倒計時）顯示屏。比如，南北直行、南北左轉、東西直行、東西左轉四個放行階段，就是一種最通行的階段組合。主要優點是每個燈組燈色放行時間直觀明了，一般利用黃燈公用一個燈盤，費用低廉。存在缺點是顯示效果字體偏小。
3.3 按方向單屏多路口協調顯示 有些路口由于歷史原因與另外一些路口不僅相鄰而且距離較近，這些路口間的交通信號需要進行協調控制，此時相鄰路口的通信倒計時的顯示有助于信號配時參數的合理設置，每個路口按照地理位置上的北、東、南、西入口方向各自安裝一塊通信倒計時顯示屏，相鄰路口的倒計時顯示屏可以相互獨立、各自顯示。主要優點是協調效果直觀明了，路口間通行效率高。存在缺點是費用較高。
3.4 復雜路口的倒計時顯示 有些路口由于歷史原因是一種極不規則的形狀，如環島五叉、六叉路口等，它們除了地理位置上的北、東、南、西入口方向外，還有北東、東南、西南、西北等斜對角方向的一個或多個入口存在。為了避免路口內部出現車流沖突，還可以進一步將車流劃分為內部循環和外部循環。對于內部循環和外部循環各自采用一組倒計時屏顯示。主要優點是對于車流較大的復雜路口，信號燈和倒計時的聯合使用有利于機動車輛的有序通行，為交通安全提供最大限度的輔助。存在缺點是一般的交通信號控制機難以實現該功能，投入費用也較高。
3.5 請求式行人過街 在按照行人請求啟動行人過街放行燈色時，行人請求的效果可以通過通信式倒計時將機動車和行人各自燈色剩余的放行時間及時準確地顯示出來，給人以直觀有效的反饋信息。如果沒有通信式倒計時，則行人請求的效果和需要等待的時間無法直觀表達出來。
4 通信倒計時的實現手段
4.1 地址編排 將分布在一個路口不同進口（方位）的倒計時顯示屏按照順時針方向根據其車輛通行權從北面開始單獨編址；一般路口使用四塊倒計時顯示屏，可以依次設置四個地址；超過四塊則做相應的擴展。
4.2 數據格式 通信式倒計時顯示屏的數據源來自于交通信號控制機，這兩種設備之間采用RS-485通信方式，將所有的通信倒計時屏串聯在一起和交通信號機相連接，不同的倒計時屏截取和自己的硬件地址相同的顯示數據（數字和顏色）。根據信號燈的當前放行狀態，從燈色放行開始以1秒的頻率輸出每個方向倒計時的顯示數值和顏色，依次1秒遞減，保持倒計時遞減到最后一秒時，燈色顯示也只剩下一秒，避免倒計時顯示出現0秒的不合理狀態。數據格式可以采用：（地址、十位數、個位數）三字節組的形式，其中地址按照北、東、南、西約定，十位數和個位數的最低位由于在轉換為七段碼時用不上（那里用做小數點了），可以合并作為顏色位來使用，使用二位組合可以表示四種狀態，（00——無色，關屏、01——綠色、10——紅色、11——黃色）。
4.3 數碼轉換 由于所有倒計時均采用七段碼形式顯示，因此存在一個數字和七段碼之間的對應表。又由于隨著交通流量的急劇膨脹，有些路口倒計時顯示也已經超出了99秒的范圍，如何表達100及其以上的數字，已經成為一個急需解決的問題。具體辦法是使用十六進制表示法，并結合七段碼的顯示效果，對于高位，數字“10”顯示為“A”，數字“11”顯示為“b”，數字“12”顯示為“C”，數字“13”顯示為“d”，數字“14”顯示為“E”，數字“15”顯示為“F”；低位仍然使用數字“0”到“9”正常顯示。
具體映射關系如下：
5 結束語
交通信號倒計時的應用對于提高路口機動車和行人的通行效率，減少車輛延誤時間，節能減排都是極為有利的。但是在實踐中有些地方對倒計時使用存在抵觸情緒，其主要原因是它也會激發某些司機闖（最后幾秒）綠燈的行為，一種有效的對付手段是將綠閃的時間從綠色倒計時內剔除掉，也就是說，在綠閃開始時綠色倒計時已經正常結束。
篇6
一、概述
隨著無線通信技術的發展，無線局域網（WLAN）技術和設備得到越來越多應用?，F有無線局域網采用IEEE 802.11系列標準，其中2.4G是一個開放的ISM（企業、科學和醫療）頻點，只要其無線接入點（AP）的發射功率及帶外輻射滿足無線電管理機構的要求，則無需提出專門的申請就可使用此ISM頻段；而5.8G的頻點需要向國家無線電管理委員會申請有償使用，且大部分城市均只向具有基礎電信運營商資質企業使用許可，不針對其它企業用戶審批。
二、系統傳輸需求分析
（一）信號系統傳輸需求分析
目前，國內新建或改造的城市軌道交通項目大都采用基于通信的移動閉塞列車控制系統（CBTC），CBTC系統需要對每列在線運營列車實時運行進行監控，因此，就必須建立地面軌旁與列車的實時通信系統，而無線局域網（WLAN）技術的出現正好為此提供了一個良好的平臺。
通常情況下，地面設備對列車傳輸的信息包括：線路特征信息（位置、坡道及曲線）、前方許可的移動授權（目標距離）、限速信息和目標速度等；列車對地面設備傳輸的信息包括：列車目的地碼、車次號、本列車的定位信息及本列車的速度信息等。這些信息都是數字信息，信息編碼長度較短，車一地傳輸的數據包長度一般不超過1000bits。信號系統供貨商選擇40～100Kbps的凈傳輸速率作為其系統必須保證的最低傳輸速率。
另外，因信號系統直接控制列車的速度和移動授權，屬于安全控制系統，任何干擾或非法侵入都將影響系統的安全性、可靠性和可用性，直接影響整個地鐵的安全運營，因此，信號系統對數據傳輸的安全性、可靠性和實時性要求級別很高。
（二）PIS系統傳輸需求分析
乘客信息系統（PIS）是城市軌道交通項目中一個新出現的專業和系統。一方面能夠提高城市軌道交通項目對乘客的服務水平，另一方面可以為城市軌道交通業主提供一個經營平臺，具有較好的開發前景。
PIS系統的構成方案很多，有錄播和實時兩種基本形式，在通常情況下采用實時播放。地面設備對列車傳輸的信息包括：數字圖像資訊信息、列車的緊急疏散信息、列車的預告信息等。列車對地面設備傳輸的信息包括：列車車廂內的視頻監控圖像信息、車輛運行狀態信息（根據需要）等。這些信息基本上都是圖像信息，如果傳輸的圖像采用MPEG-2的編碼方式，廣播級的圖像傳輸速率要求一般4～8Mbps；采用MPEG-4的編碼方式，廣播級的圖像傳輸速率要求一般在1Mbps左右。按照PIS系統一般的傳輸要求：地對車采用MPEG-2傳輸1幅圖像，車對地采用MPEG-4傳輸2幅圖像，因此，對于一列列車而言需要6～10Mbps的凈傳輸速率才能滿足要求。車一地雙向傳輸均采用MPEG-4圖像編碼方式時，則需要2～4Mbps左右的傳輸速率。
PIS系統為非安全系統，其傳輸數據的安全等級不是很高，即使信息完全中斷也不會影響地鐵系統的正常運營。
三、一體化建議方案及分析
IEEE 802.1X系列標準采用通用的信道編號，每個信道的中心頻率和頻帶隔離是完全一致的（除FHSS外），只是信號調制方式不同。
根據通信傳輸需求分析，信號系統傳輸數據少，但安全等級高，適用的無線通信標準可以是IEEE 802.11、IEEE 802.11b和IEEE 802.11g；PIS系統傳輸數據量大，但安全等級較低，在采用MPEG-2的圖像編碼方式時必須選擇IEEE 802.11g標準，在采用MPEG-4的圖像編碼方式時，可以選擇IEEE 802.11b或IEEE 802.11g標準。
信號供貨商提供的解決方案存在很大的差異，信號系統供貨商提供的CBTC的數字傳輸DCS解決方案如表1所示。
為了保證信號系統無線通信的可靠性，通常信號系統供貨商都會采取雙網絡覆蓋的方式，提高系統成功進行車地通信的概率，并提高系統在故障情況下的恢復能力，但在一定程度上也占用了更多的頻點資源。
信號系統與PIS系統采用頻點避讓的方式減少干擾，由信號供貨商來統一頻點規劃和設計，使信號系統盡量在兩個獨立的隔離信道內解決傳輸問題，而將第三個獨立的隔離信道作為PIS系統的車地傳輸通道，通過部分供貨商提供的廣州地鐵試驗結果分析，具有一定的可行性，但需要解決列車越區時的同頻干擾和切換問題。
共建方式可以分為兩種：一種為通過頻點隔離措施分離信號系統與PIS系統的傳輸頻率，是一個較為理想的共建方式，在物理上可以認為是分開的，這兩個系統之間不會產生干擾和接口，便于共建和實施，且信號系統與PIS系統可以采用不同的傳輸標準，PIS系統必須采用IEEE 802.11g標準，而信號系統則可以采用IEEE 802.11b或IEEE 802.11g，另一種為PIS系統采用補空（即PIS系統利用信號系統的備用通道）的方式進行共建，在理論上是可行的， 但信號系統與PIS系統將深度融合，形成比較復雜接口，對于以后的運營、維護和管理提出很高的要求，且信號系統供貨商在必要的時候，會以犧牲PIS的速率和帶寬來優先保證信號系統的無線傳輸需求，在一定程度上會損壞PIS的利益，使PIS系統的傳輸可靠性可能得不到保障。因此，前一種共建方式是較為合理和可行的共建方案。
從傳輸媒介上分析，如果采用無線電臺方式傳輸，其傳輸距離很短，因此越區切換次數較多，且頻率很快，對列車無縫漫游提出很高的要求。如果采用漏纜或裂縫波導管方式傳輸，則會有效降低越區切換次數和頻率，為保證可靠傳輸提供良好的媒介。
結束語
從理論上分析，一體化建議應該是可行的，但還面臨著很多問題，如系統供貨商需要修改無線傳輸部分的設計，且需要進行相關的試驗，以驗證方案的可行性等。因此，作者希望本文能起到拋磚引玉的作用，引起更多同行對此問題進行研究和討論，以期提出更好的解決方案。值得注意的是，信號系統與PIS系統一體化共建無線局域網的方案是為了特定解決兩個系統的沖突而提出的，而該方案肯定會在一定程度上降低各自系統的性能，因此需要得到各自系統供貨商的承諾和保證 以避免在以后的設計過程中出現問題，影響系統的性能和指標。
參考文獻
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篇7
【關鍵詞】數字集群通信系統；電磁環境；干擾；互調
1.引言
隨著現代信息技術的飛速發展，數字集群通信技術在通信領域的應用越來越廣泛，尤其對現場指揮調度要求較高的政府管理部門（如公安、消防、鐵路等）的應用需求更為突出，成為處理日常活動及重大指揮任務不可或缺的技術和工作保障。因此數字集群通信系統的工作效率和通信安全性變得尤為重要。系統建成后，通過建立與系統指揮中心的連接，為實施新型警務指揮模式和勤務管理模式提供技術應用支撐平臺，建立安全可靠的無線數據傳輸通道，推動公安信息化成果的移動應用，使全局處于同一、統一的信息平臺之上[1]，使系統在運行過程中完全通過集群通信實現系統數據傳輸、信息指令調度、安全預告等任務。但空間中的無線信道是開放的，因此集群通信系統容易受到來自系統內部或外部的電磁環境干擾。電磁環境干擾是影響集群通信系統通信業務應用質量和網絡性能指標的重要因素之一，會引起傳輸誤碼增加、語音通話質量降低、接收機靈敏度下降、數據傳輸差錯率升高，干擾嚴重時會發生無線信道阻塞中斷、通信系統癱瘓等現象，釀成嚴重的通信事故。
2.數字集群通信系統干擾檢測
數字集群通信系統作為專用移動通信網絡，目前正處于建設發展階段，由于其網絡覆蓋方式為鏈狀覆蓋，覆蓋范圍和用戶均相對有限，因此電磁環境干擾的發現需采用主動檢測的方式，即對新建的集群通信系統覆蓋網絡進行清頻工作，在網絡建設前期發現電磁干擾并進行處理。而對于已建成投入運營的集群通信系統網絡，則需通過長期的電磁環境測試來發現[2]。
對于數字集群通信系統系統電磁環境干擾的檢測，可根據干擾來源及干擾信號的類型，采取定點或動態電磁環境測試的方法來檢測并處理來自外部的干擾源，通過頻率與信道的重新指配規劃、網絡運營設備的性能檢測等措施減少來自內部的干擾。利用無線電頻譜監測系統對系統無線信道使用情況以及對無線頻譜中所存在的雜散、諧波、互調及非法占用信道等干擾進行測量和分析，為切實保護專用頻率使用安全，以保證通信系統安全運行，提供決策依據。
在掌握被測區域的數字集群通信系統網絡的建設模式和信道規劃方案的基礎上，制定周密的電磁環境測試方案，并運用技術裝備和電測手段對可能存在的網內同頻或鄰頻干擾進行初步分析和排查。具體的電磁環境干擾檢測與處理步驟如下：
a.數字集群通信系統電磁環境定點監測。使用固定式無線電頻譜監測站和固定式傘狀全向天線，對電磁干擾多發的區域進行定點長期連續監測，記錄數字集群通信系統頻段內所有頻點的使用情況。
b.數字集群通信系統電磁環境動態測試。使用便攜式無線電頻譜監測站和便攜式傘狀全向天線隨車測試，對電磁環境和各類無線電信號進行常規掃描測量，記錄數字集群通信系統頻段內所有頻點的使用情況并根據GPS位置信息定位干擾區域。
c.根據電磁環境測試結果進行頻點最佳分配，避開干擾頻點，使干擾程度降到最低。避免出現內部同鄰頻現象。利用無線電頻譜監測系統并結合測試數據來分析干擾類型[3]。
2.1 測試系統結構
負責頻譜監測工作的測試系統主要由各監測站、通訊網絡、各監控機構和數據庫服務器組成，監測站負責監測接受無線電信號，其監測頻段為短波（1.5MHz-30MHz）和超短波（30MHz-3000MHz），數據庫服務器主要負責存儲監測站監測到的實時數據，以及生成的統計數據和報告書，并供用戶隨時提取歷史數據。用戶通過網絡控制各監測站，下發監測任務，查看監測結果。其結構方框圖如圖1所示：
2.2 定點監測
定點測試采用固定式無線電頻譜監測站和固定式傘狀全向天線，測試頻段包括數字集群通信系統上、下行頻段。
TRS-3000F固定式監測站具備全頻段監測/測向能力，監測范圍為1.5MHz～3000MHz，掃描速度為200MHz/s～1000MHz/s，靈敏度優于-117dBm，可解調AM、FM、FFSK等多種數字調制信號，測量誤差不大于3dB?？蛇h程管理、長期自主運行，主要用于對車站等重要站點進行長期連續監測。
2.3 動態測試
動態測試采用便攜式無線電頻譜監測站和手持式定向天線，測試頻段包括數字集群通信系統上、下行頻段。
TRS-3600T是一種具備超小型監測站，該設備具有超越其它大型監測站的優異性能和全部技術指標，能獨立和組網工作。內置高精度時統裝置和GPS定位功能，具備時差定位功能。它可輕松地建立一個時差定位系統，迅速地對干擾信號進行高速精準定位。具有攜帶方便、便于布設、功能完備、信號定位精度高（30～50米）的特點。時統精度小于50ns；鏡頻抑制和中頻抑制比大于90dBc；三階截點大于15dBm（帶內，低失真模式）；噪聲系數小于8dB（低噪聲模式時），典型值小于6dB；重量小于2Kg；電源為內置鋰電，可供連續工作8小時以上。
在動態電磁環境測試過程中，應考慮到高速運行對測試結果的影響。當移動臺在運動中通信時，會發生多普勒頻移[4]。對于數字集群通信系統信號，以900MHz為例，車速以350Km/h計算，最大多普勒頻移為：
（2-1）
因此TRS-3600T對監測結果的修正范圍為291.7Hz，該測試系統可根據車速進行實時修正。
2.4 測試實例
以甘肅省集群通信系統電磁干擾測試為例，根據集群通信使用單位提供的集群通信系統使用頻率分布情況，對相關頻點進行監測。由圖2、3可知，數字集群通信系統正常信號受到不同程度的外界電磁信號干擾，因此相關部門還需要進一步進行清頻工作[5]。
3.干擾信號分析
3.1 同頻干擾
在數字集群通信系統中，因相鄰同頻基站距離較小，不能滿足頻率復用距離，會導致集群通信系統信號發生同信道碰撞，造成相鄰扇區同頻干擾。例如，某基站1的BCCH與某基站2的BCCH同頻。在基站1發射天線附近的BCCH功率為-30dBm，在測試現場測向發現有來自基站2方向的強同頻信號。在基站2發射天線附近測試的BCCH幅度最大為-34dBm。兩基站相距較近（3～4Km，按3.5Km計算），按照集群通信系統無線傳播理論，基站2的BCCH傳輸到基站1的功率衰減大約為18.9dB，信號大約為-53dBm，這樣，基站1的BCCH的載干比為5.9，會造成通信不可靠。
3.2 鄰頻干擾
造成鄰頻干擾主要有兩個方面：
（1）相鄰頻率基站距離較近，例如某基站BCCH業務信道頻率和與其相鄰基站BCCH業務信道頻率相鄰，較強的鄰頻信號造成信噪比下降，從而導致通信不可靠。（2）集群通信系統相鄰頻段其他網絡運營商信較（下轉第110頁）（上接第107頁）強，例如電信CDMA下行（870-885Mhz）和移動GSM上行（890-909Mhz）、下行（935-954Mhz）均會對數字集群通信系統上、下行信號造成鄰頻干擾。
3.3 互調干擾
當不同頻率的信號加到非線性器件上時，非線性變換將產生許多新的頻率分量，其中一部分可能落到接收機通帶內，對有用信號造成干擾[6]?；フ{干擾信號頻率大小為：
其中、……為多個干擾信號的絕對頻率，、……為互調干擾系數。
在常見的三階互調中，和這兩種互調信號與干擾信號、距離最近，出現頻率也最高，其頻譜分布如圖4所示。
例如，經測試某干擾點處頻率為932.8MHz上有較強干擾信號，呈現互調干擾的特點，通過與移動公司相關人員溝通得知附近GSM基站載頻為943MHz和953.2MHz，由此判斷這一干擾為最常見的三階互調干擾：
將其中的943MHz調整為940MHz，干擾消失。
3.4 不確定信號干擾
在GSM通信系統中，不確定信號干擾通常主要有射頻信號反射直放站轉發信號、有線電視倍增器漏泄雜波干擾、微波及對講機系統雜波干擾等三種常見類型[7]。由于網絡運營商常采用大功率寬頻段射頻級聯轉發直放站系統，會將與數字集群通信系統網絡同鄰頻上、下行通帶內所有信號和噪聲同時進行放大并轉發，造成對覆蓋范圍內的數字集群通信系統網絡的干擾。除此之外還有一些未知非法反射臺站和大功率發射天線，當這些未知信號的頻率落在數字集群通信系統系統接收機通帶內且幅值較強，就會對數字集群通信系統系統形成有害干擾。
4.總結
根據電磁環境測試情況來看，目前數字集群通信系統網絡干擾情況較為嚴重。通過數字集群通信系統網絡優化及基站選址合理布置可在一定程度上避免或排除數字集群通信系統網內干擾，通過使用專用的測試工具（如TRS-3000F、TRS-3600T等）對數字集群通信系統工作區域進行長期或動態電磁環境測試，分析干擾種類及位置從而進行清頻工作，可在一定程度上解決來自數字集群通信系統網絡外部的干擾。
參考文獻
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[3]蘭俊杰.復雜電磁環境下電磁干擾抑制措施研究[J].航天電子對抗，2008（06）：7-13.
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篇8
【關鍵詞】 高速光通信 全光數字信號處理 光子神經元
一、全光邏輯與全光波長變換
1、全光邏輯。當下使用率比較高的邏輯門技術有兩種，第一種，邏輯運算是通過SOA自身的非線性效應來進行的，比如交叉相位調制（XPM） 和四波混頻效應 （FWM） 等；第二種的邏輯預算則是配有光纖結構或波導結構的干涉儀來完成的， 如Sagnac干涉儀、超高速非線性干涉儀等。
2、全光波長變換。全光波長變換技術能夠順利實現兩個波長光信息之間的傳遞，完成對信息的切換，將波長再次利用起來，促進其利用率的提高，更好的為全光通信網絡的建設做出貢獻。SOA元件在集成性、使用性等方面的優勢非常大，如輸入功率小、集成性高等特點，所以它可以更好的適用于全光波長變換器件的構建。
二、全光緩存技術
1、基于光纖延遲線的全光緩存技術。FDL型全光緩存器有兩種結構形式的光線結構： 第一種是由長度不等的光線延遲線構成的，當數據包通過延遲線時，會通過線的長短而實現延時緩沖作用； 第二種結構是環形的光纖單元，通過對光開關進行有效的調控來實現數據包的延時通過。雖然前一種光緩存器的操作以及結構都非常簡單，但是延遲單元僅能夠為光數據包進行一次處理，需要更多的光纖延遲線才能實現數據包的多次通過，集成性非常差； 而第二種形式的的光緩存器就可以有效解決這一問題，它的集成性非常好，并且可以使光信號在緩存單元內重復通過，它是以后FDL型全光緩存器的主要研究方向。
2、慢光型全光緩存技術。即便當下的慢光型緩存技術還不夠成熟，經常會出現緩存要求不達標、信號失真等情況，然而慢光緩存卻具有可調分辨率高、實用性強以及延時時間便于調控等優點，所以它對于全光緩存技術的研究還是具有很大的貢獻。根據作用原理的不同可以將慢光型緩存技術分為以下幾種：第一種利用的是受激布里淵散射 （SBS） 和受激拉曼散射 （SRS）現象；第二種利用是電磁誘導透明 （EIT）的原理；第三種利用的是具有特殊結構的介質；第四種利用的是相干布居振蕩的原理。
3、濾波法實現PRBS和單脈沖信號的可調延時。以往所用的相干布居振蕩會限制入射信號的工作帶寬，但是如果使用上轉型相干布居振蕩就可以有效解決這一問題，以確保高頻正弦信號慢光的實現。然而這種方法也是有缺陷的，它產生的慢光需要新的調制頻率與其對應，而且其需要更為先進和精確的設備，比如高帶寬矢量網絡分析儀 ，它可以用于對輸入頻率的管控和對固頻信號的檢測。綜合考慮各種條件的影響，選擇采用優化后的光濾波法，該方法的實用性非常強，可以幫助改進以往布居振蕩極限的SOA中高調制速率偽隨機PRBS的快慢光。
三、光子計算
1、光子神經元。人之所以具備學習、思考和運動等能力，那是因為人的大腦中具有神經網絡，而神經元則是神經網絡中最重要的組成部分。神經元是由樹突、 細胞體、 軸突等結構組成的， 它是構成神經網絡的基礎，它的功能有 延遲、時空整合、 閾值處理等等 （圖1） ?，F階段將光學上用來模擬神經元功能的方法有兩種，即分立器件模擬和激光器模擬，前者利用分立器件來代替神經元，后者利用激光器來代替神經元。
2、學習機制。學習是神經網絡實現強大計算能力的基礎， 學習實際上就是對神經元之間權重的調整過程。STDP（spike-timing-dependent plasticity） 是目前脈沖神經元使用較為普遍的學習機制。STDP學習函數如圖2 （a） 所示， t pre 為突觸前脈沖激發時間， t post 為突觸后脈沖激發時間。當t pre
結論：從全光邏輯、 全光波長變換技術、 全光偽隨機碼發生器和速率倍增技術、 全光緩存技術等方面介紹了高速光通信中全光數字信號處理技術的研究進展。
參 考 文 獻
[1] 董建績， 張新亮， 黃德修. 基于半導體光放大器四波混頻效應的多種調制格式的波長轉換實驗[J]. 光學學報， 2008， 28（7）： 1327-1332.
篇9
關鍵詞量子；墨子號；量子通信衛星；量子通信
2016年8月16日凌晨1時40分，世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”由我國酒泉衛星發射中心成功發射。全國人們為此歡呼雀躍，各大媒體也爭相報道這一科研壯舉。目前，我國已經成為世界上首個實現太空一地面量子通信的國家，然而對于普通人來說基于量子物理學發展而來的量子通信技術依然是晦澀難懂的深奧科學。那么，我們便基于量子衛星的發射來談一談量子衛星所涉及的基本科學問題。
1量子衛星
1.1量子衛星“墨子號”名稱的由來
在我國古代，墨子先生不僅創立了墨家學說，更是在傳世的《墨經》一書中提出了“光學八條”的理論。在“光學八條”中不僅描述了我國古代人民對光線的認識，也設計出了我國最早的小孔成像實驗，這是我國有關光學研究的基礎。為了紀念墨子先生，我國發射的全球首顆量子科學實驗衛星便被命名為“墨子號”。
1.2“量子”的定義
在1900年，著名的物理學家普朗克為了解釋黑體輻射現象提出了一個假設，即黑體輻射的能量只能取某一基本能量的整數倍?；谶@一假設，在之后幾十年的研究中，研究者們陸續發現其他物理量也表現出了不連續的量子化現象，那么這些物理量中所存在的最小的基本單位便可以稱之為量子。量子理論的提出嚴重地沖擊了古典物理學，到20世紀早期，法國物理學家德布羅意便在普朗克
愛因斯坦的光量子論和玻爾的原子論的啟發下建立了量子力學理論。量子力學在現代科學技術中的多個領域中均有應用和突出貢獻，而量子通信技術也是基于量子力學發展而來的，對未來科學技術和文明的進步具有重要意義。
1.3量子通信
量子通信是利用量子態和量子糾纏效應進行信息或密鑰傳輸的新型通信方式。量子通信的主要目的便是保證信息傳輸過程中的無障礙傳送和信息安全。而在量子通信技術研究之前，人們為了保證傳輸信息過程中的安全問題，便選擇對所傳輸的信息進行加密。信息加密便是將我們要傳輸的信息（“明文”）轉化成別人不可識別的亂碼（“密文”）。在20世紀前中期，信息加密技術依然有其優越之處，也是人們普遍使用的方法。但是，電子計算機的出現使基于特定參數所建立的密鑰并不再安全。隨著現代電子計算技術的發展，直至量子計算機的研制成功，計算機的能力急劇加強，那么這種基于基本算法的信息加密技術在量子計算機面前形同虛設。為了保障新時代背景下的信息安全，量子通信技術得到快速發展。量子通信是基于早期的對稱密碼：“一次一密”。一次一密的概念在1917年由Vernam提出，然后于1949年被Shannon證明是無條件安全的。隨著量子理論的發展，在1984年，科學家Bennett和Brassard首次提出了第一個實用性的量子密碼的通信協議，該協議以兩者的名字命名。在其后，美國科學家完成了世界上第一個量子信息傳輸實驗，從此量子通信技術進入了蓬勃發展的時期。在1995年，我國中科院物理所在實驗室內完成了試驗性質的量子信息傳輸實驗。進入21世紀之后，量子通信技術蓬勃發展，先后實現了遠距離信息傳輸和量子密碼傳輸。
量子通信技術在信息傳輸的安全性和傳輸能力上具有極大的優勢。首先，在利用量子通信技術傳輸信息的過程中，由于信息的載體是光量子，而光量子的量子狀態是難以截獲的，因而利用量子通信傳輸的信息是不可能被盜取的。在現有的技術條件下，利用量子通信技術傳輸的信息是無條件安全的。其次，在量子通信過程中，量子態隱形傳輸技術可以實現無障礙通信。所謂的量子m纏態，便是兩個相互糾纏的粒子，當其中一個粒子的狀態發生變化時，另一個粒子的狀態會立即發生相應的變化。這種無視空間距離的和即時的信息傳輸能力是量子通信的巨大優勢。
1.4量子通信衛星
量子通信衛星是量子通信技術中的重要硬件設施。簡單來說，量子通信衛星的作用就是為傳輸的信息分配密鑰。量子通信過程中，負載信息的光量子在傳輸的過程中會逐漸衰減直至消失，因此光量子的傳輸存在著距離的限制。一般而言，當光量子在空氣中傳播100km時，光量子的信號已經難以檢測到了。但是，量子通信衛星在太空中進行光量子傳輸時，光信號在到達地表之前僅僅需要經過10km左右的大氣層，地面基站可以輕松地收到量子通信衛星發射的信號。量子通信衛星先向地面基站發送量子密鑰，經過比對之后建立絕對不可破譯的量子密鑰，繼而擁有相同量子密鑰的兩個地面基站，便可以把已經加密的信息通過傳統的信息傳輸方式（如互聯網、無線電話等）互相傳輸，而且所傳輸的信息也是絕對安全的。量子通信衛星的使用可以實現全球距離的信息傳輸。
2我國量子通信技術的發展
1）我國國家政策和戰略布局高度重視量子通信技術的研究和發展。量子通信技術已被列入國家“十二五”科技發展規劃綱要中，屬于國家重點發展的具有引領新興產業發展潛力的前沿技術。
2）我國的量子通信技術布局較早，發展較快，成果也更為顯著。早在1995年，中科院物理所便在實驗室內完成了我國首個的量子密鑰分發實驗演示。在其后，我國先后成立了中國科學技術大學量子物理與量子信息研究部、中國科學院量子技術與應用研究中心和中國科學院量子信息與量子科技前沿卓越創新中心。這些研究中學的成立將會進一步推進我國量子通信技術領域的技術進步，使我國的量子通信技術研究始終走在全球前列。
“墨子號”衛星的發射僅僅是開始，在未來更多的量子衛星將會發射升空，進一步為我國建立洲際量子通信，乃至全球量子通信網絡。
篇10
1引言
鐵路信號系統的建立為列車的安全、準時、舒適等方面提供了良好的保障，而風險評估是為了確保信號系統的正常運行。具體而言，風險評估技術在鐵路信號系統的應用過程中，首先需要進行前期的安全評估，通過這一階段的評估，對可能存在的安全隱患進行分析，并做好記錄，然后通過對系統的監測，從而實現對安全隱患的有效控制，由此可見，風險評估技術對于鐵路安全的保障有著重要的意義。針對風險評估技術在鐵路信號系統中的應用，發達國家的研究比較早，而且在研究過程中，已經促使風險評估技術的應用逐漸走向成熟，論文則通過對國外風險評估技術研究的借鑒，對我國鐵路信號系統中風險評估技術的應用進行探討。
2危害識別———HAZOP方法
2.1HAZOP方法簡介
危害識別是風險評估技術應用的第一階段，HAZOP方法是進行危害識別的主要方法，在這一方法的應用過程中，重點工作是通過組織會議并對相應的實踐操作細節進行分析，在具體工作開展時，要求各類專業工作者深刻分析每一個單元的內容，通過上述活動的開展，找出存在的偏差，并且對所查找偏差可能會導致的嚴重后果進行分析，在分析過程中，往往需要借助引導詞來引出偏差。在整個過程中，專業人員通過對所出現的偏差進行鎖定，然后深層次地分析偏差產生的原因及可能會造成的后果，然后對現有的安全防護進行重新評估，最后再通過必要的措施進行完善。HAZOP是整個系統的一部分，其主要作用是用來識別系統的本質特征，在HAZOP方法運用過程中，會涉及材料的調取、人員的調查以及相關設備的使用。為了充分發揮HAZOP方法的作用，在具體使用過程中，首先需要對系統進行單元劃分，單元劃分的主要目的在于能夠使HAZOP方法所發現的偏差更加準確，如果單元劃分不合理，則很容易導致評估結果不準確，進而影響到安全防護工作，在一些鐵路信號系統中，可以從宏觀角度考慮實施單元劃分，例如，監測機、計軸設備、4050智能1/0模塊、交換機及站間通信等，因此把每個組成部分作為一個單元進行分析。[1]而偏差的確立是HAZOP的核心部分，在偏差確立過程中，會使用到三種方法，包括偏差庫篩選法、知識確立法以及引導詞確立法。
2.2HAZOP實施過程分析
HAZOP方法在具體實施過程中主要包括四個主要步驟。第一階段，作出定義。整個工作的開展，首先應該獲得項目經理的批準，然后針對HAZOP的實施選定組員并任命組長，接著在組員的討論下，對研究的范圍進行確立，通常情況下，研究范圍所涉及的內容包括系統設計表現、系統生命周期、系統物理邊界等。第二階段，進行準備，研究小組的組長需要根據此次研究工作提出相應的引導詞初始清單。第三階段，審查階段。在這一階段需要進行審查會議，在會議正式開始之前，需要對整個審查流程提前熟悉，其主要目的在于使研究小組的全體組員都能夠熟悉研究目的和范圍，在會議中，需要對所使用的引導詞進行明確解釋，而且要對具體操作中可能存在的問題以及應對方法進行討論。第四階段，文件記錄和跟蹤階段。這一階段需要對會議中討論的結果進行整理和記錄，并且做好存檔工作，還應該將討論到的內容進行完整記錄，而且需要對整個會議的討論內容進行匯總，并提煉出結果，以此來形成HAZOP的報告文件。
3鐵路自動站閉塞系統定性風險評估
為了確保風險評估結果的準確性，評估人員主要依賴于HAZOP技術，在具體操作過程中，還應該結合風險矩陣法，在評估過程中，包括兩方面的內容：
3.1系統危害識別
在危害識別過程中，首先應該進行單元劃分，單元劃分主要是為了明確每一個模塊的具體內容。其次，將偏差和引導詞的確定因子予以明確，其中，包括多個方面的內容，如材料、操作活動以及設施設備等，設備的正常運作是系統運行的重要保障，這就意味著在危害識別過程中，在整個系統中，設備單元要素的體現，必須依賴于設備自身的功能。在閉塞機單元中，使用了雙機熱備，所以，在設備運行過程中，會進行主閉塞機和備閉塞機切換，切換過程中主要存在的問題有兩個，第一是備閉塞機的功能失效，在這一問題的影響下，被確立的引導詞包括兩類，即間隔的和永久的，當偏差出現后，要素和引導詞會進行合并，在這種情況下，所出現的偏差包括兩種，分別是閉塞機永久失效和閉塞機間隔性失效。對于監測機單元而言，其與閉塞機單元的偏差確定方法基本一致，所存在的偏差也包括兩種，即閉塞機永久失效和閉塞機間隔性失效。使用同樣的偏差確定方法來對4050智能1/0模塊進行偏差確定，最終確立的偏差內容則分為控制臺亞當ADAN405O模塊失效和組合架亞當ADAN4050模塊失效。針對站間通信部分，其主要包括兩個因素，其一為通信終端，其二為通信誤碼。針對前者，其引導詞同樣可以進一步分為間隔性問題和永久性問題兩種，間隔性問題指的是站間間隔性中斷，而永久性問題指的是站間通信永久性中斷。針對后者，所產生的偏差則使站間通信信息誤碼，同樣，這一方法也可以被用到閉塞機和計軸設備、閉塞機和檢測設備的偏差確定方面。
3.2接口危害識別
在風險評估過程中，所涉及的微機化自動站間閉塞系統及其附屬系統的接口包括其與連鎖系統相聯系的接口、與計軸設備相連接的接口、與控制系統連接的接口等，針對上述接口，則需要根據相應接口的組成部分進行劃分，而且使用危害識別中同樣的方式對引導詞和偏差進行確立[2]。
3.3風險分析和評價
在系統的最初設計階段，則需要通過全面的風險評估活動，對系統中的各類風險進行等級劃分，最終確立的不同等級風險中，有四類風險不能夠被接受，此類風險的存在很容易對系統產生較大的負面影響，如果不及時防范，則很可能引發巨大的損失，所以，為了確保鐵路信號系統的正常運行，必須將此類風險降到最低。對于接口危害而言，被認為是不可接受的四類風險分別是事故復原按鈕操作失誤、到達復原按鈕操作失誤、模式切換按鈕操作失誤以及計軸復零按鈕操作失誤等，對待此類危害，應該慎重對待，并且盡可能降低風險等級。例如，在地鐵風險評估過程中，采用HAZOP分析法進行危害識別，根據類似危害記錄和專家觀點對危險信號進行判斷，其中，最為嚴重的危害是“DTG模式下運行權限錯誤”，然后借助故障樹進一步查找“DTG模式下運行權限錯誤”的原因（見圖1）。之后需要根據事件的后果進行損失分析，分析結果通常包括安全、出軌、人員傷亡等，其中人員傷亡可以進一步分為列車撞人，人員傷亡；撞車，人員輕微傷害；撞車，人員傷亡。
4小結
綜上所述，風險評估技術在鐵路信號系統的應用中，首先應該利用HAZOP方法進行風險識別，然后在此基礎上進行風險評估，并且根據評估結果采取恰當的方法將風險降到最低，從而確保鐵路信號系統的正常運行。
【參考文獻】
【1】閆勝春.探討供電系統對鐵路信號系統的干擾[J].黑龍江科技信息，2016(33)：77-78.
