量子通信论文大全11篇

时间：2023-03-16 15:50:06

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇量子通信论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

量子通信论文

篇（1）

量子通信（Quantum Teleportation）是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理，量子通信具有高效率和绝对安全等特点，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。

二、量子通信理论由来

“1935年5月的一天早晨，爱因斯坦像往常一样准时来到普林斯顿高等研究院的办公室。他来普林斯顿小镇快两年了，已经熟悉并开始喜欢这个恬静的“室外桃园”。办公桌上放着他和助手波多尔斯基、罗森一起刚刚发表在《物理评论》上的论文。他拿起来看了看，脸上露出孩子般顽皮的微笑――这回他终于可以战胜老对手玻尔了。与此同时，在大西洋彼岸的哥本哈根大学玻尔研究所，爱因斯坦的文章立刻引起了物理学家玻尔的关注和不安。这对他来说简直是个晴天霹雳！玻尔立刻放下所有的工作，他说：‘我们必须睡在问题上。’爱因斯坦和玻尔是20世纪两位最伟大的物理学家，他们都为量子理论的建立做出了奠基性的贡献。然而，他们对于这个理论的含义却一直争论不休。这一争论被称为‘关于物理学灵魂的论战’。”――引自郭光灿院士《爱因斯坦的幽灵：量子纠缠之谜》。

郭光灿院士书中所指的“物理学灵魂”的论战，与“量子纠缠”现象有着莫大的关系。在量子力学中，有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系，不管它们被分开多远，只要一个粒子发生变化就能立即影响到另外一个粒子，即两个处于纠缠态的粒子无论相距多远，都能“感知”和影响对方的状态，这就是量子纠缠。尽管爱因斯坦最早注意到微观世界中这一现象的存在，但却不愿意接受它，并斥之为“幽灵般的超距作用（spooky action at a distance）”。

三、驳倒爱因斯坦的实验论据

对EPR实验的验证始于1960年，在1980年终于获得有说服力的结果。这些是实验大多都是以光子来做为自旋关联。主要是利用院子的级联辐射，选择出光子动量为0的情形。1982年，法国物理学家艾伦•爱斯派克特（Alain Aspect）和他的小组成功地完成了一项实验，证实了微观粒子“量子纠缠”（quantum entanglement）的现象确实存在，这一结论对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。它证实了任何两种物质之间，不管距离多远，都有可能相互影响，不受四维时空的约束，是非局域的（nonlocal），宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。

四、突破传统的通信方式

1993年，C.H.Bennett提出了量子通信的概念;同年，6位来自不同国家的科学家，提出了利用经典与量子相结合的方法实现量子隐形传送的方案：将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方，把另一个粒子制备到该量子态上，而原来的粒子仍留在原处。在量子通信系统中，共享信息的两个人必须共享几乎一致的两个成对产生并永远缠结在一起的光子。一旦信息被带到第一个光子上，它将会消失并重现在第二个光子上，以实现不加外力方式传输信息。不加外力传输的概念是以量子物理学为基础的，它所使用的是具有波、粒两重性但没有电荷和质量的光子，而不是常规使用的电子。在量子通信中，报文是以不加外力传输方式传输的。不加外力传输方式就是使信息在一个地方消失，从而使其能在另一个地方出现的过程。它不需要通过空中、太空或线路传输。在这一过程中，发送者与接收者共享所需光子的数量，决于所发送报文的长度。在量子通信中，由于光子只能成对产生，因此，所有量子的不加外力方式只能在一个发送者和一个接收者之间进行。如果接收者需要将报文传送给其他人，则每次必须共享和使用缠结在一起的新的一对光子。因此，量子网络必须一个链路一个链路地建立。

利用量子信息技术之一量子密码术，可实其基本思想是：将原物的信息分成经典信息和量子信息两部分，它们分别经由经典通道和量子通道传送给接收者。经典信息是发送者对原物进行某种测量而获得的，量子信息是发送者在测量中未提取的其余信息；接收者在获得这两种信息后，就可以制备出原物量子态的完全复制品。该过程中传送的仅仅是原物的量子态，而不是原物本身。发送者甚至可以对这个量子态一无所知，而接收者是将别的粒子处于原物的量子态上。在这个方案中，纠缠态的非定域性起着至关重要的作用。量子隐形传态不仅在物理学领域对人们认识与揭示自然界的神秘规律具有重要意义，而且可以用量子态作为信息载体，通过量子态的传送完成大容量信息的传输，实现原则上不可破译的量子保密通信。

五、量子通信的发展状况

量子通信具有传统通信方式所不具备的绝对安全特性，不但在国家安全、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，而且逐渐走进人们的日常生活。

为了让量子通信从理论走到现实,从上世纪90年代开始,国内外科学家做了大量的研究工作。自1993年美国IBM的研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会、国防高级研究计划局都对此项目进行了深入的研究，欧盟在1999年集中国际力量致力于量子通信的研究，研究项目多达12个，日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目。我国从上世纪80年代开始从事量子光学领域的研究，近几年来，中国科技大学的量子研究小组在量子通信方面取得了突出的成绩。

篇（2）

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）06-0091-02

笔者已从事本科生“通信与电子信息专业英语”课程教学多年。近五年来，笔者对该课程的教学内容和教学方法进行了多次改革，在相关文献中进行了详细的介绍[1-2]。其核心是以培养学生的综合能力为目标，改变以科技文献阅读、翻译为主的教学模式到综合性更强的教学模式。文献3中最后一部分内容即从文献检索、科技文献撰写和制作讲稿和汇报角度介绍了相关教学内容[3]。闫丽萍等在文献4中详细介绍了电子类专业英文摘要的写作培养实践过程[4]。

在2013-2014年度的课程教学中，笔者尝试通过为每位学生布置不同的作业，包括翻译文献、检索文献、撰写文献综述、为相关领域的视频撰写摘要等各类项目，训练学生的综合能力，并收到了较好的效果，避免同类作业抄袭的弊端。但笔者发现仍存在问题，主要集中在两点：1）由于选课人数多，作业内容和主题与往年的重复率较高。每年该课程的选课人数大致在80～110人之间，因此要做到每年更新所有题目有较大难度；2）学生的课堂参与度较低、互动性小。由于大多数作业无需在课堂上进行汇报，因此学生的参与度不高，师生之间、学生之间的互动很少。

针对上述存在的问题，笔者在2014-2015年度的“通信与电子信息专业英语”课程教学中改进了已有的作业模式，设计和实施了综合型更强的作业，达到全面培养并考核学生能力的教学目标。下面，笔者将从该课程综合型作业的设计与实施、教学效果等方面详细介绍。

1.通信与电子信息专业英语综合型作业的设计

1.1综合型作业的内容

“通信与电子信息专业英语”的教学目标包括培养学生下述能力：科技文献检索、文献阅读、文献翻译、初步的科技英语写作和口头报告等。课程往届作业主题涉及面很广，但不够精，因此本年度，笔者选择了少量的精选主题，并根据最新技术，更新了部分旧主题。

笔者围绕教学目标，设计的综合型作业内容如下：

作业主题共36个，包括电子与电路、通信理论、信号处理、模式识别、人工智能、机器学习、图像处理与计算机视觉、数据挖掘、传感器技术、工程编程语言软件等领域的最新技术热点，包括深度学习及应用、智能穿戴、大数据及应用、无线充电、3D打印、无人机、量子计算机、车联网等。需完成的任务包括：

1）文献检索：根据主题，搜集相关文献资料（中英文均应包括，以英文为主，数量不少于10），需给出详细的检索式、关键词、使用的数据库/网络数据库等重要信息，并将整个检索过程记入说明文档，并保存所有文献资料的原文文档。

2）文献阅读：阅读收集的文献资料。

3）文献综述：根据对文献的理解，撰写关于给定主题的综述报告。

4）制作讲稿：以文献综述为基础，制作主题相关的讲稿。

此外，按照本科生毕业设计论文的格式规范，笔者给出详细的作业文档格式要求，同时要求检索到的科技文献需下载并全部提交。

1.2 完成作业的形式

本次教学实践中，笔者变以个人为单位完成作业形式为小组形式，即将选课学生按照随机组合的方法分为2人一组（共72人，两个自然班，本次共36组），共同完成上述综合型作业任务，并增加学生汇报的人次，让尽可能多的学生参与到课堂教学过程中。

由于是两人一组共同完成一项综合型作业，为体现各自的工作量，在汇报环节中要求一人负责汇报文献检索的过程，给出详细的检索式以及检索的结果，另一人负责进行主题汇报。

2.通信与电子信息专业英语综合作业的实施过程与教学效果

2.1 综合作业的实施过程

笔者在该课程教学初布置好综合型作业任务，并选择部分小组进行课堂汇报，收到了较好效果。其中部分小组结合视频、图像、动画、实际应用等手段介绍相关主题。例如，选择“量子计算机”的小组，结合“优酷”上的一段视频详细介绍量子计算机的基本原理、存在的问题等，达到了为其他同学科普相关知识的目标，在整个主题介绍过程中，将量子计算机领域涉及的重要词汇一一介绍；报告“深度学习及应用”的小组以视觉信息处理为切入口，介绍了相关理论和研究进展；“选择超大规模集成电路”的小组结合自身参与上海市大学生科技创新活动中接触到的各类集成电路介绍主题内容；而选择“智能手机中的传感器”主题的小组，结合自己使用的智能手机介绍其中的各类传感器及其基本原理、发展现状等。多数报告小组的汇报过程生动、有趣，参与课堂教学的积极性较高，师生、学生之间的互动性加强了。通过本次综合作业的训练，学生的综合能力得以提升。

但该过程中，笔者也发现存在的问题，主要集中在：

1）文献检索过程严重依赖于网络，特别是百度，对专业电子数据库的使用仍不熟练；这是笔者教学多年中一直存在的问题。在2014-2015学年的教学实践中，仍有接近半数的报告小组在文献检索过程中首选百度检索相关资料，而不是把专业数据库作为首选。当然，对某些特定主题而言，各位搜索引擎相比专业电子数据库更有效，这一点，笔者在教学过程中也做了详细的介绍和说明，指导学生分层次的解决文献检索中的问题。

2）英文文献阅读能力有待加强；在小组报告中笔者发现，由于专业文献专业性强且较长，学生普遍怕看英文文献，在满足综合作业的基本要求基础上，多以阅读中文文献阅读为主，没有达到课程综合训练的目标之一，即英文专业文献的阅读训练。这一点与学生的阅读习惯、英文水平有较大关系，需要在今后教学中加强引导。

3）小组成员的合作精神有待提高。由于本次教学实践第一次尝试将学生随机组合为小组来协作完成综合作业，因此面对综合作业复杂的任务时，如何分配任务、如何合作是学生面临的首要问题。考虑到今后就业后学生需具备合作精神，因此，笔者设计了随机组合的形式。总体上，各小组的表现良好，但也出现了部分团队合作完成作业过程中相互推脱责任，作业完成效果不佳。结合本次教学效果和学生的建议，今后笔者仍将继续对此进行改进。

4）综合作业的文档格式不规范。本次教学实践中，笔者给出了详细的文档提交格式要求，这是按照本科生毕业论文的格式规范制定的，以此训练学生文档撰写的规范性，为今后毕业设计论文及大学生科技创新项目报告的撰写等做准备。由于之前对文档格式不作要求，学生对格式一向不重视，造成毕业论文或创新项目中格式问题频出，需要不断的纠正。因此笔者在布置综合作业时给出了详细的格式要求，以加强训练，培养学生养成良好习惯，为今后的论文、项目报告或各类竞赛论文的撰写打下基础。

2.2 综合作业教学效果及评价

为今后改进综合作业的质量和教学效果，笔者在课程结束时，设计了综合作业问卷，让学生对本次综合作业的教学效果进行评价，统计情况见表1（参与本次教学的72名本科生参与了问卷）。

表1：综合作业教学效果评价统计表

从上述表格中可见，学生对本次综合作业的整体评价较好，普遍认为收获较大。因此，今后笔者仍将继续探索相关教学模式。同时，我们也注意到，学生平时阅读专业文献的比例很低，今后需给予积极的引导。此外，笔者还对学生会选择哪些环节作为综合作业的内容进行了问卷调查，排序由高到低依次为：制作讲稿并进行汇报、文献检索、文献综述、文献翻译，由此可见，学生参与教学过程的积极性很高。综合型作业的实施对教学效果的提升是显著的。

3.今后的工作

随着通信与电子信息技术的发展，需对专业英语课程综合型作业的内容进行不断的更新。同时，综合型作业的实施形式仍待进一步探索。

参考文献：

[1]任蕾. 利用多元化教学资源丰富专业英语教学内容[J].南京：电气电子教学学报，2014年第36卷第3期，64-66

[2]任蕾，古海云，周薇娜.通信与电子信息专业英语教学探讨[J] .南京：电气电子教学学报，2009年第31卷第4期，110-111

[3]李霞，王娟主编.电子与通信专业英语（第3版）[M].北京：电子工业出版社，2014年7月

[4]闫丽萍，余艳梅，刘长军，黄卡玛. 电子类专业英文摘要写作能力的培养[J].南京：电气电子教学学报，2014年第36卷第2期，48-50

作者简介：

篇（3）

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)08-1752-02

如今，应用广泛的密码基本都是依靠数学计算方法来实现的――用复杂的数字串对信息进行加密。无论多么复杂的数学密钥也可以找到规律，破解复杂的数学密码成为计算网络安全的重要隐患。由美国专门制定密码算法的标准机构――美国国家标准技术研究院与美国国家安全局设计的SHA-1密码算法，早在1994年就被推荐给美国政府和金融系统采用，是美国政府目前应用最广泛的密码算法。然而2005年初，山东大学王小云教授和她的研究小组宣布成功破解SHA-1，因为王小云的出现，美国国家标准与技术研究院宣布，美国政府5年内将不再使用SHA-1密码算法。

随着信息安全技术的发展,量子通信网络的安全问题逐渐得到了人们的关注。1984年，Charles Bennett与Gilles Brassard利用量子力学线性叠加原理及不可克隆定理，首次提出了一个量子密钥协议，称为BB84协议（BB84 protocol），可以实现安全的秘密通信。1989年IBM公司的Thomas J. Walson研究中心实现了第一次量子密钥传输演示实验。这些研究成果最终从根本上解决了密钥分配这一世界性难题。经研究发现以微观粒子作为信息的载体，利用量子技术，可以解决许多传统信息理论无法处理或是难以处理的问题。“量子密码”的概念就是在这种背景下提出的。当前，量子密码研究的核心内容就是，如何利用量子技术在量子信道上安全可靠地分配密钥。从数学角度上讲如果把握了恰当的方法任何密码都可破译，但与传统密码学不同，量子密码学利用物理学原理保护信息。通常把“以量子为信息载体，经由量子信道传送，在合法用户之间建立共享密钥的方法”，称为量子密钥分配（quantum key distribution, QKD），其安全性由“海森堡测不准原理”及“单量子不可复制定理”保证。2000年美国Los Alamos实验室自由空间中使用QKD系统成功实现传输距离为80km。目前，量子通信已进入大规模实验研究阶段，预计不久量子通信将成为现实。

“海森堡测不准原理”是量子力学的基本原理，它表明，在同一时刻以相同的精度测定量子的位置与动量是不可能的，只能精确测定两者之一。“单量子不可复制定理”是“海森堡测不准原理”的推论，它表明，在不知道量子状态的情况下复制单个量子是不可能的，因为要复制单个量子就只能先作测量，而测量必然改变量子的状态，所以说不可能。可利用量子的这些特性来解决秘密密钥分发的难题。

1量子密码理论

量子密码技术应用量子力学的基本理论,包括海森伯格的测不准原理和单光子的不可分割性,从而解决了典型密码一直无法完善处理的安全性问题。假设窃听者可观察到传统信道上发送的信息，也可观察及重发量子信道上的光子。

Alice每发送出一个光子，Bob就随机选择一个相应的极化基B1或B2对收到的光子进行测量。因此，对Alice发出每一个光子，Bob就根据选择的极化基对光子的测量得到一个元（即集合｛|〉，|〉，|〉，|〉｝中的一个元）。Bob记下他的测量并保密。当Alice发送完相应于m的所有比特的光子后，Bob告诉Alice他测量每个光子的极化基。Alice则反馈Bob她发送的光子极性的正确基。他们保存使用了相同基的比特，而抛弃其他使用不同基的比特。由于使用了两个不同的基，因此Bob所获得的比特大约会有一半与Alice所发送的比特相同。这样Alice与Bob就可将Bob所得到的与Alice所发送的相同的比特用作传统密码系统的密钥

2量子密码安全协议

Charles H. Bennett与Gilles Brassard 1984年发表的论文中提到的量子密码分发协议，后来被称为BB84协议。BB84协议是最早描述如何利用光子的偏振态来传输信息的。发送者Alice和接收者Bob用量子信道来传输量子态。如果用光子作为量子态载体，对应的量子信道可以是光纤。另外他们还需要一条公共经典信道，比如无线电或因特网。公共信道的安全性不需考虑，BB84协议在设计时已考虑到了两种信道都被第三方Eve窃听的可能。

3量子共享密钥举例

假设Alice与Bob想借助量子信息建立他们的共享密钥进行秘密通信。首先他们需要两个信道：一个是量子信道，另一个是传统信道。他们利用量子信道来交换从纠缠光子源泉分享出来的极化光子，利用传统信道将通常的信息发送给对方。假设窃听者可观察到传统信道上发送的信息，也可观察及重发量子信道上的光子。

假设Alice先选定一个比特串m=0111001010发送给Bob。Alice随机选择极化基：

B1，B2，B1，B1，B2，B2，B1，B2，B2，B2

则她发送量子比特（即光子）给Bob：

|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉

Bob随机选择极化基：

B2，B2，B2，B1，B2，B1，B1，B2，B2，B1

然后对Alice发送的量子比特进行测量，并记下每次测量的结果。且Bob告诉Alice他选择的极化基。Alice则反馈Bob他选择的第2、4、5、7、8、9个极化基与她选择的相同。于是：

|〉，|〉，|〉，|〉，|〉，|〉

就是Bob测量到的正确结果，它们对应的比特是：1，1，0，1，0，1。因此Alice与Bob就得到了相同的比特串110101，他们就可用此比特串作为秘密通信的密钥。如果Alice发送一个大约112长的量子比特串给Bob，则他们就可得到一个可用于DES加密体制的56比特的密钥。

4量子密钥分发

一般来说，利用量子（态）进行秘密密钥分发的过程可由下面几个步骤组成。

1）量子传输：设Alice与Bob要利用量子信道建立一个共享的密钥，则Alice随机选取单光子脉冲的光子极化态和极化基将其发送给Bob。Bob再随机选择极化基进行测量，将测量到的量子比特串秘密保存。

2）数据筛选：由于传输过程中噪声以及窃听者的干扰等原因将使量子信道中的光子极化态发生改变，还有Bob的接受仪器测量的失误等各种因素，会影响Bob测量到的量子比特串，所以必须在一定的误差范围内对量子数据进行筛选，以得到确定的密码串。

3）数据纠错：如果经数据筛选后通信双方仍不能保证各自保存的全部数据无偏差，可对数据进行纠错。目前比较好的方法是采用奇但凡校验，具体做法：Alice与Bob将数据分为若干个数据区，然后逐区比较各数据区的奇偶校验子。例如计算一个数据区的1的个数并进行比较，如果不相同，则将该数据区再强加于人发，然后再继续上面的过程。在对某一数据区进行比较时，双方约定放弃该数据区的最后一个比特。并且操作过程重复多次，可在很大程度上减少窃听者所获得的密钥信息量。量子信息论的研究表明这样做可使窃听者所获得的信息量按指数级减少。虽然数据纠错减少了密钥的信息量，但保证了密钥的安全性。

综上所述，随着科技的进步，信息交换手段越来越先进，速度也越来越快，信息的内容和形式越来越丰富，信息的规模也越来越大。由于信息量的集聚增加，保密需求也从军事、政治和外交领域扩展到民用和商用。量子密码学正在逐步渗透到通信、电子政务、金融系统乃至航天科技。我国是国际上最早从事量子密码技术研究的国家之一，20多年来，我国密码科技工作者在芜湖“量子政务网”等多个项目中取得优异成绩，我们正在逐步迈进量子信息时代。

参考文献：

［1］徐茂智.信息安全与密码学[M] .北京:北京清华大学出版社,2007.

［2］马瑞霖.量子密码通信[M] .北京:北京科学出版社,2006,6.

［3］吴吉义.软件项目管理理论与案例分析[M] .北京:北京中国电力出版社,2007.

［4］曾贵华.量子密码学[M].北京:北京科学出版社,2006.

［5］曹轶乐,杨伯君.量子密码术[J].光通信技术,2004,4.

篇（4）

2.考虑电力通信网可靠性的业务路由优化分配方法

3.广域后备保护通信模式及其性能评估

4.卫星通信的近期发展与前景展望

5.空间激光通信研究现状及发展趋势

6.现代化矿井通信技术与系统

7.高速铁路移动通信系统关键技术的演进与发展

8.智能变电站通信网络状态监测信息模型及配置描述

9.信息与通信地理学的学科性质、发展历程与研究主题

10.构建新一代智能配用电通信网建议

11.基于EPOCHS平台的智能配电网通信系统仿真

12.电力通信网脆弱性分析

13.通信电台电磁辐射效应机理

14.4G通信技术综述

15.电力和信息通信系统混合仿真方法综述

16.面向智能电网的配用电通信网络研究

17.基于SDH光网络的分层区域式保护通信系统的可靠性研究

18.调度与变电站一体化系统链路状态监测与TCP通信方案

19.煤矿事故特点与煤矿通信、人员定位及监视新技术

20.Tor匿名通信流量在线识别方法

21.煤矿安全生产监控与通信技术

22.配电通信网业务断面流量分析方法

23.光纤通信概述

24.电力通信及其在智能电网中的应用

25.WAMS通信业务的系统有效性建模与仿真

26.基于API的Win32串口通信编程技术

27.第五代移动通信网络体系架构及其关键技术

28.量子通信现状与展望

29.配电网EPON通信接入与分区自治

30.基于业务的电力通信网风险评价方法

31.移动通信技术扩散的实证研究:基于中国1990-2012年的统计数据

32.基于IPv6的电力线载波通信分片独立的重传机制

33.空间激光通信捕获、对准、跟踪系统动态演示实验

34.基于时频峰值滤波的电力线通信噪声消除方法

35.通信网络能耗分析与节能技术应用

36.“日盲”紫外光通信网络中节点覆盖范围研究

37.基于压缩感知的脉冲同步的混沌保密通信系统

38.浅谈4G移动通信系统的关键技术与发展

39.量子安全直接通信

40.一种继电保护故障信息系统在线通信报文分析工程方案

41.光纤通信的发展趋势及应用

42.智能配电网通信组网技术研究及应用

43.基于空间激光通信组网四反射镜动态对准研究

44.运用虚拟仿真实验改革通信原理实验教学

45.浅谈超宽带无线通信技术的发展

46.5G移动通信发展趋势与若干关键技术

47.SM2加密体系在智能变电站站内通信中的应用

48.现代信息安全与混沌保密通信应用研究的进展

49.中美4G移动通信技术专利信息比较研究

50.卫星激光通信现状与发展趋势

51.VC中应用MSComm控件实现串口通信

52.青海—西藏交直流联网工程输电线路在线监测通信网络设计与应用

53.移动通信网络中的协作通信

54.空间激光通信组网光学原理研究

55.计算机技术在通信中的应用研究

56.面向5G无线通信系统的关键技术综述

57.基于C8051F020单片机的RS485串行通信设计

58.智能变电站过程层网络报文特性分析与通信配置研究

59.基于业务风险均衡度的电力通信网可靠性评估算法

60.基于4G通信技术的无线网络安全通信分析

61.无线激光通信系统弱光干扰技术

62.基于SJA1000的CAN总线通信系统的设计

63.10kV电力线载波通信自动组网算法

64.数控系统现场总线可靠通信机制的研究

65.基于WiFi的煤矿井下应急救援无线通信系统的研究

66.机载激光通信系统发展现状与趋势

67.软件定义的能源互联网信息通信技术研究

68.一点对多点同时空间激光通信光学跟瞄技术研究

69.开放式自动需求响应通信规范的发展和应用综述

70.兆瓦(MW)级海岛微电网通信网络架构研究及工程应用

71.带通信约束的多无人机协同搜索中的目标分配

72.基于信道认知在线可定义的电力线载波通信方法

73.一种基于混沌系统部分序列参数辨识的混沌保密通信方法

74.智能配电网无线传感器网络数据通信的QoS-MAC层模型

75.无线紫外光散射通信中多信道接入技术研究

76.水下无线通信技术发展研究

77.深空、自由空间、非可视散射和水下激光光子通信

78.基于光电反馈延迟的多点耦合混沌同步和通信

79.面向异步通信机制的无线传感器网络及其MAC协议研究

80.不可靠通信环境下无线传感器网络最小能耗广播算法

81.中间环节市场结构与价值链治理者的决定——以2G和3G时代中国移动通信产业为例

82.基于IEEE802.11p高速车路通信环境研究

83.太赫兹通信技术的研究与展望

84.一种分布式电源并网监控通信适应性评价方法

85.不同耦合方式和耦合强度对电力-通信耦合网络的影响

86.太赫兹通信技术研究进展

87.低压电力线通信网络特性模型与组网算法

88.基于LabVIEW的监控界面设计与单片机的串行通信

89.联盟网络的小世界性对企业创新影响的实证研究——基于中国通信设备产业的分析

90.基于共享内存的Xen虚拟机间通信的研究

91.考虑通信系统影响的电力系统综合脆弱性评估

92.猫眼逆向调制自由空间激光通信技术的研究进展

93.扩频通信技术浅谈

94.基于信息熵的电力通信网脆弱性评价方法

95.安全高效矿井通信系统技术要求

96.无线紫外光非直视通信信道容量估算与分析

97.基于高能效无线接入网的绿色无线通信关键技术研究

篇（5）

2紫外纳米激光器

继微型激光器、微碟激光器、微环激光器、量子雪崩激光器问世后，美国加利福尼亚伯克利大学的化学家杨佩东及其同事制成了室温纳米激光器。这种氧化锌纳米激光器在光激励下能发射线宽小于0.3nm、波长为385nm的激光，被认为是世界上最小的激光器，也是采用纳米技术制造的首批实际器件之一。在开发的初始阶段，研究人员就预言这种ZnO纳米激光器容易制作、亮度高、体积小，性能等同甚至优于GaN蓝光激光器。由于能制作高密度纳米线阵列，所以，ZnO纳米激光器可以进入许多今天的GaAs器件不可能涉及的应用领域。为了生长这种激光器，ZnO纳米线要用催化外延晶体生长的气相输运法合成。首先，在蓝宝石衬底上涂敷一层1nm~3.5nm厚的金膜，然后把它放到一个氧化铝舟上，将材料和衬底在氨气流中加热到880℃~905℃，产生Zn蒸汽，再将Zn蒸汽输运到衬底上，在2min~10min的生长过程内生成截面积为六边形的2μm~10μm的纳米线。研究人员发现，ZnO纳米线形成天然的激光腔，其直径为20nm~150nm，其大部分（95％）直径在70nm~100nm。为了研究纳米线的受激发射，研究人员用Nd:YAG激光器（266nm波长，3ns脉宽）的四次谐波输出在温室下对样品进行光泵浦。在发射光谱演变期间，光随泵浦功率的增大而激射，当激射超过ZnO纳米线的阈值（约为40kW／cm）时，发射光谱中会出现最高点，这些最高点的线宽小于0.3nm，比阈值以下自发射顶点的线宽小1/50以上。这些窄的线宽及发射强度的迅速提高使研究人员得出结论：受激发射的确发生在这些纳米线中。因此，这种纳米线阵列可以作为天然的谐振腔，进而成为理想的微型激光光源。研究人员相信，这种短波长纳米激光器可应用在光计算、信息存储和纳米分析仪等领域中。

3量子阱激光器

2010年前后，蚀刻在半导体片上的线路宽度将达到100nm以下，在电路中移动的将只有少数几个电子，一个电子的增加和减少都会给电路的运行造成很大影响。为了解决这一问题，量子阱激光器就诞生了。在量子力学中，把能够对电子的运动产生约束并使其量子化的势场称之成为量子阱。而利用这种量子约束在半导体激光器的有源层中形成量子能级，使能级之间的电子跃迁支配激光器的受激辐射，这就是量子阱激光器。目前，量子阱激光器有两种类型：量子线激光器和量子点激光器。

3.1量子线激光器

近日，科学家研制出功率比传统激光器大1000倍的量子线激光器，从而向创造速度更快的计算机和通信设备迈进了一大步。这种激光器可以提高音频、视频、因特网及其他采用光纤网络的通信方式的速度，它是由来自耶鲁大学、位于新泽西洲的朗讯科技公司贝尔实验室及德国德累斯顿马克斯·普朗克物理研究所的科学家们共同研制的。这些较高功率的激光器会减少对昂贵的中继器的要求，因为这些中继器在通信线路中每隔80km（50mile）安装一个，再次产生激光脉冲，脉冲在光纤中传播时强度会减弱（中继器）。

3.2量子点激光器

由直径小于20nm的一堆物质构成或者相当于60个硅原子排成一串的长度的量子点，可以控制非常小的电子群的运动而不与量子效应冲突。科学家们希望用量子点代替量子线获得更大的收获，但是，研究人员已制成的量子点激光器却不尽人意。原因是多方面的，包括制造一些大小几乎完全相同的电子群有困难。大多数量子装置要在极低的温度条件下工作，甚至微小的热量也会使电子变得难以控制，并且陷入量子效应的困境。但是，通过改变材料使量子点能够更牢地约束电子，日本电子技术实验室的松本和斯坦福大学的詹姆斯和哈里斯等少数几位工程师最近已制成可在室温下工作的单电子晶体管。但很多问题仍有待解决，开关速度不高，偶然的电能容易使单个电子脱离预定的路线。因此，大多数科学家正在努力研制全新的方法，而不是仿照目前的计算机设计量子装置。

4微腔激光器

微腔激光器是当代半导体研究领域的热点之一，它采用了现代超精细加工技术和超薄材料加工技术，具有高集成度、低噪声的特点，其功耗低的特点尤为显著，100万个激光器同时工作，功耗只有5W。

该激光器主要的类型就是微碟激光器，即一种形如碟型的微腔激光器，最早由贝尔实验室开发成功。其内部为采用先进的蚀刻工艺蚀刻出的直径只有几微米、厚度只有100nm的极薄的微型园碟，园碟的周围是空气，下面靠一个微小的底座支撑。由于半导体和空气的折射率相差很大，微碟内产生的光在此结构内发射，直到所产生的光波积累足够多的能量后沿着它的边缘折射，这种激光器的工作效率很高、能量阈值很低，工作时只需大约100μA的电流。

长春光学精密机械学院高功率半导体激光国家重点实验室和中国科学院北京半导体研究所从经典量子电动力学理论出发研究了微碟激光器的工作原理，采用光刻、反应离子刻蚀和选择化学腐蚀等微细加工技术制备出直径为9.5μm、低温光抽运InGaAs／InGaAsP多量子阱碟状微腔激光器。它在光通讯、光互联和光信息处理等方面有着很好的应用前景，可用作信息高速公路中最理想的光源。

微腔光子技术，如微腔探测器、微腔谐振器、微腔光晶体管、微腔放大器及其集成技术研究的突破，可使超大规模集成光子回路成为现实。因此，包括美国在内的一些发达国家都在微腔激光器的研究方面投人大量的人力和物力。长春光机与物理所的科技人员打破常规，用光刻方法实现了碟型微腔激光器件的图形转移，用湿法及干法刻蚀技术制作出碟型微腔结构，在国内首次研制出直径分别为8μm、4.5μm和2μm的光泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器。其中，2μm直径的微碟激光器在77K温度下的激射阔值功率为5μW，是目前国际上报道中的最好水平。此外，他们还在国内首次研制出激射波长为1.55μm，激射阈值电流为2.3mA，在77K下激射直径为10μm的电泵浦InGaAs／InGaAsP微碟激光器以及国际上首个带有引出电极结构的电泵浦微柱激光器。值得一提的是，这种微碟激光器具有高集成度、低阈值、低功耗、低噪声、极高的响应、可动态模式工作等优点，在光通信、光互连、光信息处理等方面的应用前景广阔，可用于大规模光子器件集成光路，并可与光纤通信网络和大规模、超大规模集成电路匹配，组成光电子信息集成网络，是当代信息高速公路技术中最理想的光源；同时，可以和其他光电子元件实现单元集成，用于逻辑运算、光网络中的光互连等。

5新型纳米激光器

篇（6）

本书编者Edik U.Rafailov教授1987年以来一直从事连续谱和超短脉冲激光器、非线性光学和集成光学的研究和开发。他2005年到敦提大学（Dundee University）工作，组建了一个光子学和纳米科学研究组。他曾发表250多篇论文，编著了一本著作，在美国和英国有8项专利。他当前的研究兴趣包括：新颖的高功率连续波长、短脉冲或超短脉冲激光器，紫外/可见/红外和THz辐射，纳米结构，非线性光学和生物光子学。

篇（7）

中图分类号：TN918 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）08（a）-0007-02

Abstract：For the traditional satellite navigation and global positioning system， the positioning accuracy is limited by the energy and bandwidth of electromagnetic pulses. With the development of quantum mechanics， laser pulses are used to replace the electromagnetic pulse signal and realize a high positioning precision approximating the physical limits because of their quantum entanglement properties， which is named as“quantum positioning system”. To describe the basic principle and characteristics of the quantum positioning advantages， while its key technologies and the broad application prospect in the future are analyzed as well.

Key Words：Quantum Positioning；quantum entanglement；Hong-Ou-Mandel interference

卫星导航定位技术以天基人造卫星为基本平台，能够为全球海、陆、空、天各类军民用载体提供全天候、二十四小时连续不间断的高精度三维位置、速度和时间信息。目前技术成熟的卫星导航定位系统，包括美国的全球定位系统（Global Position System，GPS），欧洲导航定位卫星系统，我国的北斗导航系统，广泛应用于交通导航、卫星授时应用、应急指挥、民用水情测报服务等，发挥了非常重要的作用。

虽然GPS在导航定位领域获得了前所未有的成功，但仍然存在以下几个方面的问题。

（1）定位精度仍然不够高，系统体制仍存在着物理极限。因为GPS定位的原理是通过重复地向空间发射电磁波信号，检测电磁波到达待测点的时间延迟来实现的，这种以经典物理学为基础的方法受到所能实现的可利用功率及带宽的限制，其测量精度很难获得进一步的提高。此外，电磁波信号受到电离层和对流层的干扰，特别在城市、山区等复杂自然环境下，由于高层建筑、树木等对信号的影响，会导致信号的非直线传播，从而使得不同环境下的导航效果具有比较大的差异。

（2）保密性较差，美国斯坦福大学设立有一个专业实验室，主要截获并分析全球所有的卫星信号，华裔学者Grace Xingxin Gao在2008年的博士论文《Towards navigation based on 120 satellites： analyzing the new signals》，较为详细地阐述了卫星信号的跟踪与破译方法，虽然不能确信是否能够破译所有的伪随机码，但至少是可以部分破译的。

（3）抗干扰能力差，与其他传感器系统相比，GPS信号强度很弱，因此更加容易受到电磁干扰，使基于GPS的导航系统存在稳定性漏洞。

由于存在着这些缺陷，美国投入巨资完善并发展GPS系统。基于量子技术的量子定位系统（Quantum Positioning System， QPS）作为一种定位精度高、保密性能强的导航定位技术，就是其发展重点之一。量子定位的概念最先是由美国麻省理工学院研究人员于2001年提出，其与传统定位系统的本质区别在于所采用信号的不同。传统定位如GPS系统采用的是基于重复发送电磁波脉冲测量信号达到时间，通过计算得到距离信息，而量子定位系统采用的是具有量子特性的光子脉冲。利用光子的微观量子特性，如量子纠缠和量子压缩态，量子定位系统就能够超越经典测量中能量、带宽和精度的限制，精度可接近海森堡测不准原理所限定的物理极限。

1 量子定位技术的关键技术

1.1 量子定位系统的原理

量子定位技术利用具有量子特性的激光脉冲，取代传统GPS的微波信号来实现精确定位。区别于微波信号的长波长波束覆盖宽，激光的波长很短指向性很高，卫星与用户间的传统同步方法不再适用。因此量子定位系统的定位不应是取代现有GPS，而是与GPS相结合，实现安全高精度的定位目的。通过对量子定位技术原理的研究与优选，提出具有实用性的量子定位系统体系架构以及面向用户的应用模式，才能将量子定位系统推广应用。

量子定位系统由量子纠缠态光源、HOM干涉测量部分以及系统控制部分组成，其基本原理与关键特性如下。

（1）高性能量子纠缠态光源。在光与非线性晶体相互作用的过程中，能够产生一种非线性光学效应，这种效应一对低频率光子具有很强的量子纠缠、关联和非定域特性，可实现时间和空间上的高精度测量。作为光源，光子纠缠态的纠缠纯度、退相干时间对系统性能将产生巨大的影响。

（2）高稳定HOM干涉测量与处理。在量子力学的Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉中，由于双光子的纠缠特性，干涉是不可区分的双光子整体态。当两个光子在时域上同时到达分束片上时，双光子态不可区分，此时干涉出现，两个探测器的计数出现强的反关联。反之，当我们改变一条链路中的延时，致使复合计数出现强的反关联时，即可知道此时两个光子在时域上不可区分。这正是利用HOM干涉实现量子定位系统的基本原理。

（3）高精度ATP与时间同步技术：在单组基线的系统中，需通过改变可控反射模块来实现基线与待测点r0之间建立稳定的光链路。二者的精确指向将影响到最终定位的精度，因此对反射模块的反射角度需要进行反馈控制。在利用参考光实现对于待测点ATP（获取、跟踪、瞄准）之后，定位过程将通过精密调整延时并观测探测器的复合计数来实现。

1.2 量子定位系统与量子保密通信的结合技术

原理上，量子定位系统与量子保密通信都是基于量子纠缠态的分发与后处理。因此，在同一套系统中实现两种功能具有可行性。研究在量子定位过程中引入量子保密通信的技术，实现对交互信息的保密处理，提高量子定位系统的安全性。两者相结合，能够充分发挥量子定位系统技术优势的方法，能有效提升量子定位的使用程度，是未来量子定位系统的一个应用方向。

1.3 大气、重力场环境的干扰校正技术

与GPS类似，为了实现宽覆盖、全天候工作，星载平台将是未来量子定位系统走向实用化的最佳平台。对于LEO低轨卫星等自由空间传输的星地链路而言，大气的损耗、湍流、散射，重力场对于授时的影响都是系统中必须考虑的因素，必须通过对环境的建模与仿真，分析对信息传输链路的影响，以实现量子定位系统的校正。

2 量子定位技术的发展前景

量子定位技术作为一种不同于传统GPS的新型精确定位技术，是量子光学和通信导航技术相融合的典范。这项技术的深入研究，能为下一代高精度导航系统提供量子水平的定位精度。特别是在以下两个方面。

（1）量子定位系统技术理论和工程实现将促进电子信息系统进入量子时代。

随着信息化社会的发展，未来将逐步进入量子的时代。在量子领域的实用化进程中，高性能、大规模的量子设备（如星地量子保密通信、量子计算处理芯片、高性能纠缠源）已逐步面世。这也为量子定位技术逐步实用化提供了良好的基础。

（2）量子定位系统与量子密码技术的结合是未来实用化的最佳途径。

篇（8）

2016年三位教师“感动中国”

支月英

19岁的南昌姑娘不顾家人反对，只身离家坚守深山36载

学校：江西奉新泥洋小学教师

颁奖词：芳兰振蕙叶

你跋涉了许多路，总是围绕着大山；吃了很多苦，但给孩子们的都是甜。坚守才有希望，这是你的信念。36年，绚烂了两代人的童年，花白了你的麻花辫。

坚守深山36载的乡村教师

1980年江西奉新县边远山村教师奇缺，19岁的南昌姑娘支月英不顾家人反对，只身到离家两百多公里、海拔近千米且路不通的泥洋小学教书，成为一名深山女教师。

“山里的孩子们与外界接触很少，掌握知识是他们走出大山的希望。” 这是支撑支月英留守深山的精神支柱。为了让山村孩子也能享受到好的教育，她坚守深山36载。

这些年，各级领导去看望她，多次提出给她调换工作，但她都婉言谢绝。

2012年，比泥洋小学更偏远的白洋教学点学生家长，联名要求支月英老师去白洋任教。她毫不犹豫地答应了，成了这个教学点第一位公办教师。

别的教师都是往山外走，可她却往深山里去，家里人很不理解，担心她的身体。但是支月英认为，“山里需要我！总要有人做出牺牲，为什么不能是我呢？”

在山区从教数十年，支月英也落下了一身病：一只眼睛几乎看不见，一只耳朵的听力衰弱严重，嗓子经常痛得发不出声。另外，甲减和糖尿病让她每天不离药。

已到了法定的退休年龄，支老师的去留一直是村民最关心的问题。可支月英似乎还没把退休提上议事日程，她放不下山里的孩子，担心没有新的老师愿意来。

岁月如梭，支月英以36年的爱与执着，以培育深山两代人的实际行动，谱写了一名人民教师的光荣诗篇。2016年，她被评为感动中国人物，为老师的坚守点赞！

郭小平

医院院长的“爱心小课堂”，终为艾滋病患儿撑起一片天

学校：临汾红丝带学校

颁奖词：暖带入春风

瘦弱的孩子需要关爱，这间病房改成的教室，是温暖的避难所。你用12年艰辛，呵护孩子，也融化人心，郭校长，你是风雨中张开羽翼的强者。

“爱心小课堂”终成“红丝带学校”

2004年，山西临汾第三人民医院院长郭小平见艾滋病区几个孩子到年龄却没法上学，便办起“爱心小课堂”，在这些孩子接受治疗的同时，能够让他们学习知识。

后在各界支持下，临汾红丝带学校挂牌成立。建学校让郭小平饱受争议，但他仍坚持，说只愿有一天艾滋患儿能到正常学校上学！

渐渐地，这所特殊的小学引起了社会各界的关注，省、市相关部门领导多次来看望慰问住院治疗的患者和孩子们，学校也建起了综合教学楼，治疗条件和教学条件都大为改观。

在郭小平6年的坚持和努力下，2011年，临汾红丝带学校正式挂牌成立，纳入国民教育系列。 “红丝带学校”身份终于合法化，郭小平多年的愿望终于实现。

这里目前生活着33个年龄不同的孩子，因为感染艾滋病，他们失去了父母、亲人，也因为携带艾滋病毒，他们在误解和歧视中被迫离开家乡。

为艾滋病孩子办学校，有人说好，有人说不好，在争议中，靠着一腔热血，以及对感染艾滋病孩子不离不弃的信念，郭小平用自己瘦弱的身躯为这些孩子们营造了一个温暖的家。

医疗技术逐渐发展，但是人们的意识还没有完全跟上，对于艾滋病的歧视依旧在我们身边蔓延。为艾滋患儿建学校让郭小平饱受争议，但是总有人要去面对、去带领，他说只愿有一天艾滋患儿能到正常学校上学。

潘建伟

在世界最前排和宇宙对话，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”首席科学家

学校：中国科技大学

颁奖词：曙色满东方

嗅每一片落叶的味道，对世界保持着孩童般的好奇。只是和科学纠缠，保持与名利的距离。站在世界的最前排，和宇宙对话，以先贤的名义，做前无古人的事业。

他的梦想是在中国建一个世界一流的量子物理实验室

在奥地利留学时，潘建伟告诉导师，他的梦想是在中国建一个世界一流的量子物理实验室。

1997年以来，潘建伟在世界上系统地开创了量子通信的实验研究领域，在量子信息论和量子基础研究领域取得突出的、具有国际广泛影响的成果。

1998年潘建伟与爱因斯坦等21位世界著名科学家的论文一道入选了《自然》杂志物理学百年经典。

热爱祖国，献身科学。尽管国外很多科研机构极力挽留，但潘建伟像钱学森、严济慈、郭永怀等前辈一样克服困难毅然回国。2000年他回到中国科学技术大学。潘建伟说：“我只有一个单纯的身份，那就是中国科学技术大学教授。”

2016年8月16日，中国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功l射，它在世界上首次实现卫星和地面间的量子通信，该项目首席科学家正是潘建伟。

潘建伟除了担负国家量子信息所研究工作外还是博导，他认为，科研和教学最大的不同是科研需要创新，保持在国际市场争第一。但教学是把自己所学的东西和体会传授给学生。

教学过程中，他注重学生创造力的培养，善于用浅显的语言讲授复杂的知识，他说：“学生了解越深刻，创造力越提升，我就会觉得非常高兴。这种高兴跟做出了一个很好的实验工作是完全一样的。培养学生对永久增加科研动力非常重要。”

为什么年年都有教师入选感动中国年度人物

回顾历年感动中国，几乎每年都有老师的身影，他们大多来自一线，大多默默无闻，但他们还是用自己的行动感动了中国。

为什么年年都有老师感动中国？为什么老师最容易感动中国？这背后体现了教师这个职业哪些特点和光荣？小编这就带您来盘一盘他们的“感动点”在哪里！

1希望

他感动中国，因为给人以希望

2015年感动中国年度十大人物：“化缘校长” 莫振高用自己微薄的工资资助近300名贫困生，为了让学生顺利进入大学，他还不惜一切到企业、工地为贫困学子“化缘”。近10年来，莫振高先后筹集3000多万元善款，资助1.8万名贫困生圆了大学梦。

2009年感动中国年度十大人物：“80后”教师李灵，自筹经费在家乡周口淮阳许湾乡创办希望小学，李灵为建学校已挪用家中20万元，并欠下8万元外债，她用微薄的身躯挑起孩子沉甸甸的梦想。

2008年感动中国年度十大人物：从汉族地区来的李桂林、陆建芬夫妻在梁山北部峡谷绝壁上的彝寨扎根18年，把知识的种子播种在彝寨，为村民走出彝寨架起“云梯”。

探因：他们在最崎岖的路上点亮了知识的火把，照亮学生的前程

教师，从来都是一个充满希望的称呼――教书育人，以为人师。

无论是“化缘校长”莫振高，“80后”教师李灵，还是李桂林、陆建芬夫妇，他们都在最崎岖的路上点亮了知识的火把，照亮学生的前程，给予学生最温暖的希望。每一个希望的接受者也终究会成为希望的传播者，一个又一个、一代又一代。教师传播的希望种子所到之处遍地开花。

2坚守

他们感动中国，因为他们一直在那里

2013年感动中国年度十大人物：格桑德从河北师范大学毕业后回到墨脱从事教学工作，为了劝学、为了孩子不停课、为了学生安全回家，她常常在满是泥石流、山体滑坡的道路上频繁往返。因为坚守在大山深处的工作岗位，她常年不回家，连女儿都难见上几面。

2016年感动中国年度十大人物：为了让山村孩子也能享受到好的教育，支月英坚守深山36载。从最初的“支姐姐”，到后来的“支妈妈”，再到现在的“支奶奶”。她用自己的默默坚守绚烂大山几代人的童年。

探因：为学生辛劳、为教育奔走，几十年如一日，个中辛酸谁人知

为学生辛劳、为教育奔走，几十年如一日，需要的是恒心，付出的是心血。这些老师有着苍翠挺拔的骨干、有着迷人傲骨的风姿。他们的身上是沉甸甸的责任感，负重行走慢慢长路，营造一片天地成就学生的岁月静好。

3舍弃

他们感动中国，因为他们为教育而放弃的勇气

2014年感动中国年度十大人物：外交官朱敏才和妻子孙丽娜，得知家乡师资严重缺乏，退休后放弃在北京悠闲自在的生活，去山区义务支教。他们义务支教不拿一份报酬还积极为学校争取各界的支持和帮助，使山寨的学校面貌焕然一新。

2011年感动中国年度十大人物：云胡忠、谢晓君离开苍老的父母，离开成都的学校，离开物质丰富的城市生活，带着3岁的女儿到四川藏区福利学校支教。

探因：他们放弃的只是外物，攀得的是精神的家园

或许有人说，人往高处走，水往低处流，这些抛弃舒适生活的老师太傻太傻。但殊不知，他们放弃的只是外物，攀得的是精神的家园。

为了教育，为了孩子，他们能够舍得，这便值得我们为之点赞。

4大爱

他们感动中国，因为关键时刻做出了心的选择

2012年感动中国年度十大人物：停在路边的客车猛地向学生冲过来，张丽莉老师在危急时刻，向前一扑，将车前吓傻的学生用力推到一边，自己却被无情的车轮碾压，导致双腿高位截肢。

2010年感动中国年度十大人物：5名幼童在房间里嬉戏误用打火机不慎着火，王茂华老师和岳父谭良才得知火情之后，奋不顾身地数次冲进火海，成功救出5名孩子，却被严重烧伤。

探因：他们满怀无私无畏的大爱，在危急中绽放出耀眼夺目的生命之光

都说，人在瞬间的反应直指内心，这是一个人下意识的反应。无论是张丽莉老师还是王茂华老师和岳父，他们都做出了心的选择。他们满怀无私无畏的大爱，在危急刹那间如化茧成蝶般绽放出了耀眼夺目的生命之光。

5使命感

他们感动中国，因为他们始终放不下自己的那桩使命

2007年感动中国年度十大人物：入伍20多年来，方永刚先后出版16部政治理论专著，完成10项国家和军队重点科研项目，被誉为“平民教授”“大众学者”和“科普专家”。他躺在病床上完成了对3名研究生的学期教学和毕业论文写作辅导任务。

2016年感动中国年度十大人物：热爱祖国，献身科学。潘建伟留学后毅然回到祖国，成为国内开辟量子信息实验学科的先驱之一。2016年中国自主研制的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”成功发射，它在世界上首次实现卫星和地面间的量子通信，该项目首席科学家正是潘建伟。

篇（9）

(1)现代通信技术，包括量子通信、太赫兹通信、移动通信、卫星通信、光通信、空间通信、水下通信、抗干扰通信等。(2)通信网络技术，包括软件定义网络、认知网络、下一代互联网、移动互联网、物联网、移动自组织网、空间信息网络、军事通信网络等。(3)网络安全技术、包括信息加密、安全协议、安全认证、检测预警、可信网络、网络攻击与防范、云计算与大数据安全、数据隐私与保护等。

征稿要求

篇（10）

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

篇（11）

关键词：液晶电视；定标器；固件；微处理器

中图分类号：TN949.192文献标识码：B

Study and Implementation on LCD Television Set

CHEN Wei-dong

(China Greatwall Computer Shenzhen Co.,Ltd., Shenzhen 518108)

Abstract: This paper is to proposed to establishes a unified inputer driver model, processes the input signal come from the different hardware signal path and device. We have implemented the design of main circuit structure and MCU software of the LCD TV set.This paper proposes some image processingalgorithm. Studied and develops the LCD TV set related function and to implemented it, including signal format, image processing, audio design, software development, communication and white balance adjustment and so on.

Keywords:LCD TV; scaler;firmware;microprocessor

引言

液晶电视接收机是近几年来电视行业中出现的新产品，采用半导体技术研制而成，它有别于传统的CRT(阴极射象管)电视。产品应用现代高新科技技术，是集显示器、电视功能于一体的电子消费产品。采用高清晰度、高亮度、高对比度的动态液晶显示屏，高保真度的音频处理技术，能欣赏到原汁原味的影视图像和声音。整机线路均选用低功耗，高集成度，品质优良的集成电子线路和电子器件设计，具有新颖独特的外观造型，真正的高性价比、用户满意的环保绿色产品。

1各模块结构及算法

液晶电视接收机的功能模块包括交流-直流转换电源、主电路板、升压板、按键板、背光灯、液晶显示屏。主电路板由调谐器、视频处理器、音频处理器、图象处理器、图象数据缓冲器SDRAM、MCU、闪速存储器、调整数据存储器EEPROM、复位电路、USB接口、USB处理器、S端子，AV端子、HDMI端子，SCART，YPbPr复合端子。液晶显示屏显示输出的图象，其内部结构由驱动芯片、源数据芯片、时序控制器、液晶阵列、偏光板等部件构成。

1.1 中频（IF）补偿

由于信号在空中传播，或者出现音调不和谐的情况，必需对色彩载波中的高频衰减或不对称进行补偿。IF补偿有4种可能的设置：

平坦（没有补偿）、6dB/八度音阶、12dB/八度音阶、20dB/MHz

最后一个设置对于高频有一个很大的推进。它是提供给SECAM信号，使用原来是PAL标准专用的锯齿滤波器译码的。

1.2矩阵运算

通过以下的矩阵操作，RGB信号被转换成YcrCb格式：

Y=0.299R+0.587G+0.114B

（R Y）=0.701R+0.587G+0.114B

（B Y）=0.299R+0.587G+0.886B

1.3 软件混合器

在自动延迟匹配之后，混合信号和向上采样主视频信号被汇集到一个唯一的YcrCb通道，通过一个通用的4：4：4的软件混合器来完成。

软件混合器电路采用以下算法，提供一个混合因子k(0..64)给一个高质量的信号混合器达到输出功能：

YcrCb_mix=(k*YcrCb_main+(64-k)*

YcrCb_cip)/64

1.4 计算垂直和东西方偏转系数

查表可得到计算偏转初始化参数，给出多项式系数a,b,c,d,e，用于计算垂直和东西方向偏转。使用以下多项式计算：

a0..a3的初始化值用于垂直偏转，a0..a4的初始化值用于东西方向偏转。用于计算不同域频率的初始值的系数可查表获得。计算值除以128后为系数值，例如：50Hz垂直偏转的a0值为：

a0=(a×128-b×1365.3+c×682.7-d×682.7)/128

1.5ADC输入控制

ADC转换器可以接收24位/48位图形数据（RGB888）或者SDTV/HDTV(YPbPr444)视频数据输入。为了避免伪同步脉冲影响ADC数据输入位置和时钟频率，主处理器将在MACROVISION的有效区间生成行同步脉冲。生成的Hsync脉冲频率由以下公式计算：

F(hsync)= F(refclk) / (FROFFSET × 4)

其中：F(refclk)=12MHz

1.6同步处理器

其中，行同步的计算：HS_FREQ报告在4个行同步脉冲内计算的参考时钟周期数。这样，行同步可以从计数值中用如下公式计算：

Hsync_Freq=(4×reference_clock_frequency)/HS_FREQ

场同步的计算，按照以下公式：

Vsync_Freq=reference_clock_frequency/(VS_FREQ×512)

1.7向下定标的功能

为支持PIP、POP功能及不同的显示格式，输入处理模块包含一个向下定标的操作，使输入的视频变小，以适合所需的类型。向下定标处理器提供两个算法：下降像素方法或平均相邻点方法，实现无级收缩功能。下降像素方法可以获得一个锐利的向下定标图象。但是，有个缺点，经过处理有些细线可能消失了。另一方面，平均算法的优点是可以避免假信号，在向下采样之前提供一个低通滤波器。尽管向下定标后的图象看起来更平滑，它可以包含更多的输入图象信息。

可以通过设置寄存器的信息来配置水平和垂直的定标参数。向下定标的因子定义为：

SDF=[65535 x （目标视频型号 / 源视频型号）]

1.8输出的信号格式

输出信号格式可以是RGB或者YPbPr 。

亮度Y：Y信号的峰值视频振幅是消隐电平上714mV。负向的同步信号脉冲是286mV。黑电平设置可能是0，或者从消隐电平到参考白电平视频范围的-2.5%～ 7.5%之间。

色差信号：

Pb=(B-Y)/1.772

Pr=(R-Y)/1.402

通过以上的处理，Pb和Pr信号可以得到最大振幅为消隐电平的+350mV～-350mV。YUV域色彩调节（亮度、对比度、饱和度、色调）

亮度的调整是对信号亮度值加上或减去一个常数。对比度调整是对信号亮度数据乘以一个常数。色调是调整色彩的波长。饱和度是调整呈现的色度。

Y=(Y-128)*Yc(3 int,5fra)+Yb(-128～128)

U=Sat*（Uo*cos（h）+Vo*sin（h））

V=Sat*（Uo*cos（h）-Vo*sin（h））

1.9RGB域色彩调整

R={R-Rblack(-128～127)}*Rcontrast(0～2)+Rbrightness(-128～127)

G={G-Gblack(-128～127)}*Gcontrast(0～2)+Gbrightness(-128～127)

B={B-Bblack(-128～127)}*Bcontrast(0～2)+Bbrightness(-128～127)

1.10JPEG引擎

量子化或反量子化是在锯齿形模块完成的。量子化表是一个关键因素，以确定JPEG压缩的质量。主处理器有一个内建的SRAM，用做量子化表。低位部分是用作亮度质量表，其余部分用作色彩质量表。这些表可以由开发人员进行编程以满足不同的图象质量等级。公共的量子化参数可以从以下的算法得到：

IF (quality

Else sf=200-quality*2;

Quantize value of Y=((std_luminance_table*sf)

+50)/100；

Quantize value of U,V=((std_chrominance_table

*sf)+50)/100；

1.11 音频控制器

音频模块支持AC'97多媒体数字信号编解码器接口（AC'97，其全称为Audio CODEC '97 （音频多媒体数字信号编／解码器），是Intel公司联合CREATIVELABS、NS、ANALOGDEVICE、YAMAHA共同提出并制定的音频技术规范标准，目前的AC'97规范已经发展到2.3，AC'97规范的主要要求是在电路结构上将数字和模拟部分分开，以降低电磁串扰和提高性能），用于音频录音/重放和流功能。此外，音频模块中还包含一个向下采样滤波器和IMA-ADPCM多媒体数字信号编解码器，以减少数据存储量。

1.12HDMI接口

目前，HDMI已升级到1.3版本，这是继1.2版大幅拥抱PC平台之后的又一新版，此一新版在支持规格上有着进一步的加强，主要的增强项目有以下几项：高速传输、更高色数、支持无损音效。

1.13SCART接口

欧洲市场的视频产品的视频接口普遍采用SCART接口，作为接收机采用的是female的形式，male形式则作为连接线的插头。其内部包含CVBS IN、R/G/B IN、AUDIO IN、CVBS OUT、AUDIO OUT及识别信号等。随着大屏幕电视的发展，目前欧洲市场上的电视特别是大屏幕电视，普遍具有多组SCART接口，每组接口的标准有所区别。

2软件开发

2.1 输入器驱动器

TDAPI提供了一个统一的输入器驱动器模型，处理来自不同硬件信号路径和设备的输入信号。由于使用了统一的输入器驱动器模型，应用软件或者一些API（应用程序接口）就不需要考虑输入信号和其硬件路径，而只需使用相同的方法或相同的编码来操作。这大大简化了应用软件的结构，而且使应用软件可以同时支持不同的译码器和设备。

资源创建者可以管理驱动器所需的所有寄存器设置。

体系结构如图1。

TDAPI提供的功能有：输入器驱动器接口、输入器驱动器池、图片槽及用法、设置输入器驱动器属性、TDAPI服务程序。

2.2MCU软件的开发流程

MCU的软件也称为固件(Firmware)。其设计过程包含软件系统设计阶段、功能模块设计阶段、测试阶段、修改阶段、版本及控制阶段。

（1）初始化程序：液晶电视接收机接上电源后，主程序执行以下的初始化子程序：初始化MCU、复位视频译码器、初始化串行口、初始化按键、发出版本消息、检查EEPROM是否为空、初始化全程变量、初始化图象处理器、初始化OSD参数、初始化视频译码器、初始化调谐器参数、初始化声频处理器、初始化梳形滤波器、初始化字幕/检测暴力等级芯片、初始化中断参数。

（2）主循环程序：完成初始化过程后，进入主循环程序，执行以下功能。

SlowTimerHandler()：定时器计数处理。

uartDecodeCommand()：异步通信译码命令检测。

keyDetectHandler()：按键的检测和处理。

irDecodeCommand()：红外线遥控器按键命令检测。

irDecodeNumKey()：对于按下遥控器的数字按键的处理，切换到对应的频道。

OsdHandler()：控制OSD菜单的显示。

PowerHandler( ) ：MCU检测如果无输入信号，则显示"无信号输入"OSD提示信息。5秒之后，关闭系统，包括关闭定标器输出、液晶显示屏电源、背光灯、音频电源，进入节电状态，节电状态下功耗小于2W。

TV_ChannelAutoScan() ：当使用者在OSD菜单上选择自动搜台时，执行此项功能。

PollingInputSrc()：查询输入源的输入状态。

usrVChipHandler()：检测输入图象信号的暴力等级。

msBurnInMode()：在工厂模式下提供烤机的信号。

（3）主要的子程序模块有：

设置液晶屏的开关时序子程序、按键检测子程序、OSD菜单处理子程序等。

（4）中断服务：微控制器需要完成的中断服务有定时中断和RS232中断。

（5）USB总线接口：主处理芯片内部集成一个USB控制器。执行4个USB端点的控制。

（6）红外遥控器的检测和处理：包括以下的几个子过程，启动红外遥控器、接收遥控器按键、读每一个红外接收字节信息、检测 IR 的Start命令、IR 译码命令、IR 译码数字键、选择频道号、设置调谐器频道、设置声频处理器选择过程。

3通信和自动调整

3.1通信接口

MCU提供一个标准的RS232接口和I2C总线接口。这些接口还可提供在线编程和调试功能。

3.2基准校正与白平衡调整

在调整之前必须先校正输入信号的基准电平和增益范围，这些是通过调整电视接收机ADC信号转换模块的寄存器来完成的。然后再通过通信总线将调节数据送给该电视机中的微处理器，微处理器接收到调整数据后，改变相关控制寄存器的值，从而使液晶显示屏控制器件的输出模拟量大小发生变化，实现对驱动显示屏的R、G、B三色信号的电压调节，达到白平衡调整目的。

4总结

以上产品进入大批量生产。市场追踪的数据显示良好。这表明在图象处理芯片组的支持下，微处理器控制系统能有效解决液晶电视接收机应用上的问题。

参考文献

[1]郑纬民,汤志忠.计算机系统结构[M].清华大学出版社, 1998.

[2]孔岩,钟玉琢,浅析蓝齿协议体系结构[C]第十届全国多媒体技术学术会议论文集.

[3]黄聪,宣国荣,高建炯,等.基于DCT域共生矩阵的JPEG图像隐写分析[J].计算机应用，2006,(12)，2863～2865.

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