_日盲_紫外光通信网络中节点覆盖范围研究_赵太飞
_日盲_紫外光通信系统传输距离的仿真计算
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由此式可知 “, 日盲区”大气传输由传输距离增
加引入的功率衰减的因素主要有 :
(1) 距离平方反比衰减 ;
(2) 大气透射比衰减 ,通常包含大气分子的吸
收与散射 ,气溶胶的吸收与散射 。
此外 ,系统参数也对探测器接收功率产生影响 ,
其中接收功率与发射机光源的发射功率 、接收机光
通常被称作“日盲区”。波长超过 280nm 的谱段太
阳背景辐射很强 ,通信系统工作时存在背景光的干
扰[3 ] 。波长短于 200nm 谱段吸收作用显著增强 ,在
大气中的传输距离非常有限 ,仅适合在真空中工作 。 由于对流层内“日盲区”的低背景 ,使得利用“日
图 1 紫外段光谱分布图
Ξ 收稿日期 : 2006201209 ; 收到修改稿日期 : 2006202220 E2mail : tangyi4510 @bit . edu. cn 基金项目 : 国防重点预研项目 (10104030201) 作者简介 : 唐义 (1977-) ,男 ,吉林省人 ,北京理工大学博士研究生 ,从事大气紫外光通信及成像光谱技术方面的研究 。
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第1期
唐义 ,等 : “日盲”紫外光通信系统传输距离的仿真计算
下文给出了利用 MOD TRAN 模型对 近地“日盲区”紫外光在不同气溶胶模
∫ Pr = IrdΩr =
∞
Itτ(λ, d) Gr (λ)
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紫外光通信用日盲型LED_研究进展
第 44 卷第 10 期2023年 10 月Vol.44 No.10Oct., 2023发光学报CHINESE JOURNAL OF LUMINESCENCE紫外光通信用日盲型LED研究进展郭春辉1,孙雪娇2,郭凯3,张晓娜3,王兵2,3,魏同波2,王申1,苏晋荣1,闫建昌2,3,刘乃鑫2,3*(1. 山西大学物理电子工程学院,山西太原 030000; 2. 中国科学院半导体研究所半导体照明研发中心,北京 100083;3. 山西中科潞安紫外光电科技有限公司,山西长治 046000)摘要:紫外光通信在激光雷达、战术通信、航空航天内部安全通讯和片上集成通信等领域有着重要应用前景。
传统的紫外光通信LED光源的调制带宽窄、输出光功率低和制造工艺复杂等缺点限制了它在长距离、高速率通信和片上集成通信领域的广泛应用。
实验表明,增加单个器件发光面积可提升光输出功率,但增加的器件电容对带宽提升是不利的,因此紫外光通信LED未来的重要研究方向是提升并优化带宽的同时增加器件的光功率密度。
UVC Micro⁃LED器件有着光提取效率高、时间常数小、载流子寿命短、调制速率快及工作电流密度高等出色性能,因此在通讯领域受到科研界和工业界的广泛青睐。
本文总结了紫外LED、特别是UVC Micro⁃LED的相关研究进展,并重点介绍了它们在光通信及其片上集成互联方面的应用。
研究发现,对UVC Micro⁃LED及其阵列制备与性能提升加强研究,是未来提升自由空间和片上互联紫外通信系统性能的最佳解决方案之一。
关键词:紫外光通信;微尺寸发光二极管;调制速率;片内集成光通信;光提取效率中图分类号:TN312.8 文献标识码:A DOI: 10.37188/CJL.20230099Recent Progress of Solar Blind Light Emitting Diodes for UltravioletOptical Wireless Communication UseGUO Chunhui1, SUN Xuejiao2, GUO Kai3, ZHANG Xiaona3, WANG Bing2,3,WEI Tongbo2, WANG Shen1, SU Jinrong1, YAN Jianchang2,3, LIU Naixin2,3*(1. College of Physics And Electronic Engineering, Shanxi Unversity, Taiyuan 030000, China;2. Research and Development Center for Semiconductor Lighting Technology, Institute of Semiconductors,Chinese Academy of Sciences, Beijing 100083, China;3. Shanxi Zhongke Lu an Ultraviolet Optoelectronics Technology Co., Ltd., Changzhi 046000, China)* Corresponding Author, E-mail: nxliu@Abstract:Ultraviolet communication has extensive applications in laser radar,tactical communication,internal security communication in aerospace plane and on-chip integrated optical communication. Both of the bandwidth and light output power of the traditional deep ultraviolet communication LED were low,and the manufacturing process was complex, which limited their widespread application in long-distance, high-speed communication, and on-chip integrated optical communication fields. Experiments have shown that the increasing of the light emitting area of sin⁃gle device can improve the light output power,but the device capacitance has a negative effect on the bandwidth.Therefore, an important research direction for ultraviolet communication LEDs in the future is to improve the band⁃width and the optical power density of the devices simultaneously. UVC Micro-LEDs with higher light extraction effi⁃ciency, lower time constant, shorter carrier lifetime, faster modulated rate and higher current density than traditional 文章编号: 1000-7032(2023)10-1849-13收稿日期:2023⁃04⁃17;修订日期:2023⁃05⁃06基金项目:2021年度山西省重点研发项目(202102030201007);国家重点研发计划(2022YFB3604804)Supported by 2021 Key R&D Projects in Shanxi Province(202102030201007); National Key Research and Development Pro⁃gram of China(2022YFB3604804)第 44 卷发光学报LED have been widely favored by the scientific and industrial communities. This paper summarizes the UV LED, es⁃pecially UVC Micro-LEDs related research progress, and their applications in optical communication and integration on a chip interconnection. It is found that deepening study on the preparation and performance improvement of UVC Micro-LEDs and their arrays will be one of the best solutions for improving the performance of free space and on-chip integrated ultraviolet communication systems in the future.Key words:ultraviolet optical wireless communication;Micro-LEDs;modulated rate;on-chip integrated optical communication; light extraction efficiency1 引 言紫外光无线通信(Ultraviolet optical wireless communication,UVOWC)通常是指用波长为200 ~ 280 nm范围的“日盲区”UVC(Ultraviolet-C)波段,利用大气当中的分子、气溶胶等微粒的散射作用进行无线通信的技术。
“日盲”紫外成像技术分析及应用展望
航天电子对抗
2019 年 第 1 期
“日盲”紫外成像技术分析及应用展望
宋 亚 军 ,韩 放 (光学辐射重点实验室,北京 100854)
摘要: 近几年,随着“日盲”紫外成像技术应用领 域 的 扩 大,该 技 术 越 来 越 受 到 各 方 面 的 关注。对“日盲”紫外成像探测器技术、“日盲”紫外滤光片 技 术 和 紫 外 图 像 处 理 技 术 等 关 键 技
术进行了具体分析。对“日盲”紫外成像技术在核心器 件 性 能 提 升、应 用 平 台 多 样 化 和 智 能 处
理技术等方面的发展趋势进行了展望。详细介绍了“日 盲”紫 外 成 像 技 术 在 导 弹 告 警、天 基 预
警、电晕放电检测、火灾探测、人员搜救、无人机自 主 着 舰 引 导、飞 机 辅 助 降 落 和 和 刑 事 侦 查 等
领域的应用。
关 键 词 : “日 盲 ”紫 外 ;紫 外 滤 光 片 ;图 像 处 理 中 图 分 类 号 : TN23 文 献 标 识 码 : A DOI:10.16328/j.htdz8511.2019.01.013
Analysis and application of solar blind ultraviolet imaging technologV;UV filter;image processing
0 引 言
由于“日盲”紫外波段(220~280nm)的 太 阳 光 被 大气层中的臭氧吸收,到 达 地 面 乃 至 低 空 区 域 的 该 波 段太阳辐射几乎为零,利 用 该 波 段 对 目 标 进 行 成 像 探 测,可以避免 最 大 的 自 然 光———太 阳 光 的 干 扰,有 利 于目标的检测。与传 统 红 外 成 像 技 术 相 比,“日 盲”紫 外 成 像 技 术 具 有 以 下 优 点 :1)“日 盲 ”区 背 景 干 扰 小 ,虚 警率低;2)不需要人 工 致 冷 和 扫 描,设 备 大 大 简 化,体 积 小 ,质 量 轻 ;3)具 有 极 高 的 灵 敏 度 和 分 辨 率 。 “日 盲 ” 紫 外 成 像 技 术 从 20 世 纪 80 年 代 末 开 始 进 行 实 质 性 的
多LED紫外光通信系统设计与性能分析_赵太飞(精)
第 41卷第 6期红外与激光工程 2012年 6月 Vol.41No.6Infrared and Laser Engineering Jun. 2012多 LED 紫外光通信系统设计与性能分析赵太飞, 王小瑞, 柯熙政(西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西西安 710048摘要 :为了实现多 LED 紫外光通信系统, 首先介绍了紫外光通信系统的理论知识, 设计的发送端能采用直流驱动紫外光 LED 为光源, 接收端采用滤光片和光电倍增管实现光电检测, 详细介绍了紫外光通信系统相关电路的原理和设计方案, 在不同条件下对系统进行了实验测试, 并对通信距离和误码率进行了分析, 随着 LED 个数及 LED 供电电流的增加, 紫外光通信的传输距离增加, 并且误码率减低, 使得紫外光通信系统的性能得到了提高。
结果表明:系统可以满足近距离无线紫外光通信在角度对准、空分复用及方便组网等方面的需求。
关键词 :紫外光通信; 紫外 LED ; 滤光片; 光电倍增管中图分类号 :TN23文献标志码 :A 文章编号 :1007-2276(201206-1544-06Design and performance analysis of multi -LEDsUV communication systemZhao Taifei, Wang Xiaorui, Ke Xizheng(Facultyof Automation and Information Engineering, Xi ′ an University of Technology, Xi ′ an 710048, ChinaAbstract:In order to realize multi -LEDs UV comm nication system, the theory of UV communication system was introduced. UV LEDs driven by DC served as the light source in the transmitter. The receiver used filter and photomultiplier tube to realizephotoelectric detection. The principle and design of relevant circuit in UV communication system were explained in detail. The experiments were carried out under different conditions. Communication distance and error rate was analyzed. With the increase of LED tubes, the transmission distance increased and the actual communication performance of the system was improved. Besides, the error rate decreased. The results show that the system meets the needs of short -range wireless UV communication in angle pointing, space division multiplexing, and convenient networking.Key words:UV communication; UV LED; filter; PMT收稿日期 :2011-10-05; 修订日期 :2012-04-28基金项目 :国家自然科学基金 (61001069; 西安市科技计划项目(CXY1012(2; 中国博士后科学基金项目 (20080441179;陕西省教育厅科研计划项目 (08JK386, 2010JK739作者简介 :赵太飞 (1978-, 男 , 副教授 , 博士 , 主要从事紫外光通信技术的研究。
大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计
第50卷第2期Vol.50No.22021年2月Feb.2021红外与激光工程Infrared and Laser Engineering大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计郑国宪I,焦建超I,俞越I,苏云I,唐义2,粘伟I,刘剑峰I(1.北京空间机电研究所,北京100094;2.北京理工大学光电学院,北京100081)摘要:日盲紫外探测系统因其灵敏度极高、虚警率低、体积小、质量轻、结构简单、无需制冷等优点,在紫外制导、紫外通信等多个领域,尤其是导弹告警领域获得越来越多的应用。
根据应用需求,设计了一种大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统。
首先根据探测距离等任务要求,分析了告警系统光学口径等光学系统性能指标设计要求,结合实际情况进行光学系统选型与难点分析,综合采用三种方法解决了照度均匀性难题,并给出大视场大相对孔径日盲紫外光学系统设计结果,系统在工作谱段0.255-0.275ym范围内具有优良的像质,且仅采用熔石英一种材料,所有镜面均为球面,公差较松,有利于加工和装调。
关键词:光学设计;大视场;相对孔径;日盲紫外;导弹告警中图分类号:TH744.1;043文献标志码:A DOI:10.3788/IRLA20200260Design of solar-blind ultraviolet warning optical systemwith large FOV and large relative apertureZheng Guoxian1,Jiao Jianchao1,Yu Yue1.Su Yun1,Tang Yi2,Nian Wei1,Liu Jianfeng1(1.Beijing Institute of Mechanics&Electricity,Beijing100094,China;2.School of Optics and Photonics,Beijing Institute of Technology,Beijing100081,China)Abstract:Due to its high sensitivity,low false alarm rate,small volume,light weight,simple configuration and without cooling system,solar-blind ultraviolet detecting system is widely used in guidance,communication etc., especially in missile warning.According to the application requirements,a solar-blind ultraviolet warning optical system with large field of view and large relative aperture was designed.Based on the requirements of working distance etc.,optical system aperture and other parameters were bined with the actual situation,the optical system selection and difficulty analysis were carried out.Three methods were used to solve the problem of illumination uniformity,and the design results of solar blind ultraviolet optical system with large field of view and large relative aperture were given.It has fine image quality in working spectrum0.255・0.275(im.All elements were designed with sphere and used fused silica only,thus have loose tolerance and are convenient for manufacturing and alignment.Key words:optical design;large FOV;relative aperture;solar-blind ultraviolet;missile warning收稿日期:2020-07-02;修订日期:2020-10-110引言现代光电子技术正突破可见光与红外波段的限制,逐步向紫外光波段扩展。
日盲紫外像增强器产品及标准情况分析
日盲紫外像增强器产品及标准情况分析陈大纪1 张 朋1 张 珊1 徐鹏霄2 赵文锦2(1.中国电子技术标准化研究院;2.中国电子科技集团公司第五十五研究所)摘 要:日盲紫外像增强器是电晕检测仪的核心器件,在国民经济和生活中具有重要作用。
本文介绍了日盲紫外像增强器的工作原理和产品发展状况,分析了国家标准《日盲紫外像增强器技术要求》的意义和标准主要内容。
关键词:日盲紫外,像增强器,标准Analysis of Standards and Products of Solar Blind Ultraviolet ImageIntensifierCHEN Da-ji 1 ZHANG Peng 1 ZHANG Shan 1 XU Peng-xiao 2 ZHAO Wen-jin 2(1. China Electronics Standardization Institute; 2. The 55th Research Institute of China Electronics T echnology Group Corporation )Abstract: The solar blind ultraviolet image intensifier is the core device of corona detector, which plays an important role in the national economy and daily life. This article introduces the working principle and product development status of solar blind ultraviolet image intensifiers, and analyzes the significance and main content of the national standard Technical requirements for solar blind ultraviolet image intensifier .Keywords: solar blind ultraviolet, image intensifier, standards作者简介:陈大纪,本科,高级工程师,主要研究方向为电子信息技术标准化。
日盲和非日盲紫外电晕检测技术在电网设备中的应用
日盲和非日盲紫外电晕检测技术在电网设备中的应用张兆钰;高健;蒋菲;苗兴【摘要】随着经济社会的发展,电压等级的升高,电网设备的安全经济运行日益重要,而更重要的是如何在缺陷的萌芽阶段发现它并进行消缺工作从而避免缺陷的发展引起事故.紫外成像技术由于其实时性、直观性、易推广、可带电检测的特点,在电气设备状态评价中的重要性便显现出来,电力现场的应用也日益拓展.本文分别从原理上对日盲型紫外成像检测技术和非日盲型紫外成像技术进行了分析,结合现场中实际应用的实例,就两者的适用性分别进行了分析.【期刊名称】《甘肃科技》【年(卷),期】2018(034)002【总页数】3页(P48-50)【关键词】紫外成像检测技术;日盲型;非日盲型;电晕【作者】张兆钰;高健;蒋菲;苗兴【作者单位】国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070;国网甘肃省电力公司电力科学研究院,甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】TN23随着电压等级的提高,电晕放电是电气设备在正常运行中很难完全避免的一种现象,电晕放电可以是连续放电,也可以是不连续的脉冲放电,其会产生无线电干扰,影响到附近的通讯、电视信号的接收;在某些情况下,如果升高尖端导体的电位,电晕会发展成为通向另一物体的火花进而造成设备外绝缘闪络而引发事故;会促进绝缘材料的老化等。
产生局部放电时,会产生一些特征信息,如声、光、热等,利用这些特征信息,可对放电现象进行定性定量,研究这些变化与设备外部特性之间的关系,评估其进一步发展的可能性,对保证设备安全运行有着重要的意义。
检测局部放电常用方法有:红外检测法、紫外检测法、声测法、脉冲电流法等[1],本文采用以发出紫外线为特征量的紫外检测技术进行电气设备的实验研究[2]。
1 基本原理紫外线在电磁波谱中的波长范围为10~400nm,在白天,由于臭氧层的吸收作用,实际辐射到地面的太阳紫外线波长大都在300nm以上,低于300nm的波长区间为太阳“盲区”,所以波长范围在240~280nm区间的紫外线只可能是地球上产生的。
紫外光NLOS通信的机群间通路快速恢复算法
紫外光NLOS通信的机群间通路快速恢复算法赵太飞;冷昱欣;王玉【摘要】为了研究直升机编队飞行在链路中断或节点中断情况下的路径恢复,基于紫外光非直视通信的路径损耗,采用Dijkstra算法寻找网络连通性的前提下直升机编队飞行通信网络的最优路径,通过节点移动来实现链路中断或节点中断时的路径恢复.通过理论以及仿真分析,得到了最优路径在不同链路断开时的路径恢复情况.结果表明,采用所提出的算法虽然在节点移动时需要花费2s~3s的时间,但是与路径重寻方法相比,3跳和4跳节点的链路收敛时间能够有效减小0.2ms和0.4ms,路径权值同样能够减小20dB和45dB,因此该算法具有可行性.这一结果对机群间路径快速恢复的研究有一定的应用价值.%In order to study the path recovery of helicopter formation flying in the two cases of link expiration or node outage, based on the analysis of the path loss in ultraviolet (UV) non-line-of-sight (NLOS) communication.Dijkstra algorithm was adopted to find the optimal path of helicopters flying in formation communications network under network connectivity.Path recovery was achieved by node moving at link expiration or node outage.After theoretical simulation and analysis, the path recovery of the optimal path in different links expiration was obtained.The results show that although the algorithm spends 2s~3s time to move the nodes, compared with the paths re-search method, the convergence time of three-hop and four-hop node can effectively reduce 0.2ms and 0.4ms.The path weight also can reduce 20dB and 45dB.The algorithm is feasible and has applicable value for studying path fast recovery of inter clusters.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2017(041)005【总页数】6页(P728-733)【关键词】光通信;紫外光;路径恢复;编队飞行;最优路径【作者】赵太飞;冷昱欣;王玉【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,西安 710048;陕西电子科技职业学院通信工程学院,西安710048【正文语种】中文【中图分类】TN929.1近年来,直升机应用领域不断扩大。
无线紫外光散射通信中的改进CMA-FSE盲均衡算法
无线紫外光散射通信中的改进CMA-FSE盲均衡算法赵太飞;刘龙飞;王晶;杨黎洋【摘要】无线紫外光散射通信系统具有严重的码间干扰和信号衰减问题,针对该问题,提出了一种基于信噪比估计的改进常模分数间隔均衡器(CMA-FSE)算法.该算法将分数间隔均衡器(FSE)和常模算法(CMA)结合起来对无线紫外光信道进行盲均衡,使用接收信号的均方值衡量输入信噪比来确定最佳迭代步长,保证均衡算法快速收敛.仿真结果表明,改进CMA-FSE算法能在各种信噪比下快速收敛,并有效抑制码间干扰,改善系统误码率性能.与现有算法相比,改进算法信道跟踪和噪声抑制能力更强.【期刊名称】《通信学报》【年(卷),期】2019(040)003【总页数】7页(P102-108)【关键词】紫外光散射通信;码间干扰;信道均衡;信噪比估计【作者】赵太飞;刘龙飞;王晶;杨黎洋【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西南科技大学特殊环境机器人技术四川省重点实验室,四川绵阳621010;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TN929.1无线紫外光散射通信在一些复杂环境中有独特的优势,在军事战场和部分民用场景中有着重要的应用价值,所以近年来得到了较为广泛的研究。
无线紫外光散射通信最主要的特点是非直视通信,这使得紫外光散射通信具有不需要精确对准、能越过障碍物、隐秘性高等优点[1]。
非直视通信依靠大气中各种微型粒子对紫外光的强散射特性得以实现,然而,同样因为微型粒子对无线紫外光的强散射特性,脉冲信号会发生明显的展宽[2],因而会产生严重的码间干扰[3]。
并且紫外光信号在大气中的衰减十分严重,也容易受到各种天气的影响,所以无线紫外光散射通信到达接收端的信号功率较小,接收电路输出信号的信噪比普遍较低。
基于高度的紫外光NLOS单次散射链路模型的研究
基于高度的紫外光NLOS单次散射链路模型的研究何华;柯熙政;赵太飞【摘要】为了更精确、更全面地研究紫外光的通信性能,使之更适合于实际空间中的3维应用,在2维紫外光单次散射链路模型的基础上融入高度信息,并利用仿真计算了在添加高度信息与否的两种情况下接收功率误差的大小.结果表明,高度对于发射仰角和接收仰角潜在的影响直接引起接收功率的改变,甚至在某些情况下不能进行通信.高度信息的考虑对通信设备在实际空间中的应用给予了正确的指导.%In order to study the ultraviolet communication characteristics accurately and comprehensively so that it can be adopted in actual 3-D space application, with the height information synthesized in the single scattering link model, the error was computed with the height information or not.The result shows that potential interference of height on the transmitting angle and receiving angle will lead to receiving power changes, even lead to communication failure under some circumstances.Thus, it provides a good guideline to real application of the ultraviolet communication settings.【期刊名称】《激光技术》【年(卷),期】2011(035)004【总页数】4页(P495-498)【关键词】光通信;紫外光通信;单次散射;高度;非视距【作者】何华;柯熙政;赵太飞【作者单位】西安理工大学,自动化与信息工程学院,西安,710048;西安理工大学,自动化与信息工程学院,西安,710048;西安理工大学,自动化与信息工程学院,西安,710048【正文语种】中文【中图分类】TN929.12引言无线光通信利用波长范围从红外光、可见光到紫外光范围内的光波进行信息传输。
通信类论文题目
通信类论文题目1.空间激光通信发展概述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98.量子通信技术发展现状及应用前景分析99.Matlab在现代通信原理课程中的应用100.分组传送技术在智能配用电通信网的应用探讨。
神秘的紫外光通信技术
神秘的紫外光通信技术紫外光通信系统是一种新型的通信手段,与常规的通信系统相比,有很多优势。
由于紫外线主要以散射方式传播,并且传播路径有限,采用紫外光通信系统具有一定的绕过障碍物的能力,非常适用于近距离抗干扰的通信环境。
紫外光通信具有灵活、低窃听、全方位、非视距通信的独特优势,主要应用于短距离的、保密的通信是常规通信的一种重要补充。
紫外光通信是以大气分子和子溶胶粒子的散射和吸收为基础的。
紫外光通信基于两个相互关联的物理现象:一是大气层中的臭氧对波长在200nm到280nm之间的紫外光有强烈的吸收作用,这个区域被叫做日盲区,到达地面的日盲区紫外光辐射在海平面附近几乎衰减为零;另一现象是地球表面的日盲区紫外光被大气强烈散射。
日盲区的存在,为工作在该波段的紫外光通信系统提供了一个良好的通信背景。
紫外光在大气中的散射作用使紫外光的能量传输方向发生改变,这为紫外光通信奠定了通信基础,但吸收作用带来的衰减使紫外光的传输限定在一定的距离内。
因此紫外光通信是基于大气散射和吸收的无线光通信技术。
选择紫外“日盲”波段光波进行传输信号时,信号在传输过程中很少受到大气背景噪声干扰。
由于紫外辐射在大气中由瑞利散射所造成的光能损失是红外线的1000倍以上,使得工作于紫外波段的系统与红外系统相比具有很大的不同。
它是信息传输实现非视距工作方式的基础,同时也克服了其他自由空间信息传输系统在视距方式工作时的弱点。
与常规通信方式相比,紫外光通信有其特有的优势:1、高保密的数据传输性和强抗干扰能力;紫外光通信主要基于大气对紫外光的散射和吸收作用。
紫外光信号在大气传输过程中会呈现指数倍的衰减,传输距离一般不超过10公里,信号难以监听和截获。
另外,紫外光通信系统的辐射功率可根据通信距离减至最小,无线电设备很难对其进行干扰和精确定位。
2、可用于非直视通讯;紫外光在大气传输过程中会发生散射现象,散射特性可以使紫外光通信系统能以非视距(NLOS: None Line Of Sight)的方式通信,适应复杂的地形环境,克服了其他自由空间光通信系统必须采用视距工作方式的缺点。
基于单LED的无线紫外光通信系统设计与实现
基于单LED的无线紫外光通信系统设计与实现于晓冬;赵太飞;王小瑞;王刚【摘要】介绍了紫外光通信特点和信道模型,以LED为光源、光电倍增管为光接收器设计无线紫外光数字通信系统方案,研制了无线紫外光通信设备样机,在不同条件下进行实验.实验结果表明,在夜晚,晴天,近距离,校准条件下的通信效果优于白天,下雨,远距离,未校准的条件下的通信效果,验证了无线紫外光通信的可行性.%The characteristics of UV communication and the communication channel are introduced in this paper. We design a wireless UV digital communication system with the UV LEDs as the light source and the photomultiplier tube as the optical receiver. A prototype device of UV wireless communication is developed. The experiments have been implemented under different conditions. The result of experiments shows that the communicational effect in the conditions such as in the night, sunny, short distance or alignment is better than in the conditions like daytime, rainy, long distance or misalignment. So the wireless UV communication is feasible.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2011(019)011【总页数】4页(P23-25,28)【关键词】紫外光通信;大气信道;OOK;信号检测【作者】于晓冬;赵太飞;王小瑞;王刚【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048;西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048【正文语种】中文【中图分类】TN23紫外光波长10~400 nm,是光谱中波长最短部分,主要由太阳辐射出来,又称紫外线,紫外光传输性能与传输范围内大气的品质密切相关,如大气中的O3浓度、散射粒子的浓度、大小、均匀性、几何尺寸等。
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文章编号: 0253- 2239( 2010) 08- 2229- 07
光学学报 ACTA OPTICA SINICA
V ol. 30, N o. 8 August, 2010
/ 日盲0紫外光通信网络中节点覆盖范围研究
赵太飞 冯艳玲* 柯熙政 何 华
( 西安理工大学自动化与信息工 程学院, 陕西 西安 710048)
次散射数学信道模型中收发仰角的不同, 得到三 种不同的通 信模型, 并在 此基础 上建立 了/ 日 盲0 紫外光 通信网 络
中节点覆盖范围模型, 并分析计算了三种通信方 式下节点通 信距离 和覆盖范 围; 给出了 紫外光散 射通信 网络中 不
同通信方式下通信节点覆盖范围的具体公式和计算方法。
关键词 光通信; 散射; 通信覆盖范围; 紫外光; 日盲
2 / 日盲0紫外光非视距通信方式
/ 日盲0紫 外光在大气中传 播时主要受到 瑞利 ( Rayl eigh) 散射和米氏( M ie) 散射的影响, 衰减的非 常快, 但散射传播路径可绕过人造和自然障碍物, 实 现非视距( N LO S) 通信[ 7~ 19] , / 日盲0 紫外光 N L OS 通信的收发示意图[ 7] 如图 1 所示。发射端以发散角 <1 向空间发出光信号, 接收端的视场角为 <2, 发射与 接收仰角分别为 H1 和 H2 , Hs 为散射角, 发射光束与接 收视场在空间重叠区域的大气形成一个收发连接的
点包括: 低窃听率; 低位辩率; 系统抗干扰能力强; 全 方位性; 可用于非视距通信; 无需捕获、对准和跟踪 ( A PT ) ; 全天候工作[ 1, 5] 。但是, 紫外光通信具有发 射功率低、通信覆盖范围小、大气衰减严重、存在大
量单向信道等固有缺陷, 而 A d H oc 网络具有无中 心、自组织、可快速展开、可移动和多跳等特点[ 6] , 如 果将/ 日盲0 紫外光通信和 Ad H oc 网络技术 相结 合, 就可以大大弥补紫外光通信的固有缺陷。研究 / 日盲0紫外光网络, 首先必须针对紫外光节点通信 覆盖范围进行研究, 本 文主要研究建立非 视距/ 日 盲0 紫 外光 通信 的覆 盖范 围模 型。
Bandw idth
s m al les t m edi um max imum
3 / 日盲0紫外光 N LO S 通信的衰减
3. 1 大气的吸收 紫外光通信中的衰减主要由大气吸收和散射决
定, 利用 M ODT RAN 仿真水 平传输距离 1 km , 能 见度 23 km 时的大气传输衰减, 如图 3 所示。从图 中可以看出紫外光吸收能力最强的是臭氧, 约占总 衰减的 75% 左右。另外, 臭 氧的 吸收 带在 200 ~ 300 nm之间, 臭氧浓度的变化将强烈影响到大气透 射率, 最终影响到通信的覆盖范围[ 5] 。
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光
学
学
报
30 卷
/ 日盲0 紫 外光 通 信 主要 是 采用 远 紫 外波 段 光 波 ( 200~ 280 nm ) 作为传输介质, 利用大气中的粒子、 气溶胶、灰尘等微粒对/ 日盲0 紫外光的散射进行信 息传输的一种新型通信方式。紫外光通信自身的优
光进行散射, 接收端接收来自该散射体的光散射信 号, 这样就实现了光信号的非视距传送。因此, 发射 光束的发散角和接收视场角以及发射接收仰角等因 素决定了通信节点的覆盖范围。
中图分类号 T N 929. 12
文献标识码 A
doi: 10. 3788/ AOS20103008. 2229
Research on the Coverage Area of Communication in the Solar- Blind UV Communication Network
Zhao Taifei Feng Yanling Ke Xizheng He Hua
E- mail: zhaot aifei@ 163. com 导师简介: 柯熙政( 1962 ) ) , 男, 博士, 教授, 博士生导师, 主要从事现代信号处理、现代通信技术、导航技术等方面的研究。
E- mail: xzke@ xaut. edu. cn * 通信联系人。E- mail: qiyun917@ 126. co m
K a = 0. 025d,
( 1)
其中 d 表示大气中的臭氧的体积分数。图 4 是不同
臭氧的体积分数对大气透射率的影响, 由图可以看
出在 250 nm 波 长 左 右 臭 氧 的 吸 收 最 强, 波 长
300 nm以后臭氧对大气衰减几乎没有作用, 随着臭
氧体积分数的增加, 透射率逐渐减小, 当体积分数为
2 @ 10- 7 时, 大气透射率最低, 说明臭氧的吸收能力
最强。
其相函数表示[ 13] 为
Pm ( Hs) =
3 2
@
12+
g2 g2
(1+
1+ g2
( -
cos 2g
Hs) 2 co sHs )
3/
2
,
( 3)
式中 g 为非对称因子, 非对称因子 g 描述了前向和
后向散射的关系。图 6 给出了米氏散射相函数, 前向
( Fa cult y of Au tom a tion an d Inf or m at ion Engin eer ing , Xican Un iver sit y of T echn ology , Xica n , Shaa n xi 710048, Chin a )
Abstract Ad Hoc network technology can significantly extend the effective range of ultraviolet scattering communication. So it is important to discuss the coverage of communication nodes. Based on solar-blind ultraviolet ( 200~ 280 nm) communication feat ures and the inherent characteristics of Ad Hoc network, three types of UV nonline-o-f sight ( NLOS) communication system are analyzed. Atmosphere transmission attenuation, effective scattering volume and received power in single scat tering channel are discussed. The node communication distance is calculated and the coverage model of a UV communication network node is established according to the different focal angles of transmitter and receiver. At last, the formulas and calculation method of the coverage area are given. Key words optical communications; scat tering; coverage area of communication; ultraviolet (UV) ; solar-blind
图 3 大气透射率曲线 Fig . 3 At mospher ic transmissivity
8期
赵太飞等: / 日盲0 紫外光通信网络中节点覆盖范围研究
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臭氧是紫 外光 通信 中吸 收衰 减的 主要 因素, Inn 等确定了在紫外光吸收带内臭氧的吸收系数, 如在 266 nm 波长处, 臭氧的吸收系数 K a ( km- 1 ) [ 5] 可用下式表示为
T able 1 Compariso n o f NO L S ultrav iolet communicat ion in different configur ations
M o del
N L OS ( a) N LO S ( b) N L OS ( c)
Zenith angle of
the transmitter H1 / (b) 90 < 90 < 90
散射随着非对称因子 g 的增大而逐渐增强, 可以看
到图中 g 为 0. 4 时前向散射最强, 后向散射最弱。
图 4 不同臭氧的体 积分数下大气透射率曲线
F ig . 4 A tmo spheric tr ansmittance of differ ent
1引 言
紫外光是一种波长在 10~ 400 nm 的电磁波, 由于在这一波长范围内的紫外线依波长变化而表现
出不 同 效 应, 所以 通 常 把 紫 外 光 划 分 为 近 紫 外 ( NUV, 315 ~ 400 nm ) , 中 紫 外 ( MU V, 280 ~
315 nm) , 远紫 外 ( FU V, 200 ~ 280 nm ) , 超 紫 外 ( V U V , 10~ 200 nm) 四个波段[ 1] 。大气对流层上部 臭氧层( 10~ 50 km) 对 200~ 280 nm 波段紫外光强 烈的吸收作用, 使得这一波段的紫外辐射在海平面 附近几乎 衰减为零, 该波 段被称为/ 日 盲区0[ 2~ 4] 。
Z enith ang le of
the r eceiver H2 / (b) 90 90 < 90
O mnidirectio nal
best better w o rst
D istance