优秀工程硕士专业论文十篇

来源: www.sblunwen.com 作者:lgg 发布时间:2018-11-08 论文字数:38594字
论文编号: sb2018102721311723631 论文语言:中文 论文类型:硕士毕业论文
本文是一篇工程硕士论文,从发展的势头看,工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略,全面建设小康社会的时期,学位与研究生教育如何发挥更好的作
本文是一篇工程硕士论文,从发展的势头看,工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略,全面建设小康社会的时期,学位与研究生教育如何发挥更好的作用,值得我们认真地研究和规划。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇工程硕士论文,供大家参考。
 

优秀工程硕士专业论文篇一

 
第一章背景介绍
 
1.1 石墨稀的发现和应用
碳是自然界中很常见的元素,也是最特别的元素之一。碳是构成有机化合物的关键元素,而有机化合物是生命产生的物质基础,可以说没有碳就没有地球上生机勃勃的生物圈。长期以来,比起种类多达几百万种的有机化合物,人们发现的含碳无机化合物和碳单质的种类是比较少的。最早发现的碳单质就是金刚石和石墨,近年来,随着富勒稀、碳纳米管和石墨稀被陆续发现,碳单质家族的成员数量也大为增加。这些新发现的碳单质具有奇特的几何结构和令人惊讶的物理、化学性质,因而引起了科学家们强烈的兴趣,尤其是在材料科学、电子学和纳米技术等领域。石墨稀是由碳原子按正六边形规则排列形成的平面二维晶体,是许多碳单质材料的母材料,它可以包裹成零维的富勒稀,也可以卷成一维的碳纳米管,还可以堆积成三维的石墨,如图1.1所示。早在1947年,人们就己经在理论上对石墨稀进行了研究但是当时它被认为是不可能实际存在的。因为早在二十世纪三十年代,Landau和Peierls就已经从理论上证明严格的二维晶体在有限温度下由于自身热运动涨落而变得极其不稳定从而难以稳定存在因此石墨燃只能作为三维结构石墨的一部分而存在。但是在2004年,AXGeim在实验室中用胶带法制备出了石墨烯这个发现震惊了物理学界,两人也因此获得了 2010年的诺贝尔物理学奖。后来i.e. Meyer等人对石墨焼进行的电子衍射实1发现,石墨稀并不是一种严格的二维晶体,其表面存在纳米级别的波浪起伏,石墨炼通过这种热激发的动态起伏来降低表面能,从而能够维持自身的稳定存在石墨稀具有一系列令人惊异的性质,一经问世就引起了凝聚态物理各个领域的研究.
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1.2 石墨煤的晶体结构
人为产生能带隙的方法有很多,包括破坏晶格对称性,引入缺陷和掺杂杂质等,本篇文章主要关注的是引入缺陷这种方法。众所周知,宏观尺寸的晶体大多是多晶态的,而不同晶向的晶粒之间会形成晶界(Grain Boundary),对于石墨稀这种二维晶体自然也不例外。外延生长的大尺寸石墨烯,由于衬底的不完整性和生长过程中的动力学因素,总会存在一些点缺陷(Point Defect)、线缺陷(Line Defect)和晶界。借助TEM和STM,实验上己经在石墨稀中发现了晶界和线缺陷,如图1.5所示。如果要把石墨煤大规模地投入生产应用,晶界和线缺陷对其物理性质带来的影响是不能回避的问题,有越来越多的理论和实验结果证明,它们能显著地改变石墨稀的机械性质和电子输运性质。这些缺陷往往会降低石墨炼的机械强度,但同时也给操纵石墨稀电子带来了可能。
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第二章计算方法和模型
 
2.1 切比雪夫多项式展开
数学上常常使用一些正交基函数对函数进行展开,例如众所皆知的傅立叶级数展开。切比雪夫多项式也是一组可以用于函数展开的正交基函数,以数学家Pafnuty Chebyshev的名字命名它是以递归方式定义的一组正交多项式序列,通常用7;表示第一类切比雪夫多项式,用表示第二类切比雪夫多项式。在本篇文章中,我们计算中使用的是第一类切比雪夫多项式,它由以下递推关系确定:在实际的切比雪夫展开的过程中,我们显然不可能展开到无穷多项,因此必然存在截断的问题,这时往往会遇到吉布斯振荡问题。吉布斯振荡是指在函数展开过程中有限精度的截断会在函数的跳跃点(不能连续求导)引起很大的振荡效应,而且这种振荡并不会随着阶数的增加而消失。图2.1中左图是把狄拉克函数5(x)用切比雪夫展开之后,由于有限阶的截断在不连续点;c = 0产生了强烈的的吉布斯振荡,而且越是靠近不连续点的位置,吉布斯振荡幅度就越大。在我们计算的具体问题中,不连续点往往扮演着重要的角色,吉布斯振荡将使这种展开方法失去意义。
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2.2 应用KPM方法计算物理量
在介绍使用KPM方法计算物理量之前,我们先介绍一种矩阵求迹的方法。通常严格的求迹做法是先把矩阵对角化,然后再进行求迹,但是矩阵对角化是一个计算工作量为的操作,对于较大的系统,根本不可能实现严格对角化。所以我们要寻找更为快速的算法,这里要介绍的是一种利用随机态来估算矩阵的迹的方法, 经典的粒子同时具有确定的位置和动量,但是在量子力学中,根据海森堡不确定关系这是不可能的。对于经典描述近似成立的量子态,我们可以用波包来表示,波包的坐标和动量都只有近似值,其精度由不确定关系所限制。Ljiang等人运用格林函数方法在更加准确的紧束缚近似哈密顿下,对该问题做了更进一步的理论研究,得到了一个更为准确的电子穿越线缺陷的透射率公式。与GW的结果不同,他们发现该透射率不仅与入射角有关,还和入射电子的能量有关。更为重要的区别是,他们发现:当电子以接近90度角入射时,其透射率将急剧地下降为0,而不是全部透射。
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第二章计算方法和模型.......... 13
2.1 切比雪夫多项式展开......... 13
2.2 应用KPM方法计算物理量......... 15
2.3 计算模型......... 18
第二章参考文献 20第三章模拟结果和讨论......... 21
3.1 含有(3,3)丨(5,0)晶界的石墨烯中的电子输运......... 21
3.2 含有(2,1)丨(2,1)晶界的石墨烯中的电子输运......... 3
3.3 含有线缺陷的石墨烯中的电子输运.........35
第三章参考文献......... 40
 
第三章模拟结果和讨论
 
3.1 含有(3,3) 1(5,0)晶界的石墨稀中的电子输运
我们首先考察电子在含有(3,3) 1(5,0)晶界的石墨焼中的输运性质,晶界结构如 图3.1所示。两边石墨稀的旋转角分别为化=0和=30°,晶界的周期长度1.25nm每个周期中存在三个五-七环缺陷。需要注意的是,由于两边石墨稀的晶格常数存在微小的差别,所以这种晶格的生成能量比较高(约5.0eV/nm),但是仍然小于石墨稀的裸露边界能量(约l0eV/nm) 所以这种晶界结构仍然可以稳定存在。从以上的数值模拟结果来看,电子透射率的确不仅和入射角度有关,也和能量有关。特别要强调的是:我们的模拟结果与GW的简单理论结果有明显不同,特别是在大入射角情况下,存在定性行为的差别;而与jiang等人使用紧束缚近似哈密顿和格林函数方法计算出的结果定性相符。我们发现:即便能量很小,Dirac线性关系满足时,电子穿越线缺陷的透射率也会在某个临界角度《下存在一个透射率峰值;例如,对于r = +l的情况,当怂时,透射率很快减少为零,而不是如gw的简单理论所预言的那样一随着入射角e的增大不断增大。而出现峰值的入射角度则随着能量的增加而减小。
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结论
 
线缺陷是不存在能带隙的。但是它或许能使石墨焼成为应用于自旋电子学(spintronics)的材料。自旋电子学的目的是实现操纵电子的自旋自由度,使自旋成为电荷以外的另一种有效的信息载体在过去几十年间,理论和实验上己经取得了很多进展,并且己经出现商业化产品。石墨稀之所以在自旋电子学领域引起人们的注意,一个原因是因为它的价电子除了空间和自旋自由度以外,还存在称为valley自由度的赝自旋。由于赝自旋与自旋的性质很类似,可以成为电子学中的一种信息载体,应用于所谓的valley赝自旋电子学(valleytronics)。由于在倒空间中从尤跃迁到iT需要很大的动量变化量,所以valley自由度在一般的石墨稀电子散射中是非常稳定的,有利于对信息进行有效保存。但是通常情况下电子的valley自由度为尤或尤'的几率是相等的,所以需要找到能将具有不同valley自由度的电子分离开来的valley过滤器。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇二

 
第一章 引言
 
1.1 背景
企业内部消息通信方式不仅决定了消息通信和工作的效率和质量,传统的消息通信方式越来越不能满足企业消息通信的需要,消息通信消息无痕迹、无法跟踪、及时性差、安全性差、不可管理、与业务系统整合难、市面上即时通讯工具普遍昂贵等问题让众多企业愈发期待一款免费高效精确的消息通信工具。特别是在企业工作的过程中,更能体会内部之间部门的协调消息通信效率直接影响了平日工作业务的效率。公司不同区域的办事处分布在全国各个地方省市中。比如说,财务部门,每个人的对于总部费用的报销单、总部费用的借款单、每个月各个办事处预算科目的预算等等业务的单据,财务人员的不同办事处的外派人员跟总部的财务有关负责人之间的消息通信都需要借用到企业内部的消息通信的工具。如果按传统的方式,电话,传真方式,这不仅加大了公司的成本预算,消息通信之间还处于时间性的限制,不利于提高工作业务效率。事实上在企业内部通信中的信息安全问题是现实社会中的各种安全问题在计算机网络这个虚拟视察吉的一个映射。例如,在真实社会中进行商业活动时可能会遇到商业欺诈,企业和个人可能会遇到假钞等。在计算机技术及通信技术广泛应用于各行业的信息时代的今天,消息通信技术也迅速发展,在企业中大量应用于通信交流,大量信息在计算机系统中存储,在公共信道进行传输,若不对这些计算机系统和公共信道设防,是很容易受到攻击和破坏的,而且信息的失窃是不容易被发现的,由此产生的后果是及其严重的。因此,保护企业内部信息的安全已成为大多数企业的迫切话题,多数企业已经不使用 QQ 或 MSN 作为消息通信软件了[1]。消息通信安全软件的研究引起很多企业的极大关注,吸引了越来越多的企业开发自己的即时通信系统作为内部消息交流使用。
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1.2 国内外研究的现状
目前,国内外企业消息通信的市场有强劲的发展势头,在中国市场的迅猛增长,目前有很多厂商们正在开发设计自己的产品,以满足自己企业的业务需求及信息安全需求。但是达到每个行业的企业都可通用软件还是比较少的,还是无法实现很多企业的消息通信的需求。目前有些单位应用市面上流行的消息通信软件有:MSN、ICQ、腾讯 QQ 等软件,这些软件存在以下几个缺点:一、这些软件的设计初衷是都针对个人信息交流的,本身的应用是一种处于开放网络环境下公共服务软件,因此其聊天对象不可控制,聊天内容和信息传递也是不可控制,很容易把企业内部的信息透露出去。二、MSN、QQ 也有 Intenet 的支持,必须通过公共网络,而公共网络是不安全的,很容易被窃听。也起不到保密的作用,所以并不太适合企事业内部的通信[2]。三、还有就是这些软件不能保存通信的消息,不能记录通信内容,不能和系统内的其他软件系统实现信息共享。目前使用在本地局域网内即时传送消息和文件的多数企业使用企业文件管理系统,它虽然保密安全性好,但是实时通讯功能不强,不能在线列表,不方便用户交流,也不利于便于企业管理。综上所述,企业有必要自主开发企事业内部的消息通信软件[3]。福州远翰信息公司把消息通信软件系统开发提上议事日程,本文通过调研与分析市面上流行的一些通信软件并结合福州远翰信息的具体业务需求,有必要给福州远翰信息公司开发出一套消息通信系统提供给员工作为日程消息交流使用。
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第二章 系统涉及的相关技术
 
2.1 DOTNET 技术
DOTNET 框架是微软推出的基于 Internet 平台的开发平台,版本有多个,包括用来建立 Microsoft .NET 体验的软件平台、编程模型和一些工具(即 DOT.NET Framework)等部分组成,彻底地把计算模式从单机、客户机/服务器方向转为分布式计算[12]。其中.NET Framework 是.NET 技术核心之一,是一种新的计算平台,主要由公共语言运行库、统一编程类组成,简化了在高度分布 Internet 环境中的应用程序开发[13]。对于 Visual Studio 2005 平台的应用中,会自动生成一些代码,对于源文件开头生成了多行 using 预编译指令。例如 using System. Window. Forms 命名空间包含了生成图形应用程序时需要用到的类和控件,比如TextBox、Label和Button类。通过了可视化设计窗体,Visual Studio 2005 实际生成大量的代码,这些代码执行与操作包括在应用程序启动时生成和显示窗体,创建和定位窗体的各个组件。这些代码都放在文件以 Designer.cs 对应窗体名的文件里。在对于平台界面的控件的属性设置和创建定位窗体上各个控件时,代码都放在 Designer.cs 对应窗体名的文件。
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2.2 数据库相关技术
本课题系统的开发,比较多地了 SQL 存储过程,使用它对系统给的运行效率也是个比较大的提高,因为存储过程执行起来比单个 SQL 语句快。系统存储过程在创建时即在服务器上进行编译,本次开发有闽江学院的学生参加,使用存储过程,可以在团队开发中重复使用过程,这样就大大减少数据库开发人员的工作量,维护起来也比较容易,也能减少维护和升级的成本,另外,系统的安全性也比较高,因为只有设定某此用户才具有对指定存储过程的使用权。ADO.NET 包含自身的对象,例如 Sql Connection 对象,它和数据库交互,你必须连接它,连接帮助指明数据库服务器、数据库名字、用户名、密码,和连接数据库所需要的其它参数,提高项目开发移植性与安全性[16]。例如,在平台的数据库移植中,如将本地服务器的数据库系统转交到其它的服务器的数据库管理系统上,操作之前要先把数据库备份好,目的是怕移植错误,照成数据丢失,然后在需要移植的服务器上还原数据库,再把平台修改 Data Source =转交服务器 IP 或计算机域名,就实现移植。
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第三章 系统的需求分析与设计.........18
3.1 系统的数据流程分析 ...... 18
3.2 系统的物理数据模型图 ......... 20
3.3 系统的功能模块 ....... 21
3.4 数据库的连接设计 .......... 23
3.5 系统的 E-R 模型....... 24
3.6 系统各个表的设计 .......... 26
3.7 本章小结 ..... 32
第四章 基于 RC5 的消息通信软件的实现......33
4.1 用户的登录与注册的实现 ..... 33
4.1.1 登录 .......... 33
4.1.2 注册实现 ......... 34
4.2 好友管理功能的实现 ...... 35
4.3 通信录管理的实现 .......... 39
4.3 消息管理的实现 ....... 41
4.4 个人信息模块的实现 ...... 43
4.5 系统消息加解密模块的实现 ........ 43
4.6 语音模块的实现 ....... 47
4.7 文件管理子系统 ....... 49
4.8 本章小结 ...... 50
第五章 系统测试.....51
5.1 系统测试环境 ..... 51
5.2 系统测试 ...... 51
5.3 白盒测试 ...... 59
5.4 本章小结 ...... 60
 
第五章 系统测试
 
系统测试是将 MyQQ 软件及其数据库结合在一起,在运行环境中进行测试,MyQQ 软件各个模块的各种组装测试,数据完整性测试,根据用户需求,按照需求说明书进行功能测试,代码健壮性测试,系统安全性测试。任务是尽可能彻底地检查出程序中的错误,提高软件系统的可靠性,数据完整性。系统测试的目的, 基于不同的立场,测试存在着两种完全不同的目的。
(1)从用户的角度出发,普遍希望通过系统测试暴露系统中隐藏的错误和缺陷,以考虑是否可接受该产品。
(2)从系统开发者的角度出发,则希望测试成为表明系统产品中不存在错误的过程,验证该系统已正确地实现了用户的要求,确立人们对系统质量的信心。
………………
 
结论
 
本课题研究了一种企业即时通信软件,以及在消息通信过程中的加密解密问题的解决方案,本系统采用了 RC5 算法进行加密解密软件模块的设计。该企业即时通信系统采用了 DOTNET 开发工具,数据库管理系统使用的是 MSSQL,数据库设计的过程中,采用了 Erwin 的方法设计数据库,Erwin 是我在 2005 的时候研究过的一种方法,曾经写过这样的论文,比较熟悉,这种方法大大地提高了效率,也能满足团队开发的需要。开发的过程中,本系统采用了软件工程的方法,大量采用DOTNET 中持久层技术,DOTNET 的持久层技术也是我在 2007 年的时候研究过的,比较熟悉,通过持久层的使用,软件重用得到充分的体现。为了进一步提高代码重用率,为了进一步提高编程效率,本系统封装了许多组件和类,对提高团队开发能力,有极大的好处。在系统开发中,很多闽江学院计算机系的学生参加了本系统的开发,由于使用了软件工程中的代码重用及持久层,已经 Erwin 工具的使用,开发效率得到了体现。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇三

 
第一章 绪论
 
1.1. 背景及意义
现今制约电子现金广泛应用的主要障碍是:(1)支付机制不灵活,仅支持在线支付或仅支持离线支付;(2)在线支付交易成本高,每一次支付交易过程中,持卡人、商户、发卡银行必须相互传送数据,进行多方认证,通信受网络影响较大;同时,当交易数量上升时,将不得不增加中央处理系统的成本;(3) 离线支付存在各种欺骗行为,不能防止用户拒绝支付和透支行为;(4)交易的在线办理必须通过银行的参与,而银行依据规定将不得不详细记录每一笔交易的信息,使得整个交易过程不具备匿名性;(5)封闭的体系结构互不兼容,发卡机构必须为自己的卡片单独铺设受理终端,每张卡片的应用环境十分有限,用户不得不同时持有多张卡片。电子支付涉及到消费者、商家、银行等多个主体。电子支付存在的电子支付工具(信用卡、电子货币、电子支票等)的效力问题、发行应用标准和条件、电子货币的法律地位、电子支付命令的签发与接受、执行、以及风险责任的承担等问题,给商品经济和从事货币资金经营的金融业的发展带来重大的挑战[2][3]。电子支付是电子商务系统的核心部分。电子支付系统可以分为三大类:基于信用卡的支付系统、基于电子支票的支付系统和基于电子现金的支付系统。电子信用卡仅支持在线支付,在每一笔支付交易过程中,为减少欺诈消费,持卡人、商户、发卡银行必须相互传送数据,来进行在线多方认证。这一过程需要较高的通信成本,对于每一次的小额交易来说费用过高,而且由于银行必须记录每一次交易的细节,使得交易不具备匿名性。电子支票支持离线支付,比起电子信用卡在线支付的高成本来说,更适合于小额交易。
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1.2. 国内外研究趋势和现状
1982 年 D.Chaum 博士第一次提出电子现金的概念,从此电子现金便以其潜在的、巨大的商业价值引起了学者们极大的关注。1983 年他提出盲签名的概念,并应用到电子现金中,实现了一种具有完全匿名性和在线性的电子现金。每次交易时,由银行在线检查电子现金是否被使用过,且商家、银行都不能跟踪合法的用户[11]。1988 年离线匿名电子现金系统的概念被 Chaum、Fiat 和 Naor 第一次提出,但是他们没给出正式的安全性证明[12]。1991 年 Okamoto 和 Ohta 首次提出了一个可分的电子现金系统。用户可以将电子现金分割成任意的金额进行支付使用[13]。1995 年 Stadler 等人[14]和 Brickell 等人[15]分别提出公平电子现金。1996 年Camenisch 等人[16]和 Frankel 等人[17]分别独立地首次提出公平的离线电子现金的概念,可实现不完全匿名。1998 年鲍峰和 R.H.Deng 设计了一个基于离散对数问题的、可控匿名的电子现金系统方案[18]。但他们用于表示电子现金的数据过于长,在实际应用中将带来庞大的数据库,造成数据处理难题。1999 年,Juels 提出了基于可信方信任标志的追踪机制,给出了一个可控匿名性的电子现金方案[19]。然而,该方案有两个漏洞:如果攻击者设法获取了银行和可信第三方(TTP,Trusted Third Party)共用的 MAC(message authenticationcode,报文鉴别码),那么,攻击者可以伪造可信方签名,并能从银行提取不可追踪的电子现金;可信第三方可以冒充用户,从银行的账户上提取电子现金并能消费。同年,杨波等人基于公平电子现金协议,提出了一种可撤销匿名性的电子现金系统[20]。
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第二章 智能卡操作系统设计
 
2.1. 智能卡芯片与 COS 结构模型
基于智能卡 COS 的电子现金系统的必备应用组件为:电子现金应用、借记/贷记应用、PKI 应用。交通卡应用、石化加油卡应用是电子现金系统的可选组件。此外,根据实际需求,可以扩展社保卡应用等其它应用。该系统支持的命令集,见附录。该方案的核心设计思想是:首先,基于智能卡设计一个通用的片内操作系统。这个通用的操作系统负责协调和分配卡片硬件和软件资源。然后在这个操作系统上添加电子现金应用、借记/贷记应用、PKI 应用、交通卡应用、石化加油卡应用等其他的应用。这些应用彼此之间独立存在,共享操作系统提供的 API 接口和软硬件资源。这种层次化设计,既大大降低了 COS 开发的复杂度,也最大化地节约了紧张的卡片资源,同时也扩展了的卡片的应用范围。该方案以 SHC1302-N 为例,开发操作系统和电子现金应用。SHC1302-N 是上海华虹集成电路有限责任公司开发的一款基于 ARM7 的 32 位双界面智能卡芯片,适用于银行卡等高端智能卡应用领域。选择这款芯片的原因是,该芯片具有非常丰富的资源,可以研发多种应用。但是实际定制产品时,应当根据需要,选择资源合适的芯片,以降低成本。
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2.2. COS 通信管理系统设计
通信管理模块保证了卡片与终端之间能够正常的通信。IC 卡插入读卡设备后,相应的八个触点接通,IC 卡被读卡设备激活。接着 IC 卡进行复位操作,同时读卡设备在终端设备和 IC 卡之间建立起通信连接。IC 卡的复位有冷复位和热复位两种情况。终端首先发送一个冷复位信号,并在通信协议规定的时间范围内等待 IC 卡传出的复位应答信号。如果终端收到的复位应答信号不能满足协议要求,则终端发送一个热复位信号,并在通信协议规定的时间范围内等待 IC 卡的复位应答。IC 卡支持 T=0 协议和 T=1 协议,对由读写设备发出的命令进行接收。系统提供两个缓冲区作为数据通信时的接收和发送缓冲区。通信管理只负责命令的接收,不对命令的正确与否做出判断。在命令解析和处理时再作判断。当发现命令接收有错后,简单地在响应命令中回复错误代码,留待后续功能模块处理。对于 C-APDU(Command Application Protocol Data Unit,命令应用协议数据单元)/R-APDU(Response Application Protocol Data Unit,响应应用协议数据单元)命令。
……………
 
第三章 基于智能卡 COS 的电子现金设计......35
3.1. 电子现金系统功能模式..........35
3.1.1. 充值交易......36
3.1.2. 消费交易......40
3.1.3. 查询交易......42
3.2. 电子现金系统安全机制..........42
3.3. 电子现金文件系统....46
3.4. 电子现金专有命令设计..........49
3.5. 多应用管理.........49
3.6. 本章小结......50
第四章 基于智能卡 COS 的电子现金测试......51
4.1. 测试工具介绍.....51
4.1.1. 下载工具 2901Download........51
4.1.2. 仿真器 SHC6210H....52
4.1.3. PCSC Interface....53
4.1.4. Gemplus USB SmartCard Reader..........54
4.2. 虚拟终端设计.....54
4.3. 单条命令测试.....55
4.4. 功能模块测试.....58
4.5. 交易流程测试.....70
4.6. 本章小结......73
第五章 结论与展望.........74
5.1. 结论.......74
5.2. 展望.......74
 
第四章 基于智能卡 COS 的电子现金测试
 
4.1. 测试工具介绍
COS 测试分为单条命令测试、功能模块测试、交易流程测试。针对行业标准所规定的内容及具体应用需求所设计的测试用例,一般要求测试对象必须100%覆盖需求,而针对结构所设计的测试用例,测试对象的覆盖率只要达到用户所要求的指标即可[68]。由于开发和编译环境是在 PC 机上,而实际运行环境是在智能卡上,所以需要一个下载工具,将编译好的可执行文件下载到智能卡芯片内。2901Download就是这样一个工具。它支持 Gemplus433ACR30S 工具、ACR30U 读卡器(PCSC)。如图 4-1,启动 2901Download 工具,可以将编译好的 COS 的二进制可执行文件下载到智能卡芯片内。下载好 COS 后,即可使用脚本命令在智能卡上创建文件系统,写入所需信息。在测试开始之前,应按照 PBOC 规范,进行卡片个人化操作。中国银联有限公司也有相关的个人化规范,在最终的测试里,需要按照银行卡检测中心的要求,进行相应的卡片个人化操作,然后才能将卡片送到检测中心进行检测。
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结论
 
本文主要在电子支付高速发展,各大银行、企业和运营商,随着移动互联网的普及和电子商务的发展,力求为消费者创建更便捷、安全、高效的电子支付方式[4][5]背景下,研究了基于智能卡 COS 的电子现金系统设计与测试,包括解决由于 USB KEY 与金融 IC 卡的物理分离引起的安全漏洞,并对影响电子现金推广和快速发展的一些关键问题进行了讨论和研究。本文完成的主要工作如下:
(1) 提出了一种新型的基于智能卡 COS 的电子现金系统方案。该系统兼容PKI (Public Key Infrastructure, 公钥基础设施)功能,将 USB KEY 的功能和金融 IC 卡合二为一,降低了交易数据从卡片经由网络终端传入 USB KEY 的过程中被篡改的风险,提高了安全性;
(2) 优化了智能卡 COS 的微内核结构。将微内核细分为 I/O 模块、硬件控制模块、存储器访问控制模块、数据安全存储模块、随机数发生器模块、加密算法服务模块,6 个模块进行封装,并向上层提供 API。
(3) 提出了一种在有限芯片空间中多应用共存和独立的方案。最大限度共用命令程序代码;同时利用文件控制块,设定每个文件的访问权限。将每个应用的专用数据文件,存放在不同的物理地址。实现应用组件命令和数据分离。
(4) 提出了一种测试电子现金系统的方法。基于电子现金系统专用命令有限的特点,使用 Python 脚本编写程序,模拟真正的终端来发送电子现金命令,进行电子现金的测试。该方法比使用 PCSC Interface 发送十六进制报文作为测试脚本,更高效、易读、方便。
(5) 改进了影响电子现金推广和快速发展的一些关键问题。如:扩展了支付机制,同时支持离线和在线两种支付机制;降低了交易成本,默认使用离线支付,批量上传交易结果,交易量增长时无需追加中央处理系统的投资,网络不稳定时造成的影响更小,通信花费更低等。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇四

 
第 1 章 绪论
 
1.1 课题的提出和意义
目前,商用车普遍采用气压制动系统。驾驶员踩下制动踏板后,通过踏板阀的动作使气体从储气罐进入各个车轴上的制动气室,建立压力从而完成制动[2]。传统的气压制动系统主要存在以下缺点[3]:由于传统商用车制动系统的传输介质为气体,且气体传输管路较长,会导致气体增长速度缓慢,常产生制动滞后的现象。制动距离的增加会严重降低汽车的制动安全性。传统商用车辆各轴间的制动力按照固定的比例分配。而对于客车和载货车等商用车辆,乘客或货物数量的不同会造成轴荷的分配有很大的差别,且在制动过程中也会出现轴荷的转移。而传统的商用车各轴间的制动力不能够根据各轴载荷的变化进行实时的调节,会降低车辆在制动过程中的操纵性和稳定性。传统商用车辆的摩擦衬片的磨损差别很大,所有的摩擦衬片不能同时更换,导致车辆经济性能的下降。为了改善车辆的制动性能,提高制动安全性,车辆的制动系统逐渐向电子化方向发展。1954 年,美国福特汽车公司首次将制动防抱死系统(Anti-lock Braking System, ABS )应用在汽车上,揭开了汽车电子的序幕[4]。随后,电子机械制动系统(Electromechanical Brake System, EMB)、电子液压制动系统(Electro-Hydraulic Brake,EHB)、线控制动系统(Brake-By-Wire, BBW)逐渐发展起来[5][6][7]。图 1.1~图 1.4 分别为目前广泛研究的汽车电子系统,这些电子制动系统大幅度的改善了车辆的制动性能。商用车采用气压制动,且需要较大的制动力。因此除了制动防抱死系统,其他电子制动系统在商用车制动系统的应用十分有限。由于商用车的制动工况大多并不是紧急制动,而是常规制动,因此只在紧急制动情况下起作用的制动防抱死系统远远不能满足要求[8]。
………………
 
1.2 EBS 的研究历史和现状
 
1.2.1 EBS 的国外发展现状
1993 年,Bosch 公司和 Scania 公司合作开发设计了世界上第一代 EBS,并成功的引入欧洲市场。1996 年,梅赛德斯-奔驰公司的“ACTROS”重型商用车装备了的第二代的 EBS。该 EBS 是由 WABCO 公司和奔驰公司联合开发设计的,功能较前一代的EBS 有很大的改善。到 2000 年为止,欧洲大部分的汽车厂商均将 EBS 作为商用车的标配产品或者选配产品[10]。目前,欧洲 EBS 的装车率已经超过 60%[11]。国外对 EBS 的研究较为系统,各大整车厂和零部件厂商均生产出 EBS 的批量产品或原型样机。各个高校也对 EBS 的控制方法等内容进行了深入的研究。WABCO 公司的 EBS 产品包含 A~M 各个系列,可以满足公交、卡车、挂车各种车型的需要。从 2000 年起,WABCO 公司将电子稳定性系统(Electronic Stability Control,ESC)作为 EBS 产品的附加功能,电子稳定性系统包括横摆控制、侧翻控制和挂车控制功能。WABCO 公司各个系列中桥控阀的变化最为明显。A~E 系列为第一代桥控阀,该桥控阀包含两个通道,每个通道包含一个进气阀和一个排气阀,阀的种类和 ABS 阀类似。A~B 系列桥控阀与主控 ECU 的通信速度为 250kBits/s,C~E 系列桥控阀与主控ECU 的通信速度为 500kBits/s。F 系列为第二代桥控阀,该阀更加紧凑,而且增加了主频电磁阀。F~M 系列为第三代桥控阀,该阀功能和第二代电磁阀功能相似,阀芯形状有轻微的改动,继动阀采用法兰盘连接方式。WABCO 公司的 EBS 产品应用在 DaimlerChrysler、Neoplan、DAF、IVECO、MAN 等品牌的卡车上[12]。
……………
 
第 2 章 EBS 关键部件的测试
 
2.1 EBS 的结构和原理
EBS 具有高度的功能可扩展性,可以通过增加部件实现多种附加功能。EBS 的基本部件包括中央控制器、制动信号传感器、比例继动阀、ABS 电磁阀、桥控阀、继动阀、轮速传感器。图 2.1 是 4S/4M 系统的典型 EBS 的系统构成。其中,部件 1~7 是 EBS的基本部件,部件 8~14 是制动系统的其他部件。中央控制器用来监测并控制 EBS 的工作过程。它通过轮速传感器的信号计算出车速,并根据摩擦衬片的磨损情况和轴荷情况决定出前轴的制动力,通过闭环控制进行前轴压力的调节。当前轴出现抱死的情况时,中央控制器会进行前轴车轮的 ABS 控制。制动信号传感器用来产生制动的电子驱动信号和压力驱动信号。制动信号传感器包含电子冗余设计和机械冗余设计。踏板位置的变化将分别产生两路相同的阶跃信号和 PWM 信号,通过两路阶跃信号和 PWM 信号的对比以计算踏板的开度。当电子部分失效时,制动信号可以通过气体驱动的形式传递给后面的阀体。比例继动阀接收中央控制器传递的控制信号进行前轴压力的调节,由比例阀、继动阀和压力传感器构成。当出现电子故障时,比例继动阀的驱动形式转变为传统商用车制动系统的驱动形式,通过气压进行阀体的驱动。
………………
 
2.2 制动信号传感器
制动信号传感器可以通过电信号的形式反映驾驶员的制动需求。当驾驶员踩下制动踏板时,制动信号传感器会产生两路完全相同的脉冲信号和 PWM 占空比信号,信号传送到主控 ECU 中,完成驾驶员制动踏板开度的采集。通过对制动踏板的信号采集可以判断制动踏板的开度变化率,以此作为驾驶员制动意图识别的基础。制动信号传感器的外观图和原理图分别如图 2.3(a)、2.3(b)所示。气路中 11、12 为进气口,与储气筒相连;21、22 为排气口,与比例继动阀和桥控阀的进气口相连接。电子接口分别为 61 和 62,两组接口定义、信号完全相同,为冗余设计,保证当有一路电子信号发生问题时,另外一组信号还可以准确反映驾驶员的制动意图。每组电子信号的接口定义如表 2.1 所示。制动信号传感器在汽车正常行驶时会实时向 ECU 发送固定占空比的 PWM 信号, ECU 以此占空比信号判断制动踏板开度。当驾驶员踩下制动踏板以后,PWM 信号的占空变大,占空比的大小与制动踏板的开度成正相关的关系。与此同时,制动信号传感器还会产生一个阶跃信号,该阶跃信号考虑了制动踏板的空行程。因此,对于制动信号传感器的占空比和阶跃信号的标定是驾驶员意图识别的基础。
……………
 
第 3 章 EBS 的 ECU 硬件设计 .......23
3.1 硬件的总体设计......23
3.1.1 硬件的总体功能描述....23
3.1.2 微控制器的选型........24
3.2 最小系统电路的设计........25 
3.3 系统外围驱动电路的设计 ......... 28
3.3.1 ABS 电磁阀驱动电路 ......... 28
3.3.2 比例继动阀和桥控阀驱动电路 ....... 30
3.4 信号处理电路的设计 ....... 31
3.4.1 轮速传感器信号处理电路 ..... 31
3.4.2 制动信号处理电路 ..... 33
3.5 CAN 通信电路的设计........ 33
3.6 本章小结 ..... 35
第 4 章 EBS 的 ECU 软件设计....... 37
4.1 软件设计的总体方案 ....... 37
4.2 系统程序初始化模块 ....... 38
4.3 车辆状态估计模块 ......... 39
4.3.1 数据平滑处理 ......... 39
4.3.2 车速和减速度估计 ..... 40
4.3.3 整车质量估计 ......... 41
4.4 驾驶员制动意图识别模块 ......... 43
4.5 常规制动模块 ....... 45
4.5.1 减速度控制 ..... 45
4.5.2 制动力分配 ..... 46
4.6 紧急制动模块 ....... 48 
4.7 阀体控制模块........51
4.7.1 比例继动阀控制........52
4.7.2 桥控阀控制......52
4.7.3 ABS 电磁阀控制 ........53
4.8 CAN 通信模块 ........53
4.9 本章小结......54
第 5 章 EBS 硬件在环验证 .........55
5.1 硬件在环试验台的搭建......55
5.2 硬件在环试验结果与分析....61
5.3 本章小结......66
 
第 5 章 EBS 硬件在环验证
 
5.1 硬件在环试验台的搭建
硬件在环仿真试验台中,ECU 的控制、各个传感器的信号采集以及模型的运算必须同时进行,这就要求硬件在环仿真试验台具有良好的实时性。与其他硬件在环仿真试验台相比,XPC-Target 是 Mathswork 公司生产的实时仿真工具,它具有操作简单、成本低,兼容性好的优点,并且可以支持 Matlab/Simulink 软件编写的车辆动力学模型。XPC-Target 采用主机-目标机共同运行的模式,主机负责运行 Matlab/Simulink,目标机负责执行主机生成的代码,仿真结果的数据能够以 workspace 的形式存储在主机中,可以在后期的数据处理和曲线的绘制时方便的调用。EBS 硬件在环仿真试验台的总体框图如图 5.1 所示。硬件在环仿真试验台的硬件包括:基础台架、空气压缩机、储气筒、制动器、制动气室、压力传感器、制动信号传感器、比例继动阀、桥控阀、ABS 电磁阀、轮速模拟电机、轮速传感器、工控机、上位机电脑、主控 ECU 等。商用车 EBS 系统硬件在环仿真系统的实物图如图 5.2 所示。
……………
 
结论
 
汽车的制动系统是确保行驶过程中安全性的最重要的部件之一。为了改善车辆的制动性能,提高制动安全性,车辆的制动系统逐渐向电子化方向发展。商用车电子制动系统(Electronic Braking System, EBS)是近几年在制动防抱死系统上发展起来的,主要用于改善商用车的制动性能。EBS 具有多种功能,适用车型广泛,能够满足轻型公交、大型载货车、重型半挂车等车型的常规制动和紧急制动工况的要求。本文以 EBS 的控制器为研究对象,在课题组搭建的 17 自由度商用车动力学模型和硬件在环仿真试验台的基础上,重点进行了 EBS 控制器的开发、软件程序的设计和硬件在环仿真试验台的闭环试验。本文主要进行以下方面的工作:通过对 EBS 的结构分析和国内外研究现状的描述,结合整车性能的要求提出 EBS 系统的功能,以此作为硬件开发和软件设计的基础。对 EBS 的关键部件的响应时间、特性曲线进行测试,作为硬件的选取和软件控制程序设计的技术储备。
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参考文献(略)

 

优秀工程硕士专业论文篇五

 
1 绪论
 
1.1 引言
爆破技术作为社会主义现代化建设的一个重要方面,应用领域极其广泛,大到矿山开采、隧道开凿、水利建设,小到民房爆破、道路交通等,爆破技术在其中都扮演着一个及其重要的角色。为了更好的控制爆破的振动、噪音、冲击波,并且提高爆破的效率减少爆破成本等,微差爆破渐渐成为一种非常重要的爆破方式。微差爆破是指在爆破施工中采用一种特制的毫秒延期雷管,以毫秒级时差顺序起爆各组药包的爆破技术。在基础建设中,使用延期技术的点火方式来控制起爆先后顺序,为各种爆破技术的应用和发展提供了必要的技术条件[1]。伴随着科技进步的步伐不断扩大,工程师们对爆破精度的要求也随之增加,有了良好的精度才能将爆破的振动限制在一个可控范围之内,从而实现预期的爆破目的[2]。传统的延期雷管主要是由燃烧雷管内化学药剂的速度来控制延期时间,但是这种方法容易受温度、压强等外界条件的影响,延时的精度不能很好的控制,不能达到预想的爆破目的,所以电子延时技术逐渐成为一个实现高精度延时的途径。数码电子雷管是一种可以任意设定并准确实现延期发火时间的新型电雷管,是采用一个小型电路板取代普通雷管中的化学延期药与电点火元件[3],由于电子元件具有延时的准确性,这样就从根本上实现了高精度的要求,如图 1.1 为一个普通数码电子雷管的内部结构图。
………………
 
1.2 国内外研究现状
20 世纪 80 年代初,人们对电子雷管的研究渐渐展开[8], 80 年代中期,数码电子雷管处于产品研发与实验阶段。直到 90 年代电子雷管及起爆技术才有了快速的发展,技术日趋成熟,能够达到爆破工程使用标准。数码电子雷管一般分为三类[9] [10] [11]:一种是电起爆可编程电子雷管,延期的时间可以在爆破现场按照爆破员要求设定,如 Orica 公司生产的 I-KonTM 型电子雷管;第二种是电起爆非编程电子雷管,这种雷管是在工厂预先设定好固定延期的时间,如 AEL公司生产的 Eletrodet 电子雷管;第三种是非电起爆的非编程的电子雷管,可以使用导爆管或低能导爆索引发电子延期体再起爆,固定延期时间应在工厂预先设定,例如瑞典ExploDet 公司生产的电子雷管和美国 Ensign-Bickford 公司开发的 DIGIDETTM电子起爆系统等。数码电子雷管在爆破领域的应用结果表明,电子雷管有很高的延时精度,并且安全系数好;不仅能达到良好的破碎效果,而且能够明显降低爆破振动,降低爆破振动对于周围建筑的损害[12]。
……………
 
2 系统总体方案设计
 
2.1 系统总体结构
如图 2.1 所示为系统的总体结构图,本系统主要研究的是电源模块与集成电路模块。电源模块利用压电发电技术,采用一个小型的压电发电装置,在受到冲击时产生电量对储能电容充电,然后由这个电容对系统供电,通过采用无污染、易小型化的压电发电装置,避免了小体积雷管中电池的更换困难与使用寿命等一些问题;集成电路模块中,以一款非常小的单片机 PIC10F200 为核心,设计一个延时电路,并通过软件编程来实现延时的功能,可以实现高精度延时作用,在未来的民用爆破中有一定的应用价值。长期以来,电源往往是阻碍数码雷管发展的一个屏障,如何解决数码雷管的电源问题,将会大大促进数码雷管的发展。通常数码雷管的电源主要有两种方法,一种是外部供电,在爆破时,所有数码雷管均由电线直接为其进行供电,但是这种方式往往需要非常长的电线,其线路连接使会非常困难;另一种是自身的电池供电,这种方式使得数码雷管能够成为一个独立的个体,在一些特殊的数码雷管中,由于它的体积、使用期限等限制,没有合适的电池成为其电源,所以长时间以来工程师们一直在寻找一种新型的供电方式。
………………
 
2.2 系统工作原理
采用了一个小型压电悬臂梁发电结构,压电振子受到冲击开始来回地振动产生电能通过一个压电能量收集电路收集压电陶瓷振动产生的能量,以此作为数码电子雷管的工作电源。雷管的延期体部分是由一个小型的电子电路来完成。将用到的所有器件装入管壳内减少不必要的外加器件,减小了雷管的体积,同时也大大加强了雷管的安全性能,也扩大了此种雷管的应用范围。本系统中数码电子雷管工作之前,悬臂梁结构的压电陶瓷片旁边的前置电点火头中有电流流过,这个电流由外部系统提供,电点火头的瞬间导通会对压电陶瓷片产生一个冲击力,此冲击力比常见的小鞭炮的冲击力小一些,这个冲击力在本系统中为一个已知量,不在本文的考虑范围之内。压电振子受冲击后开始振动会产生电流,通过压电的能量收集电路,将这些电量储存到一个能量收集电容当中,此时这个储有电能的电容则充当一个电源对后续延时电路供电,延时电路部分由于有电能的供应开始工作,延时计时开始,当到达延时的时间时,延时电路会给可控硅门控制端一个高脉冲信号,触发可控硅导通,可控硅导通的瞬间,电点火头的桥丝上有电流流过,桥丝发热甚至熔断,触发引爆雷管。
……………
 
3 压电材料的能量收集......13
3.1 压电效应 ........ 13
3.1.1 压电振子的支撑方式.... 14
3.1.2 压电振子的激励方式.... 15
3.2 压电振子发电原理...... 16
3.3 压电能量收集电路...... 18
3.3.1 典型的能量收集电路.... 18
3.3.2 LTC3588-1 能量收集电路 ...... 19
3.4 本章小结........ 21
4 数码电子雷管延期电路的设计....22
4.1 LMC555 的延时电路 .... 22 
4.2 PIC10F200 单片机的延时电路 ....... 25
4.2.1 PIC10F200 系列单片机 ....... 26
4.2.2 延时电路硬件设计..... 28
4.2.3 软件的设计..... 32
4.3 本章小结........ 37
5 系统调试与测试....38
5.1 压电能量收集实验...... 38
5.1.1 传统能量收集电路实验........ 39
5.1.2 LTC3588-1 能量收集电路实验 ........ 42
5.2 延时电路模块实验...... 
.2.1 LMC555 的延时电路实验 ...... 44
5.2.2 PIC10F200 延时电路实验 ..... 45
5.3 功耗测试 ........ 50
5.4 等间隔微差延时实验.... 51
 
5 系统调试与测试
 
5.1 压电能量收集实验
本课题所研究的数码电子雷管的延期技术主要包括两大模块:系统电源模块与延期电路模块。在第三章中主要分析了本系统电源模块的组成,其中涉及压电振子的支撑与激励方式、能量收集电路的组成及工作原理,在此基础上需要对压电能量收集的效率进行实验,利用储能电容对压电振动所产生的电能进行存储。第四章对系统的延期电路进行了详细的分析,设计了两种不同思路的延时电路,分析了各自电路的延时原理,并在理论上分析了如何计算各自的延时时间,应该对其延时的精度进行实际的测试,通过实验结果验证延时的准确性,从而验证延时电路实现数码雷管微差爆破的可行性。最后进行功耗的测试,利用压电能量收集电路将压电振子产生能量存储到电容中,再用此电容对延时电路的供电,通过测试得到系统的工作时间。在 3.1.1 小节中介绍了四种支撑方式,为了测验哪种支撑方式更适合进行发电,分别进行了能量采集实验,对相同压电元件在各支撑方式下的发电性能进行了实际的测试。用鞭炮的爆炸冲击波,冲击不同支撑方式的压电陶瓷片,后续使用一个 1uf 的电容对能量进行收集,分别采用以上这四种支撑方式,如表 5.1 为鞭炮冲击压电片后,对 1uf电容的最大的充电电压值。
………………
 
结论
 
随着科技的进步,在民用爆破领域,数码雷管的地位越来越高,对其精度的要求也越来越高,通过数码电子雷管实现微差爆破,能够准确的实现相邻雷管以预定时间的延时起爆,对爆破的效果有着极其重要的意义。在此应用背景条件下,针对一些数码雷管体积限制,分别对数码雷管的供电模块与延期模块进行了详细的研究,深入分析了悬臂梁的压电发电装置的发电性能;设计了两种不同思路的小型延期电路,并分别对其延时的精度进行了测试与分析。本文主要完成以下工作:通过查阅相关资料,完成了数码电子雷管的总体方案设计。根据现阶段数码雷管电源模块存在的问题,提出了一种压电能量收集装置代替数码雷管电源的方案。分析了压电效应和压电发电机理,通过具体实验分析了压电振子的几种支撑方式的优劣,对压电陶瓷选择悬臂梁的支撑方式,设计了两种不同的压电能量收集电路来对压电能量进行存储,对压电能量收集的效率进行了实验。根据两种数码电子雷管延期电路思路,设计了两种小型延时电路,分别是基于LMC555 定时器的延时电路和基于 PIC10F200 单片机的延时电路。分析了它们延时的工作原理,同时也对延时精度进行了实际的测量。通过实验可以得出:LMC555 的延时电路在 10ms 到 100ms 的延时精度比较高,但仍存在比较大的误差;PIC10F200 通过软件编程可以实现 10 秒以上以 1ms 为间隔的任意时间的高精度延时。
……………
参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇六

 
第一章绪论
 
1.1课题研究背景及意义
无线通信利用在自由空间中传播的电磁波实现信息的传输。其原理在于利用调制将经过编码后的信息加载于无线电波上,电磁波携带了调制信息,再经过解调从电磁波中恢复信息,就达到了信息传递的目的。无线通信技术首次实现于1906年,范信达(Reginald Fessenden)在美国采用外差法实现了历史上的无线电广播。无线通信技术首先被军队和航运公司使用,随后经历了快速地商业化,出现了众多的无线通信技术,比如商业广播服务、移动电话、GPS、Zigbee、UWB、WLAN和WPAN。随着当前无线通信频谱资源越来越紧张,同时数据传输速率要求越来越高,60GHz短距离无线通信技术受到学术界和工业界越来越多的关注['气60GHz短距离无线通信技术的主要应用对象是消费类电子产品,使个人电脑与数字家电设备间能够实现数Gbps的超高速无线传输。60GHz短距离无线通信技术成为未来无线通信技术中最具潜力的技术之一,其通信协议标准化进程取得显著进展,同时伴随着芯片加工工艺的改进和低成本集成技术的应用,60GHz芯片技术也不断得到完善。毫米波技术作为无线通信技术的一种,其频谱范围包括30GHz?300GHz这一稱段,波长为1毫米到10毫米。60GHz短距离无线通信技术使用的频段在60GHz附近,波长为5毫米左右,是典型的毫米波通信技术,其通信鹿离通常在1-l0m的范围内。60GHz频段与较低频段的电磁波相比,有以下的特点:(1)可利用的频谱范围宽,数据传输速率高,60GHz的最高原始数据传输速率达到25000Mbps,而802.1 In标准和UWB只能分别实现600Mbps和480Mbps的传输速度;(2)天线方向性好,利于空分复用;(3)元件尺寸小,利于系统集成[3,4]。
……………
 
1.2 60GHz无线通信的发展现状
随着60GHz频段频谱资源的幵放,工业界和学术界掀起了对60GHz短距离无线通信技术的研究热潮。随着无线通信技术的迅猛发展以及人们对高速高质量无线通信服务的需求,目前主要的无线通信技术如超宽带UWB和IEEE 802.1 In最高只能提供数百Mbps的数据传输速率,已经不能满足人们对无线通信技术的需求。加之无线通信的低频段比如2.4GHzISM频段已特别拥挤,这在根本上限制了低频段新通信技术的发展。60GHz毫米波通信频段上因其巨大的免授权带宽资源,可支持数Gbps的数据速率,受到全球范围内广泛关注。国际上的标准化组织已经着手大力发展60GHz毫米波无线通信的标准,学术界和工业界的研究人员也已经越来越关注起60GHz毫米波无线通信技术的应用。近几年来,随着半导体技术和工艺的快速发展,研究人员们正在不断追求更高频率和集成性能更好价格更低廉的芯片,在这种大背景下,60GHz毫米波无线通信的大规模应用己经成为可能。随着硬件技术一起发展的是60GHz毫米波无线通信技术中协议和标准的制定,物理层和MAC层中的各项关键技术也在不2断发展、日益成熟,各种基于60GHz毫米波无线通信技术的应用也在不断涌现。因此,对60GHz通信技术中的各种技术进行研究,对于60GHz技术的发展以及各种产品的早日实现具有重大的意义。
………
 
第二章调制分集与60GHz系统相关技术
 
2.1调制分集技术的基本原理
衰落信道下不断增加的传输数据要求使得具有较高频谱利用率的高阶调制受到越来越多的关注。这些高频谱利用率的调制方式必须具有良好的纠错性能,占用较大的带宽,然而调制分集技术却能避免上述问题,它能在不增加占用带宽的基础上,通过增加调制分集数,提高系统在衰落信道中的功能。所谓调制分集数是指星座图中任意两个调制信号对应码组之间汉明距离的最小值。调制分集技术与时间分集、空间分集以及频率分集技术是不同的技术,实现调制分集的关键是对星座图进行旋转,以此来增加任意两个星座点之间对应码组汉明距离的最小值。调制分集技术即信号空间分集(Signal Space Diversity),在衰落信道中,信号空间分集即通过旋转星座图和2路(正交分量)交织的方式,将传输的数据扩散分布到不同的分量上,使不同分量的数据在各自信道上独立衰落,进而获得信号空间分集的优势。通过旋转角度的选取,可以获得性能的最佳提升。在最佳分集的情况下,错误概率会随着平均信噪比的增加而呈指数下降。信号空间分集的两个关键部分是星座图的旋转和0路交织。星座图的旋转即对普通调制的星座点符号经过一定角度的旋转映射为新的星座点符号,即将原来串行的已调制星座点符号划分为串行的iV维向量,再将这个向量乘以iV X AT维矩阵G,得到一个新的串行的AT维向量,然后再将iV维向量还原成一维的已调星座点符号。
………………
 
2.2 OFDM 技术
人们对高速无线通信服务的应用需求越来越大,而无线信道的频谱资源却是有限的,因此要求更有效的利用频带,多载波传输系统能够更加有效利用带宽。多载波传输系统已经广泛应用于有线通信中,并且也是未来无线通信的候选方案,已经成为当代通信技术发展的重要一环,它在提高通信系统传输速率、改善频带利用效率和抗多径干扰能力等方面发挥了重要的作用。在这些多载波通信传输系统中,正交频分复用技术(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)因其优越的数字化技术(可以用FFT实现)、较高的频谱利用率、通过频域良好的抗频率选择性衰落性能以及其高信息传输速率,成为未来移动通信的主流技术,并且已经成功地应用于无线局域网(Wireless Local Area Network,WLAN)、数字卫星广播(Digital Video Broadcasting  Satellite-Second Generation, DVB-S2)、数字音频广播(Digital Audio Broadcasting, DAB) 等无线通信系统中。OFDM具有良好抗频率选择性衰落及较高的频谱利用率,并且可以很好的多天线技术等结合起来,使得OFDM使用越来越广泛。
……………
 
第三章60GHz通信系统干扰分析............ 21
3.1 60GHz系统与周围空间60GHz频段业务............ 21
3.1.1 60GHz电磁波在空间传播功率衰落............ 21
3.1.2 对无线电定位业务干扰分析............ 22
3.1.3 对卫星地球探测业务的干扰分析............23
3.1.4 对射电天文业务的干扰分析............ 24
3.2共道干扰对系统性能的影响............ 25
3.2.1 60GHz通信系统模型............25
3.2.2共道干扰对系统的干扰分析............ 30
3.3 本章小结 ............31
第四章采用调制分集技术的干扰抑制方案............ 33
4.1调制分集技术对系统抗干扰性能的改善............ 33
4.2调制分集技术最优旋转矩阵的选取............ 35
4.3采用调制分集技术的抑制干扰方案............ 38
4.3.1实现过程 ............39
4.3.2仿真结果与分析............ 40
4.4 本章小结............44
第五章60GHz短距离无线通信系统总结与展望............ 45
 
第四章采用调制分集技术的干扰抑制方案
 
4.1调制分集技术对系统抗干扰性能的改善
通过本部分的理论推导分析,本部分得出结论,当调制分集数很大的时候,多维高阶调制在瑞丽衰落信道下性能接近于在高斯白噪声下性能。这为本文将调制分集技术引入编码调制系统以此来抑制干扰做了理论基础。本部分将调制分集技术引入3.2节的60GHz通信系统模型,通过寻找星座图的最佳旋转角度以抑制60GHz短距离无线通信系统的干扰。系统的仿真参数如表4-1所示。发送端首先进行信源编码以提高通信系统的有效性。然后系统进行伪随机比特交织,增加码字间汉明距离,提高系统在衰落信道中的性能。随后系统进行调制分集,对星座图进行旋转,然后进行Q路交织,使调制符号的同相分量与正交分量相互独立,从而在衰落信道中能够独立衰落。随后进行OFDM的时频资源分配,至此信号通过发送端的天线发送出去。在接收端,对接收到的符号进行Q路解交织,即将原来同属于一个调制符号的同相分量与正交分量进行还原组合,随后进行旋转解调与解比特交织,最后进行译码。
………………
 
结论
 
在分析干扰的基础上,本文提出了在编码调制系统中引入调制分集技术以抑制共道干扰的干扰抑制方案。本文对调制分集技术对系统性能的影响做了理论分析,并在理论上推导了旋转矩阵的选取标准,最后本文通过Matlab仿真了采用调制分集技术前后系统误码率的变化,证明了釆用调制分集技术对于系统间共道干扰的抑制作用,系统性能提升ldb左右。本文通过将调制分集技术引入60GHz短距离无线通信系统的编码调制系统来提高系统的抗干扰性能,通过计算机搜索旋转角度,来找到最佳的星座图旋转角度。仿真结果验证了新的调制方案一定程度上抑制了干扰,系统性能提升了约ldb。本文分析了 60GHz通信系统对60GHz频段其他无线电业务的干扰,得出了其在实际环境中不可能对60GHz频段其他无线电业务产生干扰的结论。本文针对共道干扰对系统性能(即误码率)的影响做了定量分析,并提出了采用调制分集技术的共道干扰抑制方案。通过比较釆取调制分集技术前后系统误码率的变化,证明了采用调制分集技术对于系统间的共道干扰具有一定抑制作用。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇七

 
第1章绪 论
 
1.1课题研究的背景和意义
以前,在Internet的繁荣时期,基于网络的IP电话(VoIP⑴)在各种利益的驱动下出现了,从此打破了电信运营商对话音服务的垄断,极大的降低了电话通话的成本。但是IP电话依赖于有线网络,这就限制了它的应用范围,无法应用到移动领域。如今,移动网络己经开始慢慢代替原来的有线网络,3G、4G移动网络技术正在进入一个前所未有的繁荣时期。新型的移动网络提供了比以前2G网络宽的多的网络带宽,并且将网络的资费降到了 一个大众可以接受的水平,这就为通过移动网络传输数据量很大的多媒体数据提供了可能。同时,移动互联网智能终端设备在近几年出现了惊人的发展,Google和苹果两家巨头公司分别携Android和IOS操作系统不断推动着移动互联网的发展,数以万计的应用被开发出来满足移动用户的需要,移动互联网大有颠覆传统互联网的趋势。在这样的时代背景下,如果能将昔日的VoIP技术在移动终端上实现,依托无处不在的移动网络,借助优秀的语音编解码技术和实时传输技术,移动终端上的IP电话将脱离传统有线网络的束缚,再一次打破移动运营商对话音服务的垄断,为人们提供便捷、廉价的语音通信服务。
……………
 
1.2国内外研究现状及趋势
 
1.2.1语音编码简介
为了降低语音的比特率,语音编码算法一般采用两种方法一一无损编码和有损编码[5]。无损编码针对语音信号建立模型,利用模型中的参量来表示原始语音信号,通过参量编码的方式消除语音信号内在的冗余,从而达到降低语音信号比特率的目的[6]。有损编码则是采用在量化过程中降低量化精度的方法来降低比特率。有损编码会引起语音失真,因为量化而导致的精度损失称为量化噪声[7]。通常来讲无损编码不会引起语音失真,但也存在语音模型不能精确重构语音信号的情况,这种编码器会由于模型失真而受到损害,在语音的编码文献中,由模型引起的失真通常也包括在“量化噪声”中,这就是广泛意义上的量化噪声。在语音编码中,对于失真的定义有很重要的意义。在某些应用中主要是使重构语音自然,而在另外的一些应用时要求原始语音和重构语音在理解上有最大的相似性。语音压缩编码,按编码后传输所需的速率来分,可以分为高速率(32kb/s以上)、中高速率(16?32kb/s)、中速率(4.8?16kb/s)、低速率(1.2~4.8kb/s)和极低速率(1.2kb/s以下)五大类。按传统的概念可分为波形编码、参数编码(声码器)和混合编码三大类。波形编码以尽力恢复原始语音信号波形为原则,编码器压缩后的语音信号波形力求最接近原始语音信号波形,解码器再将压缩后的语音信号尽力恢复成原始语音信号。波形编码的优点是音质好,不易受噪声干扰,缺点是编码后语音信号的比特率较高,达到16~64kb/s。参数编码则是利用不同语音信号的特性分别对它们进行建模,编码器用模型参数代替原始语音信号,并对参数进行编码,解码器利用这些编码的参数和对应的语音信号模型还原出原始语音。参数编码的优点是编码后语音信号的比特率低,一般都在2.4kb/s以下,缺点是音质较差,易受噪声干扰。混合编码结合了波形编码和参数编码的优缺点,它同样对语音信号建模,但编码器不仅对模型参数进行编码,也对波形进行编码,解码器同时利用参数和波形恢复原始语音信号。这样,混合编码的音质和抗噪声性能介于波形编码和参数编码之间,编码后语音信号的比特率也居于中间,一般在2.4-16kb/s之间。
……………
 
第2章实时语音通信相关技术
 
2.1语音编码技术
G711[2g]又叫脉冲编码调制(PCM),是应用最早和最广泛的语音编码技术。在很长的一段时间里,例如从20世纪50年代末至80年代初的几十年时间里,PCM—直在语音编码中占据统治地位,对于通信的数字化起过极为重要的推动作用。PCM的基本原理和工作过程可以用图2-1表示。在编码端,输入模拟信号经过取样、量化和编码,实现模/数转换,变换成为数字信号;到了译码端,再将接收到的数字信号通过译码、低通平滑滤波实现数/模转换,恢复为模拟信号[21]。A律和P律PCM编码又分别被称为13折线编码和15折线编码,它们通过非均勾量化提高了小信号的量化信噪比。图2-2是13折线编码的示意图,在该直角坐标系中,轴表示输入信号,轴表示输出信号,输入信号和输出信号都是归一化的。X轴区间(0,1)被分成不均勾的8段,从第1段到第8段的长度分别为1/128、1/128> 1/64、1/32、1/16、1/8、1/4和1/2,每一段再在分成均勾的16份,每一份都代表一个量化级别。轴区间(0,1)被分成均勾的8段,每一段再分成均勾的16份,每一份都代表一个量化级别。由此可见,13折线编码对小信号的量化级别达到1/2048,而对大信号的量化级别只有1/32,因为人耳对小信号更为敏感,这样的编码方式能够以最小的音质损失代价降低编码速率。
………………
 
2.2多媒体通信技术
 
2.2.1实时传输协议
如今的Internet连接着世界上不计其数的计算机和只能设备,TCP/IP协议是Internet最基本的协议,也是最核心的协议,它定义了电子设备如何接入Internet以及它们之间传输数据的标准。TCP/IP协议规定数据在Internet上采用分组交换而不是电路交换,这极大的提高了网络的使用效率,从而将其费用降低到一个大众可以接受的水平,并最终促成了今天Internet的普及。但同样是因为分组交换,数据在Internet在传输存在延时、抖动、丢包、乱序等问题,这使得Internet天生不适合实时数据的传输,特别是数据量很大的数据,如视频和音频。为了解决Internet不能很好的传输实时数据的问题,IETF的多媒体传输工作小组1996年在RFC 1889中公布RTP协议[29](实时传输协议),并在后在的RFC3550中进行了更新。RTP协议详细说明了在互联网上传递音频和视频的标准数据包格式。
……………………
 
第3章Android实时语音通信系统........... 18
3.1 语音通信系统 ...........18
3.2整体方案介绍...........20
3.3移动终端 ...........21
3.4 信令通信模块的设计........... 23
3.4.1 SIP会话组成 ...........23
3.4.2 SIP 消息 ...........24
3.5 语音压缩算法选择........... 2
3.6数据传输协议选择........... 29
3.7 本章小结........... 32
第4章Android实时语音通信系统语音模块........... 33
4.1 釆集与播放模块........... 34
4.2賴与解码模块 ...........43
4.2.1 G.711 编解码........... 43
4.2.2 G729 编解码........... 44
4.3 发送与接收模块........... 46
4.3.1 Jlibrtp 库简介........... 46
4.3.2基于Jlibrtp的KTP发送与接收实现........... 46
4.4 本章小结........... 48
第5章G729算法在Android平台上实现的优化........... 49
5.1 G729实现库优化........... 49
5.2 G729搜索步长优化........... 53
5.3 本章小结 ...........58
 
第5章G.729算法在Android平台上实现的优化
 
5.1 G.729实现库优化
类似于平台的JVM虚拟机,Android系统釆用Dalvik虚拟机,以此屏蔽具体硬件平台的相关信息。在编译Android程序时,编译器只需生成Dalvik虚拟机上运行的目标代码(dex格式),程序运行时,Dalvik虚拟机再将dex格式的目标代码解释成具体平台上的机器指令执行。使用Dalvik虚拟机的好处显而易见,第一点是平台无关性,Android程序的编译无需考虑具体的运行平台,真正做到“一次编译,到处运行”,第二点是Android系统允许运行多个Dalvik同时运行,并且每一个Dalvik应用作为一个独立的Linux进程执行,从而防止在虚拟机崩馈的时候所有的应用程序都被关闭。但是Dalvik虚拟机也有它的缺点,因为在Android程序的运行需要经过Dalvik虚拟机解释这一中间环节,所以同样功能的Android程序的C程序,C程序的效率将高于Android程序。如果可以通过C语言在Android平台上实现G729算法,就可以有效改善因Java语言自己局限导致的低效率。从Android系统的系统框架可以看出,Android底层所釆用的是Linux的内核,而Linux是基于C实现的,这就为G729算法的C库移植提供了理论依据。其实,Google在2011年就发布了 NDK,NDK是一个工具集,它集成了 Android的交叉编译环境,并提供了一套比较方便的Makefile。通过NDK,开发者可以快速将C/C++代码编译成能在Android调用的so动态库文件[38]。
………………
 
结论
 
本文分析了目前国内外语音编码技术的发现现状,重点研究了 G711和G729两种语音编码标准,并结合多媒体实时传输、信令控制等技术,利用3G或WIFI网络作为传输媒介,设计实现了一个基于Android智能终端的实时语音通信系统。该语音通信系统利用的是移动数据网络而非移动运营商的专用话音网络,因此只需支付网络使用的资费,它相比于传统的EP电话,真正脱离了有线网络的束缚,是一个可代替传统电话通信的方便、廉价的解决方案。本文的主要工作总结如下:实时语音通信系统的需求分析及系统设计。分析了一个实时语音通信系统需要实现的功能,根据需求分析分别选择G711和G729作为WIFI和3G网络环境下的语音编码标准,选择RTP协议作为语音流实时传输的载体,选择SIP协议作为模拟传统电话系统中呼叫、应答和挂断动作的信令控制协议。在Android系统上利用以上这些技术实现实时语音通信系统的功能。语音模块的实现。详细介绍了 Android音频系统的组件和构架,重点分析了用于音频录制的AudioRecord类和用于音频回放的Audio Track类。利用AudioRecord类和AudioTrack类提供的系统函数实现了语音的录制和播放,利用G711和G729库函数实现了语音的编解码,利用Jlibrtp实现了语音数据的实时传输。G729算法优化。提出了两种优化G729算法的方法。第一种,利用NDK将G729的C语言库移植到Android平台,利用C语言的高效率提高G729算法执行的效率。第二种,对G729的搜索步长进行优化,降低算法复杂度和运算量。在优化完成后,通过测试对比优化前后算法对CPU资源的占用率。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇八

 
第1章绪论
 
1.1研究课题背景意义
目前GSM-R主要是针对自身网元备份的方式进行可靠性的提升,比如对BSS,MSC,HLR等的备份,由于MSC是GSM-R系统的“中枢神经”,所以大部分对GSM-R的备份是针对MSC的备份。但随着铁路运输业务的不断发展,铁路专网通信的稳定可靠、沿途高质量的无线覆盖、高速运行中的较好系统性能,可扩展与可演进性以及更高的生产通信需求和旅客的通信需求等有更高的要求。面对未来发展趋势,GSM-R系统已在很多方面显示出诸多的局限性。但GSM-R直接演进到LTE-R还有一个阶段,铁路列车控制的通信系统与目前的公众网相比,在业务的种类、质量和系统稳定性、可靠性等方面都有较大的差异性。比如,铁路专网的列车控制业务要求网络“一直在线”,而目前的公众移动网却未有这么高的可靠性要求,从现状来看,公众移动通信网在高铁上的主要工作是提供旅客服务业务,目前还不能像铁路专网一样保证高可靠性、高移动性的业务服务能力。从未来的发展来看,公众移动通信网络和铁路专网应该是各司其职、长期并存,前者用于公众旅客业务服务,后者用于列车安全管理。目前最合理的是研究GSM-R与LTE共用的阶段,所以本课题主要研究LTE系统在铁路应急通信中的应用,当GSM-R系统出现异常情况时能切换至LTE系统上实现相应的行车调度功能,从而保证铁路运营的可靠性。
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1.2国内外研究现状
现如今,国内外商用的比较火热的便是3G通信技术,但业界普遍认为3G目前还不是一个成熟的商用通信系统,且规范中还未考虑铁路特色应用,达不到铁路的安全可靠要求。UIC也已经明确表示目前的3G技术不适用于铁路。因此,GSM-R不会过渡到3G,而是直接过渡到“准4G”的LTE-R,但这个阶段需要考虑的问题还很多,GSM-R的过渡也是一个循序渐进的过程。业界也在考虑如何在高铁环境下加强行车安全调度,在GSM-R故障时能有效的进行辅助,文献[1]中指出北斗卫星通信的加入,可以对陆地通信系统进行一些补充,尤其是当地面通信系统发生事故、无法有效运行时,通过卫星导航进行行车调度可能成为有效的补充手段。不过短期内北斗导航系统的商用化还是个大问题。文献[2]中华为成功将分布式基站平台引入到GSM-R系统中,从核心网到接入网,华为通过设备层的冗余设计、网络层的叠加覆盖和运维层的多种机制,实现端到端GSM-R高可靠性冗余备份,但是从网元的改造可以看出,针对的是主副GSM网络进行备份、应急,查看的其他很多文献也大多基于的是两个GSM网络进行的备份。文献[3]为保证多模终端在不同网络制式下进行滞留,获得相应的网络服务,一个重要方法是小区重选,THRESH—E-UTRAN—high为GSM重选到TD-LTE的门限值,Snonintrasearch为TD-LTE服务小区跨系统重选的测量门限,所以要实现GSM-R和LTE之间的转换,要考虑相应的门限参数配置。专利[4]所述的是当MME接受相关业务请求消息后,根据其中携带的电路域业务请求判断需要切换到GSM网络时,从E-UTRA移动命令消息中携带GSM目标小区信息,但并没有提到如何从GSM切换到LTE网络。专利[5]在SAE/LTE网络的用户面增加一个具有移动交换中心(MSC)功能节点的eMSC,进行语音业务用户设备UE从SAE/LTE网络切换到2G网络的电路交换域CS,演进交换中心eMSC保存所述UE在SAE/LTE网络分组交换PS域的上下文,何对于反向2G切换到LTE网络的交互需要进行更深入的分析和研究。通过大量文献可以看出,大部分的研究侧重于LTE在语音方面电路域回退到GSM上,但对于本课题研究的GSM-R与LTE备份以及GSM-R故障时切换到LTE的研究很少,这就需要本次课题进行相关领域的深入及分析。
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第2章高速铁路无线应急通信中的关键技术研究
 
2.1 GSM-R通信系统结构和业务
随着我国高速铁路和客运专线的不断发展,对铁路无线通信系统提出了更高的挑战,不仅要更大程度上的保证铁路的安全运营,而且要使在网络覆盖区内的用户能有效方便的得到相应的通信服务。GSM-R系统是在GSM蜂窝系统基础上为满足铁路应用而增加了调度通信功能和适应快速移动而开发的数字移动铁路通信系统。由于其是在GSM平台上进行改进的,在加入铁路专属功能时不需要对系统进行大规模变动,价格成本低廉,通信性能可以得到较高保证,所以目前GSM-R在全球的使用率较高,接下来将对GSM-R的网络结构以及特定业务和功能进行介绍。基站子系统(BSS)是由若干个基站收发机(BTS)和一个基站控制器(BSC)构成,两者之间通过Abis接口相连,BTS通过Um无线接口与在网络覆盖范围内的移动终端进行数据连接通信,管理空中接口。BSC作为控制单元,管理MSC和BTS的数据流。BSC通过TRAU进行速率转换通过A接口与网络子系统(NSS)相连。网络子系统(NSS)包括移动交换中心(MSC)、组呼寄存器(GCR)、设备识别寄存器(EIR)、归属位置寄存器(HLR)和拜访位置寄存器(VLR)。其核心功能块为移动交换中心(MSC),它管理在MSC区内用户的移动性如位置登记、更新功能,越区切换,以及对无线资源进行相应的管理,另外重要的特点是能够建立业务信道与其他网络进行信令信息的交互。
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2.2现有的铁路通信冗余备份技术
随着中国高速铁路的不断发展,铁路通信的安全性得到更高的重视。铁路沿线的建设环境复杂多变,当出现重大灾难情况时,如地震、火灾、洪水、泥石流、雷电等,GSM-R的故障可能会导致大范围的业务中断,严重影响沿线铁路的运营安全。因此,GSM-R需要具有冗余备份的容灾能力,以确保铁路应急通信的安全性和可靠性。而在GSM-R网络中,列车的快速移动的特点使得MSC (移动交换中心)和基站子系统(BSS)接入十分频繁,移动交换中心在GSM-R网络中具有核心地位,保证了语音调度通信以及列控安全数据的有效传输,而作为终端的无线接入端口的基站子系统,每时每刻保证无线接入服务给用户,这两者作为GSM-R的主体在铁路长途链路中一若出现故障,所带来的影响必定是巨大的,况且铁路沿线路况、天气复杂多变,设备发生故障的概率也不可避免的增大错误未找到引用源。
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第3章 LTE系统在高速铁路应急通信........... 16
3.1传统的铁路应急通信模型.......... 16
3.1.1业务模型 ..........16
3.1.2网络布局.......... 17
3.2应急通信处理流程.......... 18
3.3公网辅助的应急通信终端设计.......... 20
3.4公网辅助的铁路应急通信.......... 21
3.4.1应急通信下移动信息的备份.......... 2
3.4.2公网辅助下的铁路应急通信.......... 25
3. 5 本章小结.......... 29
第4章高铁LTE系统关键技术适应性..........31
4.1 GUI的界面设计 ..........32
4.2高铁LTE系统仿真建模 ..........33
4.2.1关键技术适应性仿真评估.......... 33
4.2.2关键技术仿真评估指标.......... 34
4.2.3系统级仿真建模 ..........34
4.3综合仿真评估平台的建立.......... 36
4.3.1高铁车载中继技术仿真评估.......... 37
4.3.2基于CoMP的切换技术仿真评估.......... 40
4.3.3高铁MIM0技术的仿真评估.......... 43
4.4本章小结 ..........46
 
第4章高铁LTE系统关键技术适应性仿真评估研究
 
列车速度的提升为人们的生活带来了极大的便利,但同时也对高铁通信网络的安全性和可靠性产生了严重的影响。高速移动一方面导致了越区切换的次数多、时延大、成功率低,使得系统的可靠性得不到保障,另一方面,也导致了信道呈现快衰落特性,使得系统的性能极不稳定。近两年,研究高铁场景下的切换性能和系统容量的文章层出不穷,所采用的关键技术都各具特色,包括基于CoMP的切换、高铁车载中继、高铁MIMO等,而且都声称能很好地提升系统性能。但是,仔细研究就会发现,各种方案所使用的仿真平台各不相同、仿真场景和参数也有很大出入、仿真方法也差异明显,且大多仿真算法提出者也都只将该算法与传统方案进行比较。由于没有一个统一的仿真平台,因此很难实现各算法之间的横向比较,从而导致了算法性能评估的困难。在这样的背景下,构造一个高铁场景下的综合仿真评估平台,使其实现对各种研究方案的综合评估和验证,显得尤为重要。本文将运用MATLAB的GUIDE的仿真环境进行仿真评估平台的建立,主要是针对高速移动场景下切换技术和高速移动传输技术两个大方面对平台进行建立。
………………
 
结 论
 
本文在高速铁路无线通信需求下,对于铁路无线通信系统进行深入研究,首先分析出如今的高速铁路应急通信系统在通信行业追求高速大容量的大背景中发展已略显疲态,面对未来的发展趋势,GSM-R系统已在很多方面显示出诸多的局限性,未来GSM-R将向LTE平滑迁移,最终成功演进到LTE-R。本文一个研究内容主要是基于高速铁路通信复杂的环境基础,结合铁路应急通信技术展开的深入研究,提出了一种运用公网LTE作为GSM-R崩溃时的接管网络辅助铁路应急通信的方案,从而确保铁路通信的可靠性。另一方面由于近两年,研究高速铁路场景下的切换性能和系统容量的关键技术都各具特色,而且都声称能很好地提升系统性能。但是,仔细研究就会发现,各种方案所使用的仿真平台各不相同、仿真场景和参数也有很大出入、仿真方法也差异明显,且大多仿真算法提出者也都只将该算法与传统方案进行比较。针对这一问题,本文另一贡献点,就是在GUI的环境下,针对高速移动场景下高可靠切换技术和高速移动大容量传输技术两个大方面建立了一个统一的仿真评估平台,用户可以根据自己的需求自行设定参数和仿真模式,从而实现LTE关键技术的仿真、分析,以达到技术有效性、先进性与实用性验证的目的。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇九

 
第一章绪论
 
1.1研究背景
物联网简单来说就是“物物相连”,其概念可以如图1-1中充分表示,它包含三个维度的连接,即任何时间、任何地点、任意物体之间的连接⑴。物联网给未来通信的发展带来了新的广阔的市场,是在计算机、互联网与移动通信网之后的一次信息产业高峰。M2M作为物联网的一个重要分支,作为物联网现今最普遍与最广泛的应用,它还是物联网的主要表现形式与关键实体。在一些科技发达国家如美国、欧洲、日本等,M2M发展已经有较大规模,而在我国,M2M目前正处于高速发展阶段。以中国移动为例,仅2011年7月,M2M终端较上月净增35.7万台,其M2M终端总数目已经超过1100万台,业务主要集中在电力、交通和金融行业[2]。M2M因此得到了各国政府与各大规范组织的密切关注,主要研究组织包括IEEE、ETSI、3GPP/3GPP2、CCSA等[3](如下图1-2所示)。IEEE802.16中,与M2M相关的标准工作交付给802.16p工作组。工作重心是增强802.16网络,使之能够支持大量的M2M应用,这些通信是自发的且需要大范围的无线覆盖。802.16P需要支持的特性包括:低功率消耗,大量设备,少而突发式的传输,设备维护、检测和上报。 ETSIETSI (European Telecommunications Standards Institute,欧洲电信标准协会)是国际上较早系统开展M2M相关研究的标准化组织,从物联网业务入手进行研究,目前已经完成了对物联网接口和过程、体系架构、业务需求的分析与定义。ETSI TC M2M并不深入关注接入和网络传输技术,而是将重点放在了业务和中间层技术。M2M业务拥有三个实体,具体包括1M2M业务平台,M2M网关,M2M终端,相应的M2M业务也是在这些实体上展开。迄今为止,ETSI TC M2M涵盖了 10个工作组,而三个重点工作组分为M2M功能架构,M2M业务要求,智能测量用例,这三组也取得了较大的工作突破[4][5]。
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1.2主要研究内容
随着物联网产业的进一步发展,物联网与无线通信网的融合已成为一种必然趋势。无线通信需要提供高速高质和高量的业务,导致移动设备(比如手机用户)能量的损耗异常迅速,加上仅有的无线资源,蜂窝系统的容量也大打折扣,资源的利用率情况不容乐观。而D2D通信技术的快速发展使得其成为了无线短距离直接通信的热门,它不仅可以降低基站的负担,并且机器之间可以在许可的频谱范围内进行高速快捷的直接通信,缓解网络压力,同时D2D系统可以节省约一半的频谱资源,提高无线频谱资源的使用率。本论文以D2D通信系统为研究对象,在熟悉无线通信发展的基础上,深入对蜂窝控制下D2D通信系统中的部分关键技术进行了主要分析研究,提出一种综合的资源优化方案来进一步提升资源的利用率,并给出相应的优化方案模型和算法等,还会给出优化方案的模拟仿真结果。
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第二章物联网与M2M概述
 
2.1物联网
物联网的概念最初是在1999年提出的,那个时候人们给物联网取了一个简单的的英文名:Internet of Things (IOT),也有人称其为Web of Things。通俗一点来理解简可以认为“物联网就是物物相连的互联网”(如图2-1 )。正式提出了“物联网”的概念是在2005年突尼斯举行的信息社会世界峰会(WSIS)上,在国际电信联盟(ITU)发布的《ITU互联网报告2005:物联网》的报告中。尽管目前不同组织对物联网的定义不尽相同,例如2008年5月,欧洲智能系统集成技术平台(EPoSS)《Internet of Things in 2020》中对其定义是具有标识、虚拟个性的物体/对象所组成的网络,这些标识和个性运行在智能空间,使用智慧的接口与用户、社会和环境的上下文进行连接和通信;而在2009年9月欧盟第七框架RFID和互联网项目组报告中指出物联网是未来网络的整合部分,它是以标准、互通的通信协议为基础,具有自我配置能力的全球性动网络设施。在这个网络中,所有实质和虚拟的物品都有特定的编码和物理特性,通过智能界面无缝链接,实现信息共享。
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2.2物联网和M2M的联系
M2M是物联网的联系一句话概括来说就是:它是物联网前期的主要应用实体。M2M中的M既可以指人(Man)又可以指机器(Machine),从广义的角度来理解,M2M的延伸便是物联网。从狭义的角度进行讨论,M2M具体指Machineto Machine,就是指机器对机器的互联通信。本文在之后讨论的M2M都是指狭义的M2M,并且不再对M2M和物联网做具体的区分。在物联网的通信模型中,人们通常将物联网划分为三层:第一层是感知层;第二层是网络层;最后的核心就是应用层(如图2-2所示)。感知层是物联网的最底层,由各种传感器以及传感器网关构成,包括很多基础设施,比如RFID标签、二氧化碳浓度传感器、二维码标签、和读写器、摄像头、GPS等感知终端。感知层对于物联网就像眼耳鼻喉和皮肤等神经末梢对于人的作用是一致的,它是物联网识别物体、釆集信息的来源,它的主要功能就是识别物体,釆集信息。
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第三章D2D ........... 14
3.1 D2D通信的背景介绍........... 14
3.2 D2D通信的概念和模型........... 16
3.3 D2D通信系统的架构........... 17
3.4 D2D通信系统的优点........... 19
3.5 D2D通信的应用和发展........... 21
3.6 本章小结 ...........23
4MEM ........... 24
4.1 D2D通信设备的对等发现........... 24
4.2 D2D通信模式 ...........25
4.3 D2D通信模式选择 ...........27
4.4资源分配算法........... 27
4.5 收益函数公式...........   28
4.5.1 D干扰域 ...........29
4.6干扰控制 ...........30
4.6.1上下行资源重用选择........... 30
4.6.2功控和动态SINR设定........... 31
4.7 本章小结 ...........33
第五章结果和仿真分析........... 35
5.1系统结果和仿真分析........... 35
5.1.1 仿真场景........... 35
5.1.2仿真结果 ...........36
5.2 总结 ...........41
 
5.1系统结果和仿真分析
 
5.1.1仿真场景
为了简化论文分析,本论文采用如下三种场景进行仿真,场景一和场景二和场景三的示意图如下所示。圆形符号代表了普通的UE用户也就是蜂窝通信用户,而星形符号代表的是D2D设备对候选人,每个星形符号都是一对设备不是单独的一个D2D用户。在此声明一点文中所有的仿真都是基于第四章的最优化方案进行的。在进行场景一的模拟前,本论文先就对D2D设备对和6个普通蜂窝UE用户均匀分布的情况进行了试探性的仿真,结果发现,在当D2D设备对处于蜂窝系统的大部分位置时,重用多个用户资源时性能会高于重用一个蜂窝用户的性能,这一点可以再图5-4和5-5的三维立体图中轻易看出。当D2D设备对相对于基站的距离较远时,D2D设t对重用蜂窝UE用户资源的数目越多对系统容量提升越大。而当D2D设备对距离蜂窝的中心比较相近时,选择传统的蜂窝通信模式则系统性能比较高。而且这个区域范围是根据具体设置的参数而变的圆形区域。
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总结
 
物联网是近几年以及未来若干年人们关注的焦点之一,而M2M作为物联网前期的主要表现形式,在目前社会中得到普遍而广泛的发展。M2M技术与通信网络的融合成为M2M发展的必经之路。大量M2M设备的涌入给无线网络带来了巨大压力,尤其是稀有的无线资源遭遇重大挑战。因此在一些M2M应用中,网关和传感器之间需要一种能够令距离较近的设备之间进行高效通信的技术手段。将端到端D2D(Device to Device)通信技术应用于己有的蜂窝网络中,将D2D通信技术融合到大量的本地M2M设备通信中具有重要意义。随着多种多媒体数据业务的应用,人们对无线数据通信的数据传输速率的需求越来越大。同时,随着不同的系统对无线频谱资源的占用,能用于通信无线资源频谱已经十分有限。分配给无线通信的频谱资源,已经不能满足人们对数据传输速率的需求。我们需要尽量的提高频率的利用率来在有限的频谱资源上为人们提供足够高的数据通信速率。为实现需求设定的传输速率,LTE-A采用了以MIMO和OFDM为技术核心以及采用了载波聚合技术以及分布式天线技术多项先进技术。进一步随着各种多媒体数据业务的应用,不用用户间的短距数据离通信需求也逐渐增加,比如用户间的数据共享,联机游戏或者热点地区短距离用户间的直接信息传播等等。Device-to-Device通信技术能够实现在用户间距离较近时,在对已有的蜂窝通信系统的干扰可控的情况下,实现用户间的直接的高速率数据传输。满足了人们对短距离高速率数据传输的需求。提高了整个系统的频谱效率。
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参考文献(略)
 

优秀工程硕士专业论文篇十

 
第一章绪论
 
1.1量子信息论简介
1.1.1量子信息论的研究背景
最近几十年来,量子力学在物理学自身很多分支学科取得了广泛的应用,除此之外,它也迅速深入而广泛的应用于信息科学、化学、生命科学、材料科学、生物学等等各个领域。量子信息论的这种广泛深入应用的结果,对这些学科的研究发展起到了极大地促进作用,而且从根本上改变了这些学科的面貌,产生了许许多多新的学科,同时产生了众多科技研究热点,为人类带来第三次物质文明的巨大飞跃。在此同时,量子信息论也突破了本身并取得了极大的发展和丰富。量子信息论通常包括量子通讯和量子计算两个部分,它们是已经产生、正在成形和发展中的量子信息学,量子信息论是把量子力学应用于信息科学技术而形成的新兴交叉学科[5]。这种薪新的交叉继而生长出很多科技研究热点,并且渐渐形成一片广泛的研究领域,取得了很多令人瞩目的辉煌研究成就。量子信息论在20世纪70年代诞生,并且在20世纪80年代末幵始了广泛的发展,在现阶段它仍处在飞速发展的时期。量子信息论将以前的经典信息发展量子信息,不但拥有无比的技术潜力,并且直接使用微观体系结构的量子态来表示量子信息,对量子态进行人为的操控、存储及运输,展现出了巨大的应用前景[6]。量子信息学的兴起和快速发展,对科学的研究方面有着重要的意义[7],一方面它不仅仅扩展了量子理论知识自身的内容,并且有利于加深对量子理论的理解。通过对这一新兴交叉学科的研究发展技术,不但能够丰富了量子力学基础理论,快速改变固有的时空观念,并且加深了人们对定域规律的想法。
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1.2量子通信的背景及发展状况
量子通信指的是利用量子纠缠特性来传递信息的一种新型的通信方法。它是从20世纪80年代开始的,并逐步发展起来的新型的交叉学科,它是量子论和信息论两者相结合的新的产物。量子通信主要涉及以下几方面的内容:量子密码术['7]、量子远程传态和量子密集编码_等等,在21世纪初期,这门学科已经逐渐的从理论研究迈向实验证明,并朝着实用化的方向飞速发展。量子通信又称量子远程传送(Quantum Telortation), "teleportation"一词指的是一种无影无踪的传送过程。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本微观粒子的量子纠缠理论来实现通信保密过程。量子远程传输的不再是经典信息,而是量子信息,它是一种全新的通讯方式,并且为未来量子通信的发展起着关键性的作用。通常按照常识来讲,信息需要载体来为其提供传送环境,然而量子通信的信息传送过程是不需要载体的。从物理学的角度来看,可以这么来理解量子远程传送的过程:先从原物中提取所有的原始信息,然后再将这些初始信息发送到接收的地点,接着接收者根据这些原始的信息,选择和原物结构完全相同的微观单元,用来制造产生和原物近似相同的复制品。量子远程传送传输量子信息的过程是量子通信中最基本的过程人们通过这个过程提出了一个设想,用来实现量子因特网。量子因特网是用量子信道来联系多个量子信息处理器,并同时可以对量子信息进行处理和传输。与以往的经典的因特网相比,量子因特网具有很多种优点:如具有保密安全的特点,可以实现多端的分布计算,并能够很好的降低量子通信的复杂度等等。
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第二章量子信息理论基础
 
2.1量子比特和量子态
量子通信是利用量子态作为信息载体来进行信号的发射、传输和处理的,首先就要满足量子力学的基本规律和理论,包括量子力学的基本原理、量子力学的某些特征和表示模型等等。在量子力学建立初期,对粒子微观状态的描述有两种方法,一种是薛定愕的波动力学方法,另一种是狄拉克的矩阵力学表示方法。薛定愕的波动力学方法物理概念比较清楚,微观粒子波粒二象性的表述也比较清楚,因此薛定愕的波动力学法成为量子力学介绍的主流方法;狄拉克的矩阵力学方法表述比较简单,在量子力学的应用领域得到了广泛的应用,特别是在量子通信的表示中用的较多。量子力学系统可以处在两种不同的状态中。一种是纯态,这时系统可以用波函数或态矢量直接表示;另外一种是混合态,这时候我们并不能确切的知道系统是处在哪一个纯态上,因此没法用简单的波函数或态矢量来描述。对于一个二能级原子系统,无法知道原子到底是处于a态还是b态,也不知道两个能态上分配的确切份额,所以我们没有办法用一个单一的波函数或者态矢量来描述,接下来引入密度矩阵的定义。
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2.2量子纠缠态
量子密集编码是量子通信的一个很重要的部分,同时它也体现了量子纠缠在量子信息中的主要的应用。量子密集编码是利用量子信道传送经典比特时,在一般的情况下一个量子比特只能传送一个比特的经典信息,而在量子密集编码中使用量子纠缠态可以实现通过一个量子比特来传递超过一个比特的信息。利用量子密集编码传送经典信息的实验原理图如图(4-2)所示:将纠缠源产生的纠缠光子对传递给Alice和Bob,两个光子构成4个最大纠缠态之一。Alice可以利用贝尔态的特殊性质,通过调制这两个纠缠光子中的一个,从而转变到四个贝尔态中的其他任何一个。这样,可以通过改变相移,翻转状态或者相移和翻转状态同时进行,进而完成四个贝尔态之间的转换,转变他们共同对的两光子态到另一状态。
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第三章光子纠缠态的制备.......... 18
3.1双光子纠缠态的制备.......... 18
3. 2三光子纠缠态的制备.......... 23
3.2.1三光子GHZ态的制备..........23
3. 2. 2三光子纠缠态得制备.......... 30
第四章光子纠缠态在量子通信中的应用.......... 33
4. 1量子远程传态.......... 33
4. 2量子密集编码.......... 36
第五章总结与展望.......... 39
 
第四章光子纠缠态在量子通信中的应用
 
按照量子通信系统传送的信息分类,分为经典信息和量子信息。前者主要用于量子密钥的传输,后者可用于量子纠缠和量子隐形传态。所谓的隐形传态信息是一种完整信息的传递,而不需要依赖于实物体。我们从物理学的角度来看,可以这样理解远程传态:开始时,在原有物中对所有原始信息进行提取,接着将这些信息传送到接收地点,接收者根据这些信息,选择了和原来的完全一样基本单元,构建了一个完美的初始复制品。量子纠缠是量子系统不同于其他经典系统的重要特性之一,并在量子通信中起着非常重要的作用。最近一些年来,纠缠态被应用于量子通信的很多方面,例如用于量子密码术,包括量子安全直接通信、量子密钥分配、量子论证、量子机密共享等等;用于量子远程传态,并利用纠缠态使得通过一个量子比特来传送多于一个量子比特的信息,即量子密集编码。本章主要介绍光子纠缠态在量子通信中的两种应用:量子远程传态和量子密集编码。
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结论
 
纠缠态是量子力学中最奇特的一种态,量子力学的非局域特性在纠缠态上得到了集中的体现。人们对纠缠态的认识经历了漫长的过程。从EPR佯谬出发引发的争论持续了半个多世纪,争论使人们越来越认识到只有承认量子力学和经典力学的根本区别——非局域关联性质,才能够很好的解释微观量子世界所体现出来的奇妙特性。经典力学的根本出发点是定域实在论,不存在超时空关联现象;而在量子力学以及量子信息学中处理的对象是量子态、量子信息,没有经典的对应,测量量子态所体现出来的“深邃的塌缩过程”,是随机的、不可逆的,空间非定域性是经典力学所不能解释的。
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参考文献(略)

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