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量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声消除机制研究

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量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声消除机制研究

作者：卢奕杉北京邮电大学

学位级别：硕士

基于海森堡不确定原理、测量塌缩原理和量子态不可克隆原理的量子密钥分配(Quantum Key Distribution, QKD)技术可以实现绝对安全的保密通信。目前,基于单光子的点对点QKD技术已经取得了巨大的进步,为了使QKD得到更广泛的应用,如何将微... 详细信息

基于海森堡不确定原理、测量塌缩原理和量子态不可克隆原理的量子密钥分配(Quantum Key Distribution, QKD)技术可以实现绝对安全的保密通信。目前,基于单光子的点对点QKD技术已经取得了巨大的进步,为了使QKD得到更广泛的应用,如何将微弱的量子信号与功率较高的经典光信号复用到同一根光纤中进行传输成为亟待解决的关键问题。本文主要针对量子信号与经典光信号共纤传输中的噪声消除机制进行研究。一、提出了一种用户信道交织的非等间隔波长分配方案。针对共纤传输中的噪声问题,本文充分研究了四波混频、拉曼散射等非线性效应以及信道间串扰对量子信号及系统量子误比特率的影响,确定了四波混频在所有噪声中处于主导地位。然后提出了一种用户信道交织的非等间隔波长分配方案,可以有效避免或削弱共纤传输中非线性效应及信道间串扰对量子信号的影响。二、自主开发四波混频效应仿真软件,并进行方案的仿真与验证。利用MATLAB用户图形化界面编写四波混频效应仿真软件,实现对仿真参数的快捷设置及仿真结果的读取和分析,并验证了用户信道交织的非等间隔波长分配方案的可行性。三、提出了一种基于MapReduce的算法,实现对本文所提波长分配方案中非等间隔的快速计算。本文首先分析了非等间隔的计算问题属于NP完全的整数线性规划问题,并利用整数线性规划实现了信道数较少情况下的求解,然后提出了一种基于MapReduce的算法以解决整数线性规划算法在时间复杂度方面的不足,最后通过仿真验证了当信道规模不断增大时MapReduce算法在运算效率方面的优势。

关键词：量子密钥分配共纤传输四波混频波长分配方案

星载TSN有线无线融合调度算法研究及FPGA实现

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星载TSN有线无线融合调度算法研究及FPGA实现

作者：卢奕杉重庆邮电大学

学位级别：硕士

近年来,各国积极开展太空探索和载人航天任务,研究人员尝试向航天器内部引入无线通信方式取代传统的通信总线,以降低总线质量,提高航天器有效载荷。然而,航天器内部的监测与控制数据要求高可靠性和稳定端到端时延,无线链路与有线链路在... 详细信息

近年来,各国积极开展太空探索和载人航天任务,研究人员尝试向航天器内部引入无线通信方式取代传统的通信总线,以降低总线质量,提高航天器有效载荷。然而,航天器内部的监测与控制数据要求高可靠性和稳定端到端时延,无线链路与有线链路在传输速率与调度机制方面的差异性,会造成端到端传输过程中,数据在有线无线融合网关传输时产生不确定的等待时延。因此,为了保障时敏业务在有线与无线融合场景下的确定性传输,提出一种有线无线融合的时间敏感网络流调度方案,主要研究工作如下:首先对航天器内部有线无线融合场景下的数据传输时延进行建模,对数据在端到端传输过程中时延构成进行量化分析。基于802.11物理帧结构,设计了基于时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)的信道接入机制。各无线节点基于业务量进行时隙请求,网关利用beacon广播机制,调整各接入节点的传输时隙,以保障时隙分配的灵活性。然后针对有线无线融合时隙分配问题,刻画IEEE802.1Qbv门控状态与无线时隙分配关系,建立融合时隙分配与时延关系模型;针对无线与有线时隙融合调度,建立以时敏数据的最小平均端到端时延的优化目标函数;由于时隙分配为NP-hard问题,采用粒子群优化算法对融合调度问题进行快速求解;将所提算法在Matlab仿真平台进行对比测试,测试结果表明所提算法在终端设备逐渐增加后,相比现有的时隙分配方案能降低20%的端到端时延。基于FPGA平台设计与开发有线无线融合的数据调度系统,将所提调度方案实现在该系统中,包括:设计有线侧的门控调度模块,在传统以太网的基础上实现基于时间感知整形器的门控调度机制;在无线侧设计实现基于TDMA的时隙分配机制;在融合网关模块实现有线与无线的融合调度。最后搭建真实网络测试场景,对系统进行性能测试。结果表明,所提流融合调度方案能够为时敏业务在高负载的网络中提供20ms以下的无线单跳传输时延、10us以下的有线单跳传输时延,能够满足航天器内部时敏业务50ms的端到端时延需求。

关键词：航天器数据通信有线无线融合调度时间敏感网络 FPGA

面向航天器有线无线混合场景的流调度机制研究

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电子与信息学报 2023年第2期45卷 464-471页

作者：赵国锋卢奕杉徐川邢媛何熊文崔钊婧重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065 复杂环境通信重庆市重点实验室重庆400065 中国空间技术研究院北京空间飞行器总体设计部北京100094

随着各国深空探测任务的开展,空间站的建设需求日益增加,而航天器内部大量的数据通信总线在一定程度上影响了航天器的有效载荷。因此,该文将无线通信方式引入到航天器通信系统设计中,但传统无线通信难以保障时敏数据的端到端传输时延,... 详细信息

随着各国深空探测任务的开展,空间站的建设需求日益增加,而航天器内部大量的数据通信总线在一定程度上影响了航天器的有效载荷。因此,该文将无线通信方式引入到航天器通信系统设计中,但传统无线通信难以保障时敏数据的端到端传输时延,该文提出了一种有线无线融合的时间敏感网络(TSN)流调度方案。设计了一种上下行时隙分离的TDMA时隙分配机制,通过对航天器内部业务类型与有线无线融合传输链路的时延关系进行建模分析,构建了以时敏业务平均端到端时延最小的目标函数,采用粒子群算法对时隙分配方案进行快速求解。最后在Pycharm平台对所提算法进行对比测试,并在EXata网络仿真平台搭建航天传感器采集网络进行验证。实验结果表明,该文所提出的有线无线融合流调度方案能为时敏业务提供稳定、有界的时延保障。

关键词：航天器有线无线融合时间敏感网络时隙分配

喷雾技术原理及在成都大气污染治理的应用初探

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科技创新与品牌 2019年第2期 77-78页

作者：卢奕杉施奇武(指导) 成都七中林荫校区不详

本文从“中国空气质量在线监测分析平台”官网获得的成都近五年大气质量的统计和分析数据入手,得出了冬季是大气污染最严重的季节,并分析了污染成因,对消除大气污染的主要“元凶”PM2.5消减技术进行了调研,得出喷雾除霾是治霾的可靠技... 详细信息

本文从“中国空气质量在线监测分析平台”官网获得的成都近五年大气质量的统计和分析数据入手,得出了冬季是大气污染最严重的季节,并分析了污染成因,对消除大气污染的主要“元凶”PM2.5消减技术进行了调研,得出喷雾除霾是治霾的可靠技术。研究中先综述分析了喷雾技术的原理,并结合成都目前采用的三种主要喷雾除霾技术设备,在其应用场景进行了除霾情况的测试分析,得到了“喷雾除霾技术确实有用,并且水雾化越好、颗粒越细小,除霾效果越好”的结论,对喷雾除霾技术应用推广具有一定参考价值。

关键词：大气污染治理技术设备技术应用成都原理大气质量监测分析空气质量

弹性固定Latarjet手术发展历程与研究进展

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中国修复重建外科杂志 2024年第6期38卷 635-640页

作者：卢奕燊陆伟深圳大学第一附属医院(深圳市第二人民医院)运动医学科广东深圳518025

目的综述弹性固定Latarjet手术发展历程及研究进展。方法查阅国内外弹性固定Latarjet手术相关研究文献,对该术式发展历程及相关改良技术进行总结。结果自1954年法国Latarjet教授首次提出Latarjet手术以来,该术式经历了3次关键变革,并逐... 详细信息

目的综述弹性固定Latarjet手术发展历程及研究进展。方法查阅国内外弹性固定Latarjet手术相关研究文献,对该术式发展历程及相关改良技术进行总结。结果自1954年法国Latarjet教授首次提出Latarjet手术以来,该术式经历了3次关键变革,并逐渐形成了弹性固定Latarjet手术。目前临床应用结果显示弹性固定Latarjet手术治疗复发性肩关节脱位可获得满意疗效,但是仍存在移植骨块与周围组织撞击、手术破坏喙肩弓及胸小肌等解剖结构等不足。为了进一步减少移植骨块撞击带来的并发症、降低盂肱关节接触压力、消除手术对于肩关节原有生理结构的影响,学者们在其基础上提出了使用FiberTape Cerclage的关节镜下弹性固定Latarjet手术、一致弧Latarjet手术合并重建喙肩韧带、喙突有限截骨线袢固定Latarjet手术(LU-tarjet手术)等相关改良技术,临床应用也获得较好疗效。同时,关节镜下改良嵌入式喙突移位手术(Cuistow手术)、特殊关节盂骨移植技术、关节镜自体髂嵴骨移植术等关节盂重建改良技术也具有良好疗效。但是,目前尚缺乏各项技术的远期随访结果以及各项技术之间的对比研究。结论弹性固定Latarjet手术是治疗复发性肩关节脱位的有效术式,有多种改良术式,但尚无公认“金标准”,需要进一步进行临床及基础研究。

关键词：复发性肩关节脱位 Latarjet手术弹性固定改良术式

基于OAM调制的脉冲激光测距系统的性能提升研究

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基于OAM调制的脉冲激光测距系统的性能提升研究

作者：卢奕奇北京邮电大学

学位级别：硕士

原位表征技术在电池界面演化机制研究中的应用

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储能科学与技术 2024年

作者：冀昱辰杨卢奕林海潘锋北京大学深圳研究生院新材料学院

在二次电池中，电极/电解液界面的演化行为对电池的性能和稳定性起着至关重要的作用。本文从工作机理出发，详细综述了几种具有代表性的先进原位表征技术，包括原位原子力显微镜、原位三维激光共聚焦显微镜、电化学石英晶体天平、电化... 详细信息

在二次电池中，电极/电解液界面的演化行为对电池的性能和稳定性起着至关重要的作用。本文从工作机理出发，详细综述了几种具有代表性的先进原位表征技术，包括原位原子力显微镜、原位三维激光共聚焦显微镜、电化学石英晶体天平、电化学微分质谱、原位拉曼光谱、原位傅里叶变换红外光谱。并且基于二次电池界面演化体系，本文将其划分为从液相到固相的电极/电解液界面中间相演化、沉积型金属负极的电沉积过程与金属-气体电池的三相界面演化，以及固相到液相的固体组分电化学分解与固体组分溶解，并列举了多种原位先进表征手段在这些复杂体系研究中联合应用的实例，展示了多模态界面原位表征技术在不同尺度下的立体分析能力，这些原位表征技术的联用不仅能够提供对电极/电解液界面在实际电池运行条件下动态演化过程的深入理解，还可以揭示影响电池性能和稳定性的关键因素。本文还讨论了当前研究中面临的挑战和取得的进展，并提出了未来研究的展望。对原位界面表征技术的应用与发展将有助于深入理解电池界面演化机制，提升电池性能和稳定性，推动新型电池技术的进步。

关键词：原位表征二次电池电化学过程界面演化机制

高开发强度地区的耕地保护集聚区划定研究 ——以珠三角为例

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高开发强度地区的耕地保护集聚区划定研究 ——以珠三角为例

作者：卢奕帆广州大学

学位级别：硕士

耕地保护和粮食安全是全球和平与发展的基石,构成了构建人类命运共同体和可持续发展的关键。自20世纪60年代“绿色革命”后,虽全球农业产出大幅提升,但饥饿与营养不良问题依然存在。中国作为人口众多、耕地资源有限的最大发展中国家,面... 详细信息

耕地保护和粮食安全是全球和平与发展的基石,构成了构建人类命运共同体和可持续发展的关键。自20世纪60年代“绿色革命”后,虽全球农业产出大幅提升,但饥饿与营养不良问题依然存在。中国作为人口众多、耕地资源有限的最大发展中国家,面临着由快速城市化进程和国际形势不确定性加剧的粮食安全压力。特别是在珠三角这一经济快速发展区域,高强度的城市化和国土开发对耕地造成了显著压力,威胁到了粮食生产与农业生产效率。因此,保护耕地,确保粮食安全成为必须解决的紧迫问题。珠三角区域,作为中国改革开放的窗口和经济增长的重要引擎,其迅速的城市化已使得深圳、东莞、佛山等6市的土地开发强度超越了国际公认的警戒线(30%)。这种高开发强度导致耕地面积减少、土地质量下降,并引发了耕地破碎化和非粮化问题,严重影响了粮食产量和农业生产效率。同时,随着经济的发展和工业化进程,城市农业劳动力的流失和种植成本的增加进一步加剧了粮食生产压力。在这一背景下,研究珠三角粮食种植区域的集聚程度与粮食产量之间的关系,分析未来城市群扩张对耕地集聚程度的影响,探索考虑未来城市扩张的耕地保护集聚分区划定方法并进行分区管控,对耕地保护和资源配置的优化,区域协调发展和空间布局前瞻性规划具有重要的实践意义。为此,本文运用景观格局指数与皮尔逊相关系数,分析珠三角主要粮食作物——水稻的种植区域集聚程度及其产量的关系,证实水稻种植区域集聚程度与水稻单位面积产量的相关系数为0.612,具有显著的正相关性,与水稻总产量之间存在轻微的负相关,相关系数为-0.299;利用PLUS模型和城市流模型,提高珠三角城市群的模拟预测效果,KAPPA系数高于0.78,并分析未来珠三角城市扩张对耕地集聚程度的影响;基于系统保护理念,识别该区域的耕地保护集聚优先区、耕地保护集聚潜力区以及耕地保护集聚重点管控区,并根据分区提供耕地管控、作物种植以及农业发展建议。结果表明:(1)珠三角地区水稻主要种植于开发较少的外围区域。城市化导致中心区耕地减少,威胁粮食安全。经济发达区政府保护耕地,并运用先进技术提高产效。相比之下,经济落后地区耕地未能高效利用,限制了机械化,影响生产。研究显示,种植集聚与单位面积产量正相关,但与总产量关系较弱。这表明耕地集聚提升了效率,但耕地面积受限时不一定增加总产量。(2)PLUS模型通过综合考虑人口密度、经济活动、交通设施和自然地理等因素,指出交通路网、人口密度和城市流强度是推动珠三角城市空间扩张的主导因素。城市间的高互联和流强度促进了区域一体化,加快了城市间的互动和共同扩展。分析表明,未来珠三角城市扩张将导致耕地集聚程度下降,预计到2030年,超过93%的县域耕地集聚度将下降,尤其是中心区域受到显著影响。(3)顾及未来城市扩张建立珠三角耕地集聚保护成本评价体系,并基于系统保护规划理念,利用MARXAN模型进行耕地保护集聚区划分,以识别成本效益最高、连片度较好、未来不易被城市扩张侵占的耕地区域,将耕地划分为——耕地重点保护集聚区(占25.60%)、耕地潜力保护集聚区(占58.68%)以及耕地保护后备区(占15.72%)。耕地保护集聚优先区与耕地保护集聚潜力区共占珠三角耕地的84.3%,耕地集中连片,集聚程度相对较高,是重点保护的耕地区域;耕地保护集聚重点管控区耕地集聚程度较低,主要位于中心区域,被城市扩张侵占概率较大,需重点管控。研究显示,珠三角城市群经济发展驱动的城市扩张与保护耕地、保障粮食安全的目标存在冲突。为推动经济协同发展,需合理划分耕地保护集聚区,根据区域特性通过科学规划和技术改良提升耕地集聚度和利用效率。同时,制定前瞻性的耕地保护政策,防止耕地被城市扩张随意侵占,维护或增加粮食产量,支持区域粮食安全与城市可持续发展。

关键词：城市扩张耕地保护集聚区系统保护规划景观格局指数珠三角城市群

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病理性近视并发症遗传学研究进展

中华实验眼科杂志 2024年第10期42卷 952-957页

作者：陆强(综述) 竺向佳卢奕(审校) 复旦大学附属眼耳鼻喉科医院眼科、国家卫生健康委近视眼及相关眼病重点实验室、中国医学科学院近视眼及相关眼病重点实验室上海200031

病理性近视以眼轴过度增长为特征,并伴有眼球后极部结构改变,在临床上应区别于高度近视。相比高度近视,病理性近视人群往往有更大概率并发白内障、青光眼及一系列视网膜脉络膜病变。迄今为止,大量的遗传学研究结果通过全基因组关联分析... 详细信息

病理性近视以眼轴过度增长为特征,并伴有眼球后极部结构改变,在临床上应区别于高度近视。相比高度近视,病理性近视人群往往有更大概率并发白内障、青光眼及一系列视网膜脉络膜病变。迄今为止,大量的遗传学研究结果通过全基因组关联分析、家系研究及病例报道等诸多方式为我们提供了与高度近视及诸多眼部并发症发生和发展相关的基因位点,其中部分基因在眼轴的过度增长及相关并发症中扮演着重要角色。病理性近视在临床表现及预后方面均有别于单纯的高度近视,具有特征性的遗传背景,本研究基于已知的高度近视致病基因,对病理性近视并发症发生和发展的相关基因进行了归纳整理:在病理性近视并发早发快速进展的核性白内障人群中存在胶原、抗氧化、眼底病相关基因表达的改变;在病理性近视并发开角型青光眼患者中则存在升压基因及胶原相关基因的变异;此外,胶原和生长因子相关基因变异与诸多病理性近视并发眼底病变有关。对病理性近视并发症遗传背景的进一步了解,有助于为日后探讨病理性近视特征性遗传学改变奠定基础,对病理性近视的临床诊断及并发症的防治提供新的手段。

关键词：病理性近视并发症基因白内障开角型青光眼眼底病变近视性脉络膜新生血管