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基于NB-IoT与光载无线的农业广域通信系统研究与设计

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基于NB-IoT与光载无线的农业广域通信系统研究与设计

作者：蒋昊天扬州大学

学位级别：硕士

随着我国通信技术的进步和社会的发展,越来越多的生产和生活领域进入了物联网时代。基于ZigBee、WiFi、Bluetooth等局域连接方式的小范围覆盖的智能产业早已如火如荼的展开,并取得了不错的成绩。然而在需要超大范围网络覆盖、低功耗、... 详细信息

随着我国通信技术的进步和社会的发展,越来越多的生产和生活领域进入了物联网时代。基于ZigBee、WiFi、Bluetooth等局域连接方式的小范围覆盖的智能产业早已如火如荼的展开,并取得了不错的成绩。然而在需要超大范围网络覆盖、低功耗、低资费、广连接的场景中,以上的技术统统失效。即使有以2G/3G/4G为代表的传统通用分组无线服务技术可以满足其部分条件,也由于资费高、能耗大、穿透能力弱等原因而被舍弃,其中典型的应用环境就是农场。传统的农场监测也只是停留在了棚区,并且也是以ZigBee、WiFi等通讯技术共存的监测方式,不仅农场环境没有得到有效监测,而且增加了系统的复杂度。对于这个问题,本论文对光载无线交换机以及NB-IoT技术进行研究、改进以及融合,并增加GPS技术来完善系统,主要成果如下:1、针对现有的光载无线交换机远近端上下行信号之间存在的收发隔离度低、器件体积大、功率损耗过大和激光器易烧毁的问题。用以下方法解决问题:近端设计耦合电路控制射频开关器件,远端通过探测器电压信号控制上下行放大器电路的通断来增加收发隔离度;远端放大器电路采用放大器复用电路设计来降低功率;以射级跟随器为基础设计激光器保护电路。其中系统收发隔离度从原有的23dB增大到60dB,5个放大器缩减为3个放大器,近端模块体积降低三分之二。2、开发了以STM32、BC95、ESP8266WiFi模块为主体的以超低功耗为亮点的终端数据通信板,WiFi通信协议和NB-IoT协议在终端板实现智能选择。其中硬件设计中将各模块用跳线连接,在系统工作时可物理断开未用电路。软件部分设定为瞬时发送数据后立即进入待机的工作模式,同时保证系统待机电流在uA级别,实现一节AA电池可让系统工作数年目标。同时引出MCU多个引脚,可供系统拓展功能。3、对于GPS定位数据在特定场所会出现错误的情况,提出一种GPS信号路径纠错算法,通过计算当前点与前一权威点的权重在应用层实现对数据的识别、纠错、显示的功能。基于以上设计,终端板即可以实现超低功耗,又可以与光载无线交换机实现通信融合。整个通信系统结构简单,方便维护。

关键词： NB-IoT 光载无线交换机 GPS纠错融合智慧农业

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氧逸度对辉石中OH溶解度的影响

氧逸度对辉石中OH溶解度的影响

作者：蒋昊天南京大学

学位级别：硕士

硅酸盐地幔主要由名义上无水矿物组成,这些矿物中普遍存在的微量结构水,会显著影响矿物和岩石的许多物理化学性质。单斜辉石和斜方辉石是上地幔中体积含量仅次于橄榄石的两种矿物,且在同等条件下比橄榄石更富水。前人对于单斜辉石和斜... 详细信息

硅酸盐地幔主要由名义上无水矿物组成,这些矿物中普遍存在的微量结构水,会显著影响矿物和岩石的许多物理化学性质。单斜辉石和斜方辉石是上地幔中体积含量仅次于橄榄石的两种矿物,且在同等条件下比橄榄石更富水。前人对于单斜辉石和斜方辉石含水性的研究并不充分,报道主要集中在辉石含水性的温度、压强和成分效应方面。氧逸度(fO2)是控制地球不同储库的诸多物理化学性质和地质过程的重要热力学参数,它会影响元素在共存相之间的分配,以及熔体中挥发份的种类。fO2会显著改变包括辉石在内的许多矿物中晶格缺陷的数量并同时影响矿物内部OH的耦合。然而,迄今为止氧逸度的这些效应却很少被人们关注。在本次研究中,我们借助高温高压设备(MAVO LPC250型活塞-圆筒压机),选用天然宝石级的单斜辉石和斜方辉石单晶作为初始样品,在水饱和条件下,1-3GPa,800-1200℃,采用固态氧缓冲体系来控制实验中的fO2(包括Fe3O4-Fe2O3(HM),Ni-NiO(NNO),Fe-FeO(IW)三种),完成了24组不同温度、压强、fO2条件下的加水合成实验(H-annealing)。在上地幔条件下,系统性研究了氧逸度对单斜辉石和斜方辉石OH赋存的影响。通过傅里叶变换红外光谱测量(FTIR),单斜辉石的天然和实验样品在3250-3700cm-1波数范围显示出4组典型的OH吸收峰,峰位出现在～3355、3450、3535和3646cm-1;斜方辉石的天然和实验样品在2900-3700cm-1波数范围波数显示出7组典型的OH吸收峰,峰位出现在～3075、3370、3424、3513、3544、3600和3685cm-1。同种样品在不同条件下OH吸收峰出现的位置和大致形态较为相似,而吸收峰强度大小有所不同。OH溶解度是反映矿物储水能力的重要指标和相关动力学研究的基础参数。含水量结果表明,在实验设定的范围内,单斜辉石和斜方辉石中的OH溶解度均随温度的升高而升高,随压强升高而升高。单斜辉石和斜方辉石中的OH溶解度均受氧逸度强烈影响,表现为在相对还原条件下溶解度高,而在相对氧化条件下低(从IW到NNO到HM缓冲)。在氧逸度约4个对数单位变化范围内(从NNO到IW缓冲),单斜辉石OH溶解度平均变化约150%,斜方辉石OH溶解度平均变化约50%。此外,氧逸度对各上地幔矿物(尤其是橄榄石和辉石)中的OH溶解度的影响存在很大差异,表明它们晶体内部OH的耦合机制不同。这意味着不同氧逸度条件下,上地幔不同矿物间H的分配系数截然不同(如Dopx/ol和Dopx/cpx)。研究结果为上地幔水的储水能力提供了新的制约。

关键词：氧逸度结构水单斜辉石斜方辉石傅里叶变换红外光谱储水能力

硅基SnO2异质结器件的电致发光及其增强策略的研究

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硅基SnO2异质结器件的电致发光及其增强策略的研究

作者：蒋昊天浙江大学

学位级别：硕士

Sn02是直接禁带半导体且具有相当高的室温激子束缚能(-130meV),然而由于其双极子-束缚特性,几乎不能产生带间复合发光。在此情况下,利用SnO2缺陷态产生电致发光近年来引起人们的研究兴趣。本文制备了Sn02/P+-Si异质结,并实现了基于该异... 详细信息

Sn02是直接禁带半导体且具有相当高的室温激子束缚能(-130meV),然而由于其双极子-束缚特性,几乎不能产生带间复合发光。在此情况下,利用SnO2缺陷态产生电致发光近年来引起人们的研究兴趣。本文制备了Sn02/P+-Si异质结,并实现了基于该异质结的器件的低电压/电流驱动的紫外-可见电致发光,具体的主要结果如下：(1)研究了不同温度热处理的Sn02/P+-Si异质结器件的电致发光。研究发现：经过更高温度热处理的器件表现出更强的电致发光,这是由于经过更高温度热处理的SnO2薄膜中存在更多的缺陷态。但是,器件电致发光的开启电压更高,这是由于在氧气气氛下进行更高温度的热处理使得SnO2和p+-Si界面处形成了更厚的SiOx绝缘层。(2)利用在SnO2薄膜上层增加一层TiO2盖层的方法,显著增强了SnO2/p+-Si异质结器件的电致发光。研究表明：由于TiO2盖层的引入,抑制了热处理过程中SnO2的挥发,增强了薄膜的致密性,因而减少了非辐射复合中心;此外,由于TiO2比SnO2折射率更高,提高了器件的出光效率。(3)研究了射频溅射的不同工艺参数对掺A1的ZnO(AZO)透明导电薄膜性能的影响。研究发现：以250～300℃的衬底温度可以获得最优导电性能的AZO薄膜,且沉积薄膜的工作气压越低时,导电性能更佳。以AZO薄膜替代ITO薄膜,与Sn02/p+-Si器件形成欧姆接触,器件表现出更强的电致发光。

关键词： SnO2/P+-Si异质结电致发光

SnO_2/p^+-Si异质结器件的电致发光:利用TiO_2盖层提高发光强度

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物理学报 2014年第17期63卷 259-263页

作者：蒋昊天杨扬汪粲星朱辰马向阳杨德仁浙江大学硅材料国家重点实验室杭州310027

通过在重掺硼硅(p+-Si)衬底上溅射SnO2薄膜并在O2气氛下800℃热处理形成SnO2/p+-Si异质结.基于该异质结的器件可在低电压(电流)驱动下电致发光.进一步地,通过在SnO2薄膜上增加TiO2盖层,使器件的电致发光获得显著增强.这是由于TiO2盖层... 详细信息

通过在重掺硼硅(p+-Si)衬底上溅射SnO2薄膜并在O2气氛下800℃热处理形成SnO2/p+-Si异质结.基于该异质结的器件可在低电压(电流)驱动下电致发光.进一步地,通过在SnO2薄膜上增加TiO2盖层,使器件的电致发光获得显著增强.这是由于TiO2盖层的引入,一方面使SnO2薄膜更加致密,减少了非辐射复合中心;另一方面TiO2较大的折射率和合适的厚度使SnO2薄膜电致发光的出光效率得到提高.

关键词： SnO2 p+-Si异质结 TiO2盖层电致发光

不同温度、压强、氧逸度条件下斜方辉石含水性的实验研究

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四川地质学报 2020年第2期40卷 313-317页

作者：蒋昊天南京大学地球科学与工程学院南京210023

斜方辉石的含水性显著影响着上地幔的物理化学性质。前人对于斜方辉石的水溶解度的制约因素研究并不充分,特别是氧逸度的影响很少被单独考虑。为了厘清斜方辉石的水溶解度的制约因素,我们借助高温高压设备(MAVO LPC250型活塞圆筒压机)在... 详细信息

斜方辉石的含水性显著影响着上地幔的物理化学性质。前人对于斜方辉石的水溶解度的制约因素研究并不充分,特别是氧逸度的影响很少被单独考虑。为了厘清斜方辉石的水溶解度的制约因素,我们借助高温高压设备(MAVO LPC250型活塞圆筒压机)在1.0~3.0 GPa,800~1100℃和两种典型的氧逸度条件控制下开展了系统性地实验研究,即Ni+NiO(NNO),Fe+FeO(IW)。通过傅里叶变换红外光谱测量(FTIR),斜方辉石的天然和实验样品显示出7组典型的OH-吸收峰。含水量结果表明,在上地幔浅部条件下,斜方辉石的水溶解度均随温度或压强升高而增大,而随氧逸度值升高而减小,仅氧逸度变化其它条件不变时,还原条件比相对氧化条件高达50%,这与橄榄石等其它名义上无水矿物的氧逸度效应存在不一致。通过估算,橄榄石和斜方辉石间水的分配系数在不同氧逸度条件下可以相差55%。因此,与名义上无水矿物中结构水相关的实验研究,未有效控制氧逸度的结果需要被重新考虑。

关键词：斜方辉石含水性研究高温高压氧逸度

基于NB-IOT和光载无线的智慧牧场系统设计

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通讯世界 2019年第6期26卷 121-122页

作者：蒋昊天朱留存刘亮扬州大学

针对牧场面积大以及安全性的问题设计了一款基于NB-IOT,光载无线交换机和GPS结合的牧场环境监测、奶牛定位、牧场安全等的智慧牧场监测与管理系统。该系统以STM32L151C8T6超低功耗芯片为单片机控制核心,采用温度,湿度,光照等传感器,通过... 详细信息

针对牧场面积大以及安全性的问题设计了一款基于NB-IOT,光载无线交换机和GPS结合的牧场环境监测、奶牛定位、牧场安全等的智慧牧场监测与管理系统。该系统以STM32L151C8T6超低功耗芯片为单片机控制核心,采用温度,湿度,光照等传感器,通过NBIOT,光载无线,GPS实现硬件模块与移动端和上位机进程与远程传输,实现了低功耗,实时性相结合的牧场监测与管理功能。实验表明,利用NB-IOT技术可降低系统的复杂度,方便维护和管理。

关键词： NB-IOT 光载无线交换机 GPS STM32 低功耗

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基于光载无线系统信号强度值采集的分析

通讯世界 2019年第6期26卷 36-37页

作者：刘亮朱留存蒋昊天孟学军扬州大学信息工程学院江苏扬州225009 广州飞瑞敖电子科技有限公司广东广州511400

Wi-Fi室内定位技术是近年来研究的热潮,但如何采集高质量的Wi-Fi信号强度值(RSSI)的一直是一个问题,本文分别采集运用光载无线(ROF)系统在室内部署Wi-Fi信号和直接部署Wi-Fi信号的RSSI值,通过对采集的RSSI值进行制图分析,验证基于光载... 详细信息

Wi-Fi室内定位技术是近年来研究的热潮,但如何采集高质量的Wi-Fi信号强度值(RSSI)的一直是一个问题,本文分别采集运用光载无线(ROF)系统在室内部署Wi-Fi信号和直接部署Wi-Fi信号的RSSI值,通过对采集的RSSI值进行制图分析,验证基于光载无线系统的Wi-Fi室内定位技术的可行性。

关键词：室内定位光载无线 RSSI

一个改进的基于身份具有消息恢复功能代理签名方案

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贵州师范大学学报（自然科学版） 2016年第6期34卷 98-103页

作者：金婷婷邓伦治蒋昊天贵州师范大学数学科学学院贵州贵阳550001 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083

在具有消息恢复功能签名方案中,原始信息被包含在签名中,其不需要发送给验证者,因此降低了签名的长度。Singh和Verma提出了一个具有消息恢复功能的基于身份的代理签名方案,Niu等人指出了其方案是不安全的,然后给出了一个改进方案,并宣... 详细信息

在具有消息恢复功能签名方案中,原始信息被包含在签名中,其不需要发送给验证者,因此降低了签名的长度。Singh和Verma提出了一个具有消息恢复功能的基于身份的代理签名方案,Niu等人指出了其方案是不安全的,然后给出了一个改进方案,并宣称改进方案是安全的。然而通过对Niu等人给出方案的分析,发现其方案依然是不安全的,当攻击者获得一个有效签名时,他可以对任何一个消息进行伪造签名。为了解决该方案的安全缺陷,对其方案进行了改进,改进的方案可以有效抵抗伪造攻击。与之前的方案相比,效率更高。

关键词：基于身份密码代理签名消息恢复伪造攻击安全性

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数学分析中的距离与应用

兰州文理学院学报（自然科学版） 2015年第1期29卷 97-100页

作者：蒋昊天孙玉泉北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100083 北京航空航天大学数学与系统科学学院数学信息与行为教育部重点实验室北京100083

极限是数学分析中最重要的贯穿始终的概念,在所有与极限相关的概念中距离是最重要的因素.首先总结了数学分析中不同的极限形式中距离的表达形式,然后分析了距离的重要作用,最后通过介绍聚类分析说明数学分析中距离的思想方法在实际中的... 详细信息

极限是数学分析中最重要的贯穿始终的概念,在所有与极限相关的概念中距离是最重要的因素.首先总结了数学分析中不同的极限形式中距离的表达形式,然后分析了距离的重要作用,最后通过介绍聚类分析说明数学分析中距离的思想方法在实际中的重要应用.

关键词：数学分析极限聚类分析空间距离文本聚类