基于调制磁场量子精密测量的通信方法技术

本发明专利技术公开一种基于调制磁场量子精密测量的通信方法，发送者和接收者共同协商一套通信编码准则，发送者按照通信编码准则调制磁场信号，接收者利用量子磁力仪测试磁场信号，经过编码

【技术实现步骤摘要】
基于调制磁场量子精密测量的通信方法


[0001]本专利技术属于量子探测和无线通信的交叉学科，具体是指利用磁场调制生成单向通信信号、利用超高灵敏度量子磁力探测器探测磁场信号、解决跨介质或超高损耗介质低速率可靠通信问题的技术方法，尤其涉及一种基于调制磁场量子精密测量的通信方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]自由空间通信质量高度决定于信道质量。以微波为信息载体的无线通信具有覆盖范围广、传输距离远、可随遇接入等诸多优势，是自由空间通信的主要手段，然而，无线通信的开放性决定了信号发送的非定向性，这一特性使其极易受到电磁串扰的影响。以光波为信息载体的激光通信具有带宽大、传输距离远、定向性好等优势，能够作为无线通信的重要补充手段，在信道扩容、安全定向等方面发挥性能优势，然而，激光通信需要通信双方配备精密的跟踪瞄准设备，给信道的建立和维持带来较高的挑战。以声波为信息载体能够有效克服水下介质对短波无线电、激光等信号的强吸收作用，除通信速率相对较低、换能效率相对较低、无法跨介质传输等技术瓶颈外，是目前最可靠的水下通信手段。
[0003]近年来，基于量子精密测量技术的各类仪器，能够突破经典指标瓶颈并接近海森堡极限，可使磁场测量、电场测量、重力场测量、时间基准、空间基准的精度和灵敏度达到前所未有的水平。随着多物理场测试精度的不断提升，量子精密测量开始在计量建标、地理测绘等多个领域发挥作用。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的问题，本专利技术要解决的技术问题：如何实现通信双方之间的信道对于无线电、激光、声波损耗相对较高，发送方根据事先协定的编码规则产生调制磁场信号，接收方利用量子磁场精密测量装置测量附近的磁场信号，将其中符合编码规则的信号分离出来进行解析，获取发送方想要传达的信息。
[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种基于调制磁场量子精密测量的通信方法，包括发送方和接收方，发送方位于水面以下、接收方位于水面以上，发送方到接收方之间建立通信信道，发送方根据实现协定的编码规则产生调制磁场信号，接收方利用量子磁场精密测量装置对周围所有的磁场信号进行探测，识别其中携带编码信息的磁场信号并获取明文信息，所述接收方利用量子磁场精密测量装置实现超高灵敏度的磁场信号获取，接收方产生一个强度高于磁场背景的调制磁场信号，实现对地下勘探设备和水下勘探设备状态信息的控制。
[0006]优选的，上述编码规则为通过磁场强度时域调制信号实现信息的编码。
[0007]优选的，上述发送方将待传输信息编译为磁场强度时变信号，调制磁场强度的峰值需要远高于背景磁场强度。
[0008]优选的，上述背景磁场是指发送方各种电子设备和金属构件产生的磁场以及地磁
场。
[0009]优选的，上述方法具体包括：
[0010]S101、发送方的信号编码，发送方根据实现协定的编码规则产生调制磁场信号；
[0011]S102、接收方的信号解码，接收方利用量子磁场精密测量装置对周围所有的磁场信号进行探测，识别其中携带编码信息的磁场信号并获取明文信息；
[0012]S103、接收方利用量子磁场精密测量装置实现超高灵敏度的磁场信号获取，接收方产生一个强度高于磁场背景的调制磁场信号，实现对地下勘探设备和水下勘探设备状态信息的控制。
[0013]优选的，上述方法具体包括：
[0014]S201、发送者和接收者实现商定好通信编码法则；
[0015]S202、发送者将需要发送的信息按照预先协商好的通信编码法则编译到调制磁场上，调制磁场强度远高于背景磁场强度；
[0016]S203、接收者使用量子磁场精密测量设备对周围磁场信号进行测量，捕获到发送者产生的调制磁场后，根据事先商定的编码法则进行信息解码，确定发送者发送的明文信息。
[0017]优选的，上述接收方通过量子自旋干涉仪等量子磁场精密测量设备，测量周围的磁场强度变化。
[0018]优选的，在经过水下信道、自由空间信道衰减后，磁场强度仍高于量子磁场精密测量设备的灵敏阈值。
[0019]一种实现上述基于调制磁场量子精密测量的通信方法的系统，包括发送方和接收方，发送方位于水面以下、接收方位于水面以上，发送方到接收方之间建立通信信道，还包括信号编码模块、信号解码模块和信号测量模块，其中，
[0020]信号编码模块，用于发送方根据实现协定的编码规则产生调制磁场信号；
[0021]信号解码模块，用于接收方利用量子磁场精密测量装置对周围所有的磁场信号进行探测，识别其中携带编码信息的磁场信号并获取明文信息；
[0022]信号测量模块，用于接收者使用量子磁场精密测量设备对周围磁场信号进行测量，捕获到发送者产生的调制磁场后，根据事先商定的编码法则进行信息解码，确定发送者发送的明文信息，接收方利用量子磁场精密测量装置实现超高灵敏度的磁场信号获取，接收方产生一个强度高于磁场背景的调制磁场信号，实现对地下勘探设备和水下勘探设备状态信息的控制。
[0023]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述方法。
[0024]一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下优势：
[0026]1、本专利技术针对各种自由空间通信手段都无法发挥作用的应用场景提出一种全新的通信方法，能够克服水下等特殊信道对无线电、激光载波的强吸收，并能跨介质、穿障碍地实现通信互联。
[0027]2、本专利技术是对量子精密测量应用方式的创新。
[0028]3、本专利技术为水下勘探、底下开采等特殊平台提供了日常信息报送和求救信号发送的手段，将为各种水下、地质勘探设备安全运行能力提升提供解决方案。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1示出了本专利技术基于调制磁场量子精密测量的通信工作原理示意图。
具体实施方式
[0031]下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。
[0032]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于调制磁场量子精密测量的通信方法，包括发送方和接收方，发送方位于水面以下、接收方位于水面以上，发送方到接收方之间建立通信信道，发送方根据实现协定的编码规则产生调制磁场信号，接收方利用量子磁场精密测量装置对周围所有的磁场信号进行探测，识别其中携带编码信息的磁场信号并获取明文信息，所述接收方利用量子磁场精密测量装置实现超高灵敏度的磁场信号获取，接收方产生一个强度高于磁场背景的调制磁场信号，实现对地下勘探设备和水下勘探设备状态信息的控制。2.根据权利要求1所述的基于调制磁场量子精密测量的通信方法，所述编码规则为通过磁场强度时域调制信号实现信息的编码。3.根据权利要求1或2所述的基于调制磁场量子精密测量的通信方法，所述发送方将待传输信息编译为磁场强度时变信号，调制磁场强度的峰值需要远高于背景磁场强度。4.根据权利要求3所述的基于调制磁场量子精密测量的通信方法，所述背景磁场是指发送方各种电子设备和金属构件产生的磁场以及地磁场。5.根据权利要求1所述的基于调制磁场量子精密测量的通信方法，包括：S101、发送方的信号编码，发送方根据实现协定的编码规则产生调制磁场信号；S102、接收方的信号解码，接收方利用量子磁场精密测量装置对周围所有的磁场信号进行探测，识别其中携带编码信息的磁场信号并获取明文信息；S103、接收方利用量子磁场精密测量装置实现超高灵敏度的磁场信号获取，接收方产生一个强度高于磁场背景的调制磁场信号，实现对地下勘探设备和水下勘探设备状态信息的控制。6.根据权利要求1所述的基于调制磁场量子精密测量的通信方法，包括：S201、发送者和接收者实现商定好通信编码法则；S202、发送者将需要发送的信息按照预先协商好的通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭凯，许波，侯文佐，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所，
类型：发明
国别省市：