武文周，李少波,楊乾遠

(1.中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊 050081；2.河北省光子信息技術(shù)與應(yīng)用重點實驗室，河北 石家莊 050081；3.中國電子科技集團公司第三十四研究所，廣西 桂林 541004)

0 引言

由于空間激光通信具有大容量、抗電磁干擾、難以截獲和通信距離遠的技術(shù)特點，基于各種平臺的無線激光通信近年來受到重視，得到了深入研究，目前已實現(xiàn)了基于衛(wèi)星平臺的星間、星地激光通信試驗[1]。作為激光通信的一個重要發(fā)展方向，隨著空基平臺大容量、抗干擾數(shù)據(jù)通信需求的發(fā)展，空基激光通信同樣受到充分重視，國內(nèi)部分研究單位開展了高空搭乘和旋翼機掛載無線光通信試驗[2]。

案例教學法，是指運用來自實際和具有仿真性的案例，使學生進入商務(wù)案例和管理事件的情境中，通過對事件的諸方面因素的關(guān)系及發(fā)展過程的研究，提高實際分析問題、解決問題能力的一種教學方式（胡文捷，2015）。在商務(wù)英語課堂，學生進行案例分析必然要經(jīng)歷閱讀、弄清案例所包含的商務(wù)理論原理、小組討論、運用相關(guān)理論分析問題、提出解決方案等過程，它能提高學生商務(wù)英語交際能力，分析和解決問題的能力。

林畬村所在的林畬鄉(xiāng)交通四通八達，生態(tài)環(huán)境優(yōu)美，更有包括毛澤東舊居在內(nèi)的紅色文化遺址群、中華文化桂花園、蘇福茶業(yè)生態(tài)茶園、石下村仙女峰、知青農(nóng)莊采摘園等豐富的旅游資源。同時，還擁有愛國主義教育基地、國防教育基地、市級首批研學示范基地、集“醫(yī)康養(yǎng)”和鄉(xiāng)村干部培訓功能為一體的鄉(xiāng)鎮(zhèn)綠色發(fā)展學院等，具備良好的旅游發(fā)展基礎(chǔ)。

空基激光通信鏈路經(jīng)過大氣信道。在中低空范圍內(nèi)，激光鏈路受致密大氣層等信道狀況影響，會產(chǎn)生嚴重的光束畸變和傳輸損耗[3]，導(dǎo)致接收端激光信號產(chǎn)生劇烈的功率抖動，影響激光鏈路通信穩(wěn)定性，嚴重時可能導(dǎo)致通信中斷。為減少致密大氣層對無線激光通信的影響，目前的空基激光通信研究主要集中在高空長距離激光通信試驗研究[4]?？?地激光通信受致密大氣層影響，因此產(chǎn)生的光束畸變更為嚴重，限制其通信距離[5]。

國內(nèi)針對空基平臺的大氣信道誤碼率性能研究較少，且較少考慮機載平臺振動等因素對激光通信質(zhì)量的影響。需要結(jié)合激光鏈路條件和機載平臺振動條件，分析研究空基激光鏈路通信誤碼率特性，為空基平臺激光通信鏈路的設(shè)計和研制工作提供技術(shù)支持。

1 大氣信道模型分析

大氣層內(nèi)激光傳輸鏈路經(jīng)過大氣介質(zhì)，受大氣信道的影響。典型的影響主要體現(xiàn)在大氣湍流和云霧、雨雪等影響，其中云霧、雨雪等氣象條件受限于天氣狀況，對激光產(chǎn)生的影響并不持續(xù)存在，而大氣湍流主要由于氣流的不規(guī)則運動產(chǎn)生，所產(chǎn)生的信道影響持續(xù)存在，需要激光鏈路進行克服[6-7]。此外，空基平臺保持運動狀態(tài)，會產(chǎn)生平臺振動，對激光束產(chǎn)生隨機擾動，影響接收端的接收功率?？?地激光通信屬于斜程傳輸，空基下行鏈路和地面上行鏈路經(jīng)過的信道狀態(tài)并不相同，因此需要分別進行研究。

受不同平臺的載荷條件限制，小型飛機與大型機、飛艇的光學穩(wěn)定載荷選擇不同，需要輕量化載荷，因此對激光發(fā)射功率和接收性能，以及光機載荷穩(wěn)定跟蹤性能的要求都有差距?？紤]到平臺載荷能力和激光發(fā)射接收情況，結(jié)合已有的試驗資料，針對各型空中平臺，幾種典型的激光通信工作場景如表1所示。針對低空、中空、高空的典型激光通信應(yīng)用場景，表1列出了幾種典型的飛行平臺，其中小型無人機飛行高度最低，且受限于質(zhì)量、功耗條件，鏡頭尺寸和發(fā)射功率都較小[8]，能夠?qū)崿F(xiàn)的通信距離也最短。對于中高空和高空飛行平臺，由于飛行高度和平臺的載荷能力增加，能夠?qū)崿F(xiàn)的通信距離也相應(yīng)增加。為保持空-地鏈路的可比性，表1中采用相同的空-地鏈路仰角設(shè)計。下面針對各種典型工作場景的鏈路參數(shù)展開分析[4,9]。

表1 各型平臺激光鏈路特性

1.1 空-空大氣湍流影響

大氣湍流的主要形成原因是地球表面的大氣對流。受太陽輻照和地表輻射的影響，地表大氣的溫度和速度場不均勻存在，進而產(chǎn)生大氣湍流。大氣湍流的存在造成了大氣折射率的隨機起伏，而折射率的變化將對光的傳播產(chǎn)生影響。在無線激光通信過程中，當光束在地球大氣層傳輸時，大氣湍流會影響傳輸光場波前相位，導(dǎo)致激光波束漂移、光束擴展、到達角起伏和相位起伏等效應(yīng)，導(dǎo)致系統(tǒng)接收光強的隨機起伏或閃爍，從而對系統(tǒng)的通信性能產(chǎn)生影響。

(1)

式中，k為載波波數(shù)；R為鏈路距離。

(2)

根據(jù)文獻[11]，在中高海拔和大氣靜穩(wěn)條件下，大氣湍流影響導(dǎo)致的光強閃爍服從對數(shù)正態(tài)概率分布，光強閃爍概率密度函數(shù)的表達式為：

(3)

1.2 空-地大氣湍流影響

在空-地大氣信道中，激光鏈路保持斜程穿過不同致密程度的大氣層，大氣湍流對上行和下行激光光路的影響不同。

(4)

式中，δ為鏈路天頂角；k=2π/k；Hhigh，Hlow分別為鏈路海拔最高點和最低點。對于上行鏈路：

(5)

對于下行鏈路：

(6)

將式(4)帶入式(3)，可以得到斜程通信情況下的光強閃爍系數(shù)。進一步，將計算結(jié)果帶入式(2)，可以得到斜程通信情況下的光強閃爍概率分布。

本文的一手資料大多為通過與當事人(包括周邊村民、小區(qū)居民、事件組織者等)的深度訪談法獲得，通過與當事人的深度訪談，了解事件相關(guān)信息，同時也了解當事人對于垃圾焚燒廠的觀點、態(tài)度。此外，對于當事人的描述，我們也經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)、新聞報道、論文等多渠道以確保出信息的真實性。

觀察組在對照組的基礎(chǔ)上應(yīng)用清熱化痰法,阿奇霉素與對照組保持一致性,清熱化痰法藥物組成為:石膏20g、玄參10g、桑白皮10g、生地黃10g、百部8g、蜜麻黃6g、苦杏仁6g、蟬蛻6g、枇杷葉6g、甘草3g;依方抓好藥物后,清水煎煮,取藥劑200ml,分早晚兩次服用,每天一劑,連續(xù)治療2周。

1.3 平臺振動影響

空基平臺處于飛行或懸浮狀態(tài)，飛行位置、姿態(tài)及運動狀態(tài)無法固定，因此會引入寬頻譜振動[13]。由于遠距離激光通信波束較窄，微弱的振動即可能引起接收光功率下降，嚴重的可能引起視軸偏離。根據(jù)文獻[14]，在隨機振動影響下，接收光強概率密度函數(shù)分布服從beta分布，即：

pv(I)=γIγ-1，

(7)

式中，γ表征振動對光軸準直性的影響，表達式為:

(8)

Research on Indoor Design of DC Switch Yard for 1 100 kV Converter Substation YUE Yunfeng,JIAN Xianghao,KONG Zhida,GUO Jinchuan,TAN Wei(92)

受飛行平臺載荷能力的影響，各平臺的光學天線能實現(xiàn)的穩(wěn)定跟蹤能力也有所不同[4,9,15]。對于低空系留無人機等小型旋翼機，由于其載重能力較弱，因此通常可搭載的載荷質(zhì)量約5 kg，且滯空時間較短，因此光電載荷的穩(wěn)定精度也較差。中高空的大型飛機和飛艇都能搭載結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的光電載荷，但比較飛艇平臺和中高空大型飛機平臺，2種平臺的振動條件是不同的。由于飛艇平臺飛行速度慢，其振動主要體現(xiàn)為低頻振動，可以被光電載荷有效抑制。而運輸機、大型無人機等大型飛機平臺，其振動主要體現(xiàn)為寬譜振動，相同減振性能的光電載荷能夠?qū)崿F(xiàn)的穩(wěn)定精度也略差于飛艇平臺。根據(jù)文獻資料，不同光學天線的穩(wěn)定跟蹤能力和各型平臺振動對光軸準直性的影響如表2所示。

為大力推廣熊蜂授粉與病蟲害綠色防控技術(shù)，促進農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展，助力鄉(xiāng)村振興，按照省農(nóng)業(yè)廳植保植檢站《關(guān)于印發(fā)河北省蜜蜂授粉與綠色防控技術(shù)集成示范方案的通知》的要求，2017年在全縣開展熊蜂授粉與病蟲害綠色防控技術(shù)集成示范。

2 信道狀態(tài)分析

根據(jù)Tylor信道凝固假設(shè)，大氣湍流信道可以假設(shè)為短時間靜穩(wěn)狀態(tài)[11]，考慮到大氣信道和平臺振動影響，激光通信鏈路信道影響激光能量分布總概率密度函數(shù)為[16]:

(9)

帶入式(2)和式(7)，經(jīng)過化簡可以得到激光鏈路的通信總概率密度函數(shù)表達式為：

(10)

非相干激光通信系統(tǒng)采用非歸零OOK強度調(diào)制直接檢測(Intensity Modulation/Direct Detection，IM/DD)調(diào)制體制[17]，其誤碼率可表示為：

BER=p(0)p(e/0)+p(1)p(e/1)，

(11)

式中，p(0)和p(1)為系統(tǒng)分別發(fā)射“0”和“1”符號的平均概率；p(e/0)和p(e/1)分別為系統(tǒng)發(fā)射“0”和“1”符號而在接收機得到誤比特的條件概率。在理想信道環(huán)境下，OOK調(diào)制體制解調(diào)得到的誤比特條件概率如下：

本文的仿真主要針對各型平臺在空-空、空-地鏈路條件下的大氣信道與平臺振動等平臺和信道環(huán)境對傳輸誤碼率進行數(shù)值仿真，仿真模型采用log-normal模型。仿真系統(tǒng)信號光采用1 550 nm波段，傳輸速率為1 Gb/s，發(fā)散角為0.1 mrad，傳輸距離參考表1，平臺振動情況參考表2。

(12)

(13)

對比圖1和圖2可以得到引入機載平臺振動后的影響，具體解調(diào)靈敏度數(shù)據(jù)如表3所示。當同樣采用小型無人機光軸穩(wěn)定條件進行仿真時，對比小型無人機近距離仿真條件、小型無人機遠距離仿真條件和大型機仿真條件3種鏈路條件，由于平臺振動產(chǎn)生的靈敏度惡化分別是7.06，2.96，6.08 dB。而3種鏈路條件中湍流影響最強的是小型無人機遠距離通信條件，最弱的是小型無人機近距離條件。比較可以發(fā)現(xiàn)，振動影響強度排序與湍流影響強度排序相反。因此，對于同樣的振動條件，當大氣湍流影響變?nèi)鯐r，振動影響加劇。這主要是因為當湍流影響加劇時，光強分布更加彌散化，振動引起的接收端功率衰減現(xiàn)象減弱。

(14)

參考文獻[13]，OOK，BPSK，QPSK體制激光鏈路大氣信道誤碼率可表示為：

(15)

(16)

相干無線激光通信可以有效提高激光通信性能[18]。相干無線激光通信主要的調(diào)制方式是BPSK和QPSK，對應(yīng)的理想情況下的誤碼率如下：

(17)

式中，PI(ε)為大氣湍流閃爍分布概率；BER為理想條件下的誤碼率分布。帶入大氣信道模型概率密度函數(shù)后，可得到大氣湍流信道條件下的誤碼率分布曲線。

她，金枝立刻覺得自己發(fā)羞，看一看自己的衣裳也不和別人同樣，她立刻討厭從鄉(xiāng)下帶來的破罐子，用腳踢了罐子一下。

3 仿真分析

劉富來等[54]報道，仙草根、莖、葉及全草的水和醇提取液對禽大腸桿菌有良好的抑菌作用；仙草全草煎液對鴨群的大腸桿菌和沙門氏菌也有較好的抑制效果[55]。

3.1 空-空鏈路誤碼率特性

本文研究了小型無人機、大型飛機和飛艇各自與自身相同平臺的空-空傳輸鏈路特性。研究了大氣信道和飛行平臺振動特性對各型平臺的傳輸能力影響，其中圖1為僅考慮大氣信道影響條件下的各平臺激光鏈路誤碼率狀況，圖2為綜合考慮大氣信道和平臺振動影響時的激光鏈路誤碼率狀況。

圖1 大氣信道對空-空鏈路影響

圖2 大氣信道和振動對空-空鏈路影響

由圖1可以看出，當?shù)涂招⌒蜔o人機的傳輸距離與大型飛機相同時(鏈路距離100 km，即小型無人機遠距離條件)，在相同誤碼率條件下，小型無人機的信噪比要顯著低于大型飛機，大氣湍流引起的功率損耗增加了12.36 dB。而當小型飛機實際通信時，其通信狀況會得到顯著提高，相比小型飛機遠距離情況改善了14.29 dB。這說明中低空飛行平臺空-空激光通信鏈路受鏈路距離和飛行高度影響，較低的飛行高度和較遠的通信距離會導(dǎo)致大氣湍流引起的傳輸損耗增加。當鏈路高度達到飛艇飛行高度時，空-空鏈路的平均高度較高，受大氣影響較小，因此空-空激光通信傳輸能力得到顯著提高。

在圖1中同樣對比了不同調(diào)制體制對無振動影響下空-空激光通信的影響。大氣湍流引起的光強閃爍對于相干光通信體制影響較小，通過采用相干光通信可以有效提高無線光鏈路接收端的解調(diào)靈敏度。對比大型飛機條件下非歸零OOK與BPSK，QPSK的解調(diào)靈敏度，BPSK，QPSK的解調(diào)靈敏度分別提高4.52，1.51 dB。

數(shù)學知識的編排既要符合知識本身的發(fā)展規(guī)律，又要符合學生的認知規(guī)律。在小學數(shù)學教材中，知識編排常常散布于不同年段，學生習得的知識點往往以“碎片化”的方式貯存。唯有及時地梳理和盤點，才能將“碎片化”的知識點穿成線、集成塊、連成網(wǎng)，[2]使學生的經(jīng)歷由知識結(jié)構(gòu)走向認知結(jié)構(gòu)的過程。

結(jié)合表3和表2可知，平臺振動對光軸準直性的影響將顯著影響接收光功率損耗情況，當保證γ≥6.25時，即可認為平臺振動對接收光功率影響可控，提高光軸穩(wěn)定性是減少振動對光通信影響的最好解決辦法。對于不同調(diào)制體制的空-空激光通信，振動的影響基本保持不變。

表3 湍流和平臺振動對空-空鏈路影響

因此，對于空-空鏈路，當需要傳輸更遠距離時，需要更高的解調(diào)門限或者提高飛行平臺的飛行高度，并保證激光通信終端具有很好的伺服穩(wěn)定能力。

3.2 空-地鏈路誤碼率特性

本文研究了小型無人機、大型機和飛艇各自與地面通信終端的空-地下行和上行傳輸鏈路特性；研究了大氣信道和飛行平臺振動特性對各型平臺的傳輸能力影響，其中圖3為僅考慮大氣信道影響下的空-地上行和下行激光鏈路的誤碼率狀況，圖4為綜合考慮大氣信道和振動影響下的空-地上行和下行激光鏈路的誤碼率狀況，圖5為在大型飛機鏈路條件下不同調(diào)制體制對空-地下行激光鏈路誤碼率影響。

圖3 大氣信道對空-地鏈路影響

圖4 大氣信道和平臺振動對空-地下行鏈路影響

空-地下行鏈路可能受到飛行平臺振動影響，導(dǎo)致接收性能下降，而空-地上行鏈路從地面發(fā)射，可以采用固定發(fā)射平臺等方式提高減振性能，故本文中沒有考慮空-地上行鏈路中平臺振動影響。

由圖3可知，空-地下行鏈路中各平臺受大氣信道狀況影響。各平臺空-地鏈路與水平地面仰角如表1所示。對于各種鏈路形式，空-地下行鏈路受湍流影響都顯著小于空-地上行鏈路，這是因為空-地上行鏈路首先經(jīng)過大氣致密層，傳輸過程中光斑的彌散現(xiàn)象更為劇烈。在相同仰角情況下，小型無人機通信能力顯著高于大型機和飛艇情況，而以飛艇受到湍流影響更為劇烈。對于飛艇和大型機等空-地上行穿過鏈路，二者受信道影響僅差0.14 dB。2種鏈路的差別主要體現(xiàn)鏈路上行穿過大氣致密區(qū)后鏈路傳輸?shù)木嚯x。因此對于空-地激光鏈路，穿過大氣致密區(qū)的鏈路距離是決定大氣信道影響的關(guān)鍵因素。

比較圖3和圖4可知，不同平臺振動條件對空-地下行鏈路影響如表4所示。與空-空鏈路規(guī)律相似，當振動對光軸準直性影響降低時，可以明顯觀察到振動引起的功率損耗降低。通常認為當γ≥6.25時，平臺振動影響可控。對于小型無人機平臺，當γ=3.52時，振動導(dǎo)致的功率損耗約為6.68 dB，振動影響顯著增加。同樣，類似空-空鏈路，在相同光軸穩(wěn)定精度下，當空-地下行鏈路受大氣信道影響加劇時，振動對鏈路接收性能影響減弱。

表4 湍流和平臺振動對空-地鏈路影響

由圖5及表4可知，對于大型飛機鏈路條件，在不考慮振動影響時，對于下行鏈路，BPSK和QPSK可分別相對于非歸零OOK調(diào)制體制改善4.51，1.5 dB解調(diào)靈敏度。對于上行鏈路，分別改善4.52，1.51 dB解調(diào)靈敏度。對于不同的調(diào)制體制，在相同鏈路條件下，空-地下行鏈路受振動影響導(dǎo)致的信噪比惡化基本相同。

4 結(jié)束語

本文分析了空-空鏈路、空-地下行鏈路和空-地上行鏈路中各型空基平臺的激光鏈路受大氣信道和平臺振動特性的影響，在log-normal模型的基礎(chǔ)上，理論推導(dǎo)了各型平臺在不同鏈路條件下的傳輸誤碼率情況。經(jīng)過理論分析可知，對于空-空激光傳輸鏈路，采用更高的飛行高度、通過更加有效的信號處理體制來提高鏈路功率余量或進一步優(yōu)化平臺振動抑制能力,都可以有效保證激光傳輸質(zhì)量。對于空-地鏈路，在相同條件下，下行鏈路比上行鏈路傳輸質(zhì)量更高，在相同仰角條件下，大氣致密區(qū)的鏈路穿過距離是影響傳輸質(zhì)量的決定因素，通過提高飛行高度并不能有效提高傳輸質(zhì)量，需要通過優(yōu)化信號處理體制提高鏈路功率余量以及進一步提高平臺振動抑制能力提高空-地鏈路傳輸質(zhì)量。

相對于傳統(tǒng)的DEA方法獲得的城市旅游效率方式來說，其結(jié)果明顯被高估，而應(yīng)用Bootstrap-DEA模型利用糾偏測度獲得的結(jié)果更為符合實際的狀況，分析近年來廣東省城市旅游效率產(chǎn)生的空間變化來說，年度旅游效率存在較為顯著的差異性，整體效率水平有待提升，多數(shù)的城市均實現(xiàn)了總計數(shù)效率有效。而基于時間變化的角度分析，因為旅游效率與旅游產(chǎn)出的增長態(tài)勢具有一定的差異，主要就是因為近年旅游政策的影響，導(dǎo)致長期的投資項目不斷增多，這樣就造成了投資冗余，導(dǎo)致旅游經(jīng)濟無效城市的數(shù)量不斷增多。

朝游北海暮蒼梧，袖里青蛇膽氣粗。子虛先生又豈是凡人。他看破紅塵，一心向道，道成世界，周流不息，不息不停之中，凡人認命，得道者造命罷了。棋在棋盤上，棋也在天地星宇里。他與烏有先生已經(jīng)悟出了今夜天地之間的“媼婦譜”，遂明白東方宇軒諸人布置萬花因隧道的關(guān)鍵，他們這兩個牛頭馬面老家伙，庶幾可不辱使命矣。