[发明专利]基于调制磁场量子精密测量的通信方法

说明书

本发明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→传输→解码→后处理等标准步骤实现低速率通信。本发明所述方法主要针对的是其它各种自由空间通信手段都无法充分发挥作用的场合，解决诸如“水下勘探设备向水上钻井平台发送自己实时坐标”一类的特殊问题，克服短波无线电、激光无法在水下长距离传输，声波无法有效完成从水下到水上的跨介质传输等性能瓶颈问题，在量子精密测量应用方式创新的同时为提升水下、地下勘探设备安全运行能力提供全新技术手段。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

基于现有技术的问题，本发明要解决的技术问题：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。

针对现有技术中存在的缺陷，本发明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。

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。

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。

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。

优选的，上述方法具体包括：

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。

优选的，上述方法具体包括：

S201、发送者和接收者实现商定好通信编码法则；