雷达技术论文范文

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第1篇

《激光雷达技术原理》以测量学和数据处理理论和方法为基础，讲授激光雷达技术的基本原理和数据后处理方法，同时结合实际案例讲解激光雷达技术在测绘、地质和工程等领域的应用前景和亟待解决的问题。由于激光雷达是一项测绘新技术，国内还没有成熟的教材，因此结合国际上较为权威的专著《AirborneandTerrestrialLaserScanning》［5］以及国内外相关的研究和应用成果自编了教程，对学生采取了“了解—新型传感器原理”“熟悉—激光扫描仪操作”和“掌握—激光点云数据后处理方法”的教学模式，以达到从理论到实践的教学效果。

1．1了解新型传感器原理

首先，以学生熟悉的全站仪为对照，让学生了解激光雷达是一种集成了多种高新技术的新型测绘仪器，具有非接触式、精度高(毫米级/亚毫米级)、速度快(可达120万点/秒)、密度大(点间距可达毫米级)的优势，且数据采集方式灵活，对环境光线、温度都要求较低。其次，让学生理解LiDAR的测量原理主要分极坐标法和三角测量法两种。其中，对于极坐标法测量，使学生了解测距的关键在于时间差的测定，引出两种常用的测时方法:脉冲法和相位法;让学生理解直接测时和间接测时的区别以及各自的优缺点，从而进一步了解脉冲式和相位式激光扫描设备的优势、局限性以及应用领域。最后，通过介绍激光雷达采集数据的扫描方式，让学生了解不同平台上的激光雷达传感器的工作特点，如固定式激光扫描仪适合窗口式和全景式扫描，车载、机载以及星载平台适合移动式扫描等。

1．2熟悉激光扫描仪操作

考虑到各类平台激光雷达的作业特点以及现有设备的情况，《激光雷达技术原理》课程以地基三维激光扫描仪为重点，让学生熟悉仪器的外业操作。尽管激光扫描仪数据采集的自动化程度较高，外业采集仍然需要解决扫描设站方案设计和不同扫描站间连接点选择等问题，要求学生在熟悉激光扫描仪软硬件操作的同时，还要掌握激光扫描仪外业采集方案的设计:踏勘工作区，分析研究最优化的扫描设站方案和坐标转换控制点选择，画出相关的设计草图，并设置主要扫描设站的标志。要求设站位置既要保证与相邻站的重叠，又要覆盖尽量大范围的被扫描对象，以减少设站数，从而提高外业数据采集效率。

1．3掌握激光点云数据后处理方法

利用点云数据可视化与点云原始存储格式之间的明显反差，让学生了解激光点云数据后处理的重要性和难点，及其已成为制约激光雷达技术应用瓶颈的现状。根据学生的理解程度，选取了点云的拼接/配准、点云的滤波和分类、点云的分割和拟合等后处理方法，要求学生掌握相关的算法并编程实现。

1．3．1点云的拼接/配准点云拼接是将2个或2个以上坐标系中的大容量三维空间数据点集转换到统一坐标系统中的数学计算过程。要求学生掌握如何解决点云拼接的两个关键问题:同名特征的配准以及旋转矩阵的构造。对于同名特征的配准，使学生了解常用配准方法的特点和适用范围，如ICP方法适合用于精拼接，而基于特征面的方法对场景特征分布要求较高等。着重让学生掌握最常用的人工标靶识别，以及特征面匹配，后者有别于学生所熟知的点特征匹配;对于旋转矩阵的构造，拓展学生在《摄影测量学》［6］中学习的基于欧拉角的旋转矩阵构造，掌握角－轴转角系和单位四元数方法。

1．3．2点云的滤波和分类要求学生了解滤波和分类的目的是解决激光脚点在三维空间的分布形态呈现随机离散的问题。掌握基于高程突变和空间形态学的点云滤波和分类方法。让学生理解单一的信息量会导致算法不稳健，从而引出多源数据融合的思路。目前，已经有很多激光扫描仪生产厂商推出的新产品中实现了多传感器平台的集成，如激光扫描仪会搭载小像幅的数码相机，甚至有些系统还提供由集成传感器生成的红外影像。每种数据源都有其自身的优点和局限性，将多源数据融合能够弥补各个单数据源的局限性，增大信息量，从而提高滤波和分类方法的稳健性。

1．3．3点云的分割和拟合要求学生掌握实现点云分割的相似性原则:平面性、曲面平滑度和邻域法向，以及常用的点云分割方法表面生长法。考虑到点云拟合是由离散激光点坐标计算特征模型参数的过程，要求学生掌握点云拟合中两个主要问题的解决方法:粗差剔除及最优解获取。

2实践教学法

实践教学是卓越工程师培养体系中一个重要的组成部分。作为技术性的测绘工程学科，除应用测量仪器采集数据、应用计算机处理数据的基本能力外，还需要构建实践教学体系以培养学生在实践中选用适当的理论、技术、仪器设备和作业方法解决测绘工程与地理空间信息产品生产实际问题的能力，从而使学生接受测绘工程与地理空间信息产品生产方案设计、实施以及实际应用中测绘工程解决方案确定等系统化训练。《激光雷达技术原理》课程实习要求学生全面应用所学知识，利用实习场地，依据实习目的和要求在老师的指导下分组独立完成全部实习内容。实习仪器为中国地质大学(北京)遥感地理信息工程教研室使用教育部采购专项购买的RIEGLLMSZ620三维激光扫描仪。《激光雷达技术原理》课程实习的目的主要是使学生通过三维激光扫描仪的使用，进一步巩固和加深理解相关理论知识和技术方法。要求熟悉三维激光扫描仪数据采集与处理(包括DEM、等高线和剖面图生成以及三维建模等)的全过程。通过实践性教学，不仅能够让学生掌握基本的软、硬件使用操作方法和LiDAR测量项目的作业流程，而且能够加深学生对所学专业理论知识的理解。培养学生的应用能力、创新能力以及严肃认真、实事求是、吃苦耐劳、团结协作的精神。要求学生必须参加每一个实习环节，协作完成实习任务，独立完成实习报告。实习内容主要包括以下部分。

2．1三维激光扫描

数据的外业采集要求学生分组完成测区划分和踏勘，确定测站位置，根据测区地形，设计外业数据采集方案，完成外业设站、反射标靶布设和数据采集工作。学生需要完成校园内建筑物点云数据和奥林匹克森林公园地形点云数据的采集。

2．2点云数据预处理

要求学生分别利用随机软件RiSCANPRO和上机C语言编程对外业采集的三维点云数据进行预处理，包括点云数据的滤波和拼接。

2．2．1点云滤波1)手动滤波要求学生利用RiSCANPRO对点云数据进行滤波。RiSCANPROv1．7．0有两种模式，即Filterdata和Terrainfilter。前者针对一般数据，后者对于提取地形的数据有明显效果。2)自动滤波要求学生上机应用C语言编程实现数学形态学方法、移动窗口滤波法、迭代线性最小二乘内插法、基于可靠最小值的滤波方法等常用的地形滤波算法，对外业采集的数据进行滤波，并对各算法的结果进行比较和分析。图1为学生基于虹湾地区嫦娥一号激光测高数据，利用五种滤波方法滤波后的数据点残差值分布图［7］。

2．2．2点云拼接1)基于反射标靶的点云拼接要求学生利用RiSCANPRO软件，结合外业数据采集时布设的标靶连接点，对地形和建筑物点云数据进行拼接。激光点云数据的拼接有两种方式:公共反射体的方式和采用使所有的反射体处于同一坐标系统的方式。在实际操作过程中，要求学生对两者结合使用，以期达到更好的拼接效果。2)基于特征面的点云拼接要求学生在对点云进行拟合的基础上，选取至少三对相互正交的特征面，利用C语言上机编程，实现基于特征面的点云拼接，并与单纯基于点的拼接结果进行对比，分析不同方法的优缺点。

2．2．3地形数据处理对地形数据的处理主要包括三角化、平滑、生成等高线和剖面。三角化参数的设置可参考量测工具量测出的点云中两点之间的距离初步设定，这个值可适当调整，目的在于使图中的点云数据彼此之间能尽量大面积地构成三角网;要求学生对已经完成三角化的数据进行平滑处理;针对已经完成平滑的数据，利用RiSCANPRO软件生成等高线。剖面图的显示既可以针对三角化之前的数据，也可以针对三角化之后(包括完成平滑的数据)来操作。

2．2．4建筑物几何模型重建针对《激光雷达技术原理》数据处理方法的教学内容，指导教师结合自身的研究成果组织研究生开发了点云分割和拟合以及三维建模等软件模块，考虑到学生的掌握程度和实用性，要求学生在利用软件模块实现点云数据分割和拟合的基础上，利用AutoCAD软件手工建立建筑物的几何三维模型，基于3DSMAX软件建立建筑物纹理模型。图2为暑期教学实习中指导学生利用商业软件和自主开发的软件模块重建的地大校园主要建筑物的三维模型。

3结束语

第2篇

关键词：FAS466处理器合成孔径雷达高速数据记录SCSI接口标准

合成孔径雷达(SAR)经历了从光学记录成像到数字记录成像，从低分辨率到高分辨率，从单通道、单极化到多通道、多极化，从单频到多频的发展过程。SAR系统的迅速发展，使SAR的数据量也急剧增多，普通的存储器已经无法满足SAR系统对大容量、高速数据存储的要求。

常规的数据记录器的设计思路是通过高速PCI接口，采用SCSI总线处理器将高速数字信号存入SCSI硬盘。其缺点是数据传输的速率受PCI带宽的限制，而且PCI接口对微机系统的依赖性，使系统的模块化设计变得非常困难。另外，SAR对数据记录器的可靠性和工作环境的要求也非常高，使SAR数据记录器不能按照常规的方法设计。笔者通过对SAR系统的研究，基于模块化设计的思想，开发了一种基于FAS466的高速实时数据记录器。其特点是采用高速DMA接口、可脱离微机平台工作、体积小、可靠性高，实际持续存储速度达到72MB／s。

图1

1SCSI总线和硬盘

SCSI是美国ANSI9．2委员会定义的计算机和外设之间的接口标准。本系统采用SCSI硬盘，因为5CSI接口比常见的IDE接口具有更多优点：(1)SCSI提供了一个高速传输通道，传输速度更快；(2)SCSI接口采用总线主控数据传输(BusMasterDataTransfer)，占用CPU资源少；(3)可同时串接多台不同类型的设备；(4)SCSI硬盘在标识硬盘扇区时使用了线性的概念，即硬盘只有顺序的第1扇区、第2扇区…第n扇区，不像IDE硬盘的"柱面／磁头／扇区"三维格式。这种线性编排方式访问延时最小，可加快硬盘存取速率，尤其在持续大容量控据存储时，所显现的优势更为明显。

2系统的硬件结构设计

整个系统的设计总体框图如图1所示，包括高速数据源、高速差分接收器、DMA控制器、数据缓存器、DSP微处理器、SCSI协议控制器和高速SCSI硬盘等子系统；下面分别给出各子系统的设计(PADBUS表示控制信号线，DATABUS表示数据信号线)。

2．1高速数据源和高速差分线性接收器

系统的高速数据源接口为16位的并行接口，数据传输接口的所有信号均采用低电压差分模式LVDS传输，信号进入记录器之后要将LVDS电平转换成TTL电平。

2．2数据缓存器

数据缓存的目的是为SCSI的高速DMA传输做好准备，使两边数据传输速度匹配。数据的流向一般是一个口进，一个口出，不对信号进行任何处理。双口随机存储器RAM虽然也可完成这个任务，但是由于它需要复杂的地址译码电路，所以不采用，而采用FIFO。由于SAR系统每帧数据小于8KB，本系统选用的FIFO深度为8KB。

2．3SCSI协议控制器--FAS466

FAS466(FastArchitectureSCSIProcessor)处理器是Qlogic公司1999年上市的一种高性能SCSI引擎，它源于Qlogic公司的TEC450／452三重嵌入式控制铝系列，可提供Ultra2SCSI的同步传输速率，支持先进的SCSl自动配置模式的1层和2层协议，内部嵌有微控制器，能够通过编程方式灵活地协调SCSI作业队列，可以工作在启动或目标模式并支持单端或低电压差分模式的SCSI连接。

FAS466区别于其它SCSI协议控制器的最大特点是它采用微处理器和DMA接口结构，而常见的SCSI协议控制器采用PCI接口总线结构。这是本设计采用FAS466的一个主要原因。采用微处理器和DMA接口结构，可以通过DSP对传输进行控制，脱离微机平台，减少传输带宽限制，使数据记录器具有非常好的灵活性和可移植性。FAS466由SCSI控制器、微控制器、DMA接口和微处理器接口四个模块组成。外部微处理器通过微处理器接口对FAS466进行控制，SCSI控制器提供灵活、有效的底层SCSI协议控制，微控制器负责控制数据从DMA接口到SCSI硬盘的传输以及各个模块之间的协调。图2为FAS466的内部结构。

2．4OMA控制器

本设计采用DMA接口代替高速数据存储中常见的PCI接口。这不但使传输数据的速率有了比较明显的提高，而且使数据记录器可以脱离微机系统，使模块化设计成为现实。

本设计采用CPLD器件实现DMA控制器，而不采用专用的DMA控制器，主要考虑以下一些因素：本设计的数据传输速率达到72Mg／s，一般的专用DMA控制器难以胜任；专用的DMA控制器与FAS466之间的连接需要大量的逻辑转换电路和连线，使设计难度加大；DMA控制器还需要在DSP的控制下与FAS466进行协调才能一起工作，这增加了软件编程的难度；使用CPLD器件，除了完成DMA控制器的功能之外，还可以把电路中的译码、逻辑转换、系统复位等模块设计进去，减小了设备的体积，方便了以后对系统的升级和改进。

图3

2．5DSP微处理器

该高速数据记录器选用TI公司的TMS320F206作为微处理器。主要考虑TMS320F206片内包含32K×l6字的FLASHEEPROM，使DSP周围电路简单、设备的体积减小，而且系统升级也比较方便；指令集非常丰富，与TMS320C5X系列指令兼容；TMS320F206的指令周期为50ns，符合系统对DSP速度的要求。

DSP负责对各个模块进行协调和控制，实现高速数据记录的功能。需要注意的是：FAS466的微处理器接口数据／地址总线是复用的，而TMS320F206的数据／地址总线是分开的，需要外部逻辑将数据和信号总线整合。高速数据通过信号源接口进入本系统，首先进行电平转换，然后进入数据缓存器；在DMA控制器的控制下进入SCSI协议控制器；最后通过SCSI协议控制器存入高速SCSI硬盘。整个数据流程中，DSP微处理器负责各个子系统之间的协调和控制。由于采用分离的微处理器总线和DMA总线结构，因此达到了较高的记录速度。

3系统的软件设计

软件模块的设计是本系统设计的重点和难点，它负责对相关硬件控制和协调，最终实现SCSI协议、硬盘的控制和DMA传输等。本系统中，软件设计分为DSP控制软件和DMA控制器的CPLD实现两部分。程序的优劣关系到整个系统数据存储的速度，下面分别讨论。

3．1DSP控制软件

一般来说．要完成一次数据交换必须完成SCSI总线的仲裁、选择、消息、命令、数据和状态等阶段。这些阶段，微处理器TMS320F206通过对FAS466寄存器的读写控制完成实现。FAS466的寄存器主要有：

(1)命令寄存器(CommandRegister)：F206通过向命令寄存器写入相应指令，控制FAS466完成初始化、复位、总线分配与复位以及SCSI总线各个阶段的转变等功能；(2)FIFO寄存器(FIFORegister)：这是一个16字深的FIFO寄存器，SCSI硬盘和FAS466之间的数据交换都通过这个FIFO完成；(3)传输计数寄存器(TransferCountRegister)：是一个减法计数器，用于保存一次DMA数据传输的字节数；(4)中断寄存器(InterruptRegistet)：F206通过FAS466中断寄存器了解SCSI命令的执行情况，从而决定程序的执行流向。

SCSI控制软件流程如图3所示。首先初始化SCSI控制器，然后SCSI控制器与SCSI硬盘建立同步传输协议，在硬盘准备好的情况下才可以发送各种SCSI命令，如读、写等，同时处理好各种意外情况的发生。

3．2DMA控制器的CPLD实现设计

第3篇

心理学研究认为，个体感恩意识不仅是道德层面的内容，其深层次的影响因素在于“感戴”这一个体心理加工过程，即个体倾向于以感恩情绪来回应他人帮助的一种稳定、跨情境的特质性情感。感戴水平高的个体倾向于将积极结果归因于“许多人的努力”，更能够领悟到他人的帮助与支持，也会有更多的感戴情绪，对社会有更加积极正向的认知。相反，感戴水平低的个体倾向于将积极结果归因于自身，对于社会支持的体认与感戴情绪就会较少。国内感恩教育的相关研究多以综合类大学生为对象，研究方向多从感恩教育环境、感恩文化建设、感恩教育载体等理论角度出发，对于感恩教育实操性工作模式的研究鲜有涉及，以艺术类大学生为对象的感恩教育研究更是少之又少。而艺术类大学生毕业后主要从事艺术创作工作，影响的是社会群体的精神层面，如果创作者本身不具备感恩品质，其作品也只能是冷漠理念的传递。目前，大学感恩教育尚未课程化，因此班级就成了此项教育工作的重要阵地，而班级因对学生具有特殊意义，也有着开展感恩教育工作的优势。在这样的背景下，探索艺术类大学班级化感恩教育的模式是必要、可行且具有实际操作意义的，对于大学感恩教育的研究也是一项重要补充。本研究选用国外相关研究中较为成熟的感戴问卷，选择性别、生源、民族、年级、专业、是否独生子女、是否单亲家庭、是否学生干部、是否参加过志愿服务等多个背景变量，以浙江某艺术高校学生为样本，考察大学生在各个背景变量上呈现的感戴特点，在调研数据的基础上，结合感戴心理加工过程的特点，从提升个体感戴水平的角度来探索班级化感恩教育模式。

二、研究方法

（一）被试

采用整体随机抽样方法，分别从造型学院、设计学院、传媒动画学院、建筑学院等四个二级分院抽取被试，共获得有效被试652名，其中男生204名，女生448名；大一学生182名，大二学生219名，大三学生150名，大四学生101名；造型专业学生220名，设计专业学生232名，建筑专业学生168名，传媒专业学生32名；汉族学生626名，少数民族学生26名；城镇学生496名，农村学生156名；独生子女416名，非独生子女236名；学生为单亲家庭的有43名，为非单亲家庭的有603名；学生干部188名，非学生干部464名；曾参加过志愿服务的学生423名，未参加过志愿者服务的学生229名。

（二）测量工具

测量工具为感戴量表（GratitudeQuestionnaire）。感戴问卷共6个题项，经本研究翻译、试测、修改后修订成的5个题项的中文版。每题项采用“1.极不同意”至“7.极同意”的形式分级计分，第3题反向计分，总分越高，感戴状况越好。经翻译修订后，本次测量的内部一致性系数为0.76。

（三）测评程序与数据处理

本研究采用以班级为单位的团体测试，对回答问卷的要求进行了测前说明，以保证大学生的积极配合，被试约在10分钟内完成问卷，对全部数据使用SPSS16.0统计软件进行管理和处理。

三、研究结果

经统计，大学生感戴得分的均数为34.36。经差异检验发现：在性别、年级、是否单亲家庭、是否学生干部、是否曾参加过志愿服务等几个背景变量上存在显著差异；在专业、民族、生源、是否独生子女等四个背景变量上，感戴得分没有显著差异；女生的感戴得分显著高于男生；来自完整家庭学生感戴得分显著高于单亲家庭学生；担任过或正在担任的学生干部得分显著高于未担任过的学生；参加过志愿服务的学生得分显著高于未参加过的学生；不同年级学生间差异显著，大一、大二、大三感戴得分呈逐渐上升趋势，均高于大四学生。

四、班级化感恩教育模式探索

根据以上数据，可以发现，艺术类大学生感戴现状具有这样的特点：获得社会支持多的（女生、双亲家庭学生）、有较丰富社会实践经验的（学生干部、高年级学生）、有助人体验的（志愿者）群体，他们的感戴水平较高，而“班级”正是个体获得社会支持、提升社会实践能力、服务他人最直接、最容易的途径。数据结果进一步证明了进行班级化感恩教育途径研究的科学性与可行性。根据感戴的心理影响机制来看，感戴水平高的个体能够对现实做出更加客观的评价，能够看到个人的“积极结果”来自许多人的努力，而这些正向积极的认知让个体产生更多的感恩情绪和行为。所以如何通过环境去影响个体的认知，成为班级化感恩教育模式研究的落脚点。结合艺术类大学生感戴现状的调研数据，笔者提出以下几点建议。

（一）建立班级支持系统

数据显示，女生及来自非单亲家庭的学生，其感戴水平显著高于男生及单亲家庭的学生。女性在社会群体中相对弱势，在日常生活中接受到他人的帮助也会相对多于男性。而双亲家庭在物质与精神上所给予个体的支持也会比单亲家庭多，两个群体具备一个共性，即更多的社会支持。班级就像一个大家庭，应该成为班级成员获得社会支持的重要途径。班级支持可以从这两个角度进行：针对经济困难，学业困难等群体的帮助型支持；针对有特定需求的服务型支持。针对不同群体特点，成立由教师、班委、学生组成的各类“支持小组”，独立开展工作，具体分类为：班级经济困难生支持小组，可以由班主任、生活委员、困难生代表、普通学生等几类人组成，可提供的支持有：掌握班级困难生的家庭情况，关注他们日常生活，为学生提供资助信息并协助申请，审批班级困难生资格申请及资助额度审定等。班级学业支持小组，由专业教师、学习委员、成绩优秀学生组成，可提供的支持有：组织班级学习经验交流；邀请教师或研究生举办读书会；针对特定课程举办师生沟通会；掌握班级后进生的情况，帮助他们分析学业落后的原因，提供一对一的帮扶等。服务型支持小组如：班级就业与实习信息小组，由辅导员、班委、感兴趣的学生组成，可提供的支持有：就业信息；实习岗位推荐；就业政策咨询等。班级文娱小组，由班级文体委员、特长生、有兴趣的学生组成，可提供的支持有：各类文娱活动的组织策划；根据班级学生的情况成立不同的兴趣小组；丰富班级课余生活等。以上是对部分“支持小组”的例举，班级可以视自身的情况来设立，鼓励班级成员根据自己某一方面所长或兴趣为大家提供支持，同时也可以得到大家为他提供的资源，形成“助人自助”的班级支持系统，让每一个成员在需要时首先可以从班级——这个离自己最近的“家”里获得支持。

（二）建立“人人参与”的班级管理体系

本研究中，大一、大二、大三学生的感戴得分呈逐渐上升趋势，大三学生得分显著高于大一学生（p=0.007<0.01），而大四学生的得分出现明显下降。与此同时，学生干部的感戴得分也显著高于非学生干部（p=0.002<0.01），这个结果提示我们，社会活动的增加能提升个体的感戴水平。随着年级的递增，社会化活动逐渐增多，从社团活动到校园文化，从行业竞赛到实习就业，学生在这些社会行为中逐渐形成自己的社交自尊，学习多角度地看待事物，因此，也能更多体认到他人给与的帮助。而对于大四学生的感戴得分显著低于其他三个年级学生的结果，本研究分析，这和大四学生面临毕业、就业双重压力有关：每一个人都希望为自己大学生涯划上一个完美的句号，倾尽全力投入毕业创作，学生之间竞争氛围浓郁；同时，毕业生需要独立面对毕业后去向、就业单位、就业地域等人生重要选择，个体的自身价值凸显，对外界的关注力相对减弱，从而影响其感戴得分，这从另一个角度说明了社会活动对于个体感戴水平的影响。参与班级管理工作是学生体验人际互动、提升社会活动能力的最直接、最简单的方式。班级是组成大学校园的独立细胞，每一项学校的举措都会折射到班级，其既要适应大环境的循环，也有完成自身的代谢，所谓麻雀虽小，五脏俱全。传统的班级管理一般由辅导员、班主任、班委（3-5人）来完成，容易出现大量工作积压在少数人身上、管理权利过于集中等问题。如果将班级工作分成不同的各个板块，对应每个板块成立负责小组，每个班委负责督导1-2个小组的工作，班主任督导班委的工作。班级成员根据自身情况来申报不同的小组，双向选择，最后将每一个成员都纳入到班级管理工作中来，建立一个“人人参与”的班级管理体系，鼓励班级成员共同管理。这样不仅能够增加个体的社会活动，提升感戴水平，又有益于形成一个民主、透明的班级氛围。

（三）营造班级志愿服务氛围

本研究中，曾参与志愿服务的学生感戴得分显著高于未参与过的学生（p=0.000<0.001）。这一结果可以有两种解释：第一，感戴特质分高的个体有更多亲社会行为；第二，助人行为、体验他人对自己的感激之情等可以提升个体的感戴水平。笔者认为，感戴特质的确存在个体差异，但公益、助人等亲社会行为也会进一步强化这种特质。大学生具备一定的专业知识背景和服务社会的热情，自从共青团十三届二中全会上首次提出“青年志愿者”称号以来，大学生公益组织开始如雨后春笋般在全国各个高校内蓬勃发展，逐渐成为社会公益的重要群体。在这样的大环境下，班级的志愿服务氛围就有了生长的土壤。而“氛围”的营造还需要一个长期的“存在形式”，即引导有兴趣的学生搭建班级志愿者活动平台，以此作为学生参与志愿服务、展现志愿者风采、营造班级志愿服务氛围的载体。一个平台的生存有赖于四个重要因素，即项目、团队、宣传与发展方向。首先是项目。不同于社会公益组织，大学生公益平台输出的资源主要是专业，因此结合自身专业特长是重点。同时，学校要向学生提供一定数量的志愿服务岗位。如果是长期项目，那么在项目策划时，首先考虑能发挥学生自身专业特长的长期项目，如针对特殊群体的艺术类支教服务、针对普通群体的艺术推广普及活动等。其次，团队是平台生存发展的保证。引导有志愿服务意向的学生成立核心团队并明确分工，制订科学、合理的志愿者管理制度，同时对志愿者进行一定的培训，比如支教类项目需要的教学经验、义卖类活动需要的市场活动经验等，可以通过教案展示、经验交流、资深成员带新成员等多种方式丰富学生的实战经验。再次，有了好的项目与团队，就需要提升这个平台在班级中的知名度。志愿团队氛围的营造与宣传密不可分。面对信息时代的大学生，平台可以选择QQ群、微博、微信平台等网络载体，志愿岗位信息，招募志愿者，及时跟进最新的志愿活动动态以及展现志愿者的风采，让志愿服务信息成为学生学习生活的一部分。最后是发展方向。班级志愿服务可以有两个维度，对内以服务学生为方向，逐渐成长为“班级互助平台”，实现公益生活化；对外则以公益创业为目标，面向社会需求，寻找公益创业品牌，向公益专业化发展。

（四）开好“班会”

第4篇

英文名称：Modern Radar

主管单位：工业和信息化部

主办单位：南京电子技术研究所

出版周期：月刊

出版地址：江苏省南京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1004-7859

国内刊号：32-1353/TN

邮发代号：28-288

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1979

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘杂志(俄)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊荣誉：

联系方式

期刊简介

第5篇

关键词：地质雷达 铁路工程 检测 挡土墙 路堤 隧道

中图分类号：TN959 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）07（b）-0000-00

0 简介

地质雷达（Ground PenetratingRadar，简称GPR）是近年发展起来的一种用于浅层地质结构、构造和岩性检测的新技术。它利用超高频脉冲电磁波为震源，多以自激自收的形式，可采用连续、间断两种方式探测介质分布，具有快速、无损、连续检测、实时显示等特点。在新建铁路施工过程中，雷达检测技术的应用越来越广泛，主要检测内容如图1所示。

图1新建铁路雷达检测主要内容

1 方法原理

用于工程检测的地质雷达脉冲波一般使用中心频率为几十、几百到几千兆赫的宽频带高频短脉冲电磁波。电磁波反射脉冲信号的强度与界面的反射系数和穿透介质对电磁波的吸收能力有关，当介质为非磁性介质时，反射系数为

下标1、2表示介质1、介质2。上式表明，电磁波的反射系数取决于界面两边介质相对介电常数的差异；差异越大，反射系数越大。当电磁波通过发射天线向物体表面发射电磁波时，由于不同介质具有不同的物理特性（如：介电性、导电性、电磁性等），对电磁波具有不同的波阻抗，进入墙体的电磁波在穿过墙体时，其传播路径、电磁场强度以及波形特征将随所通过介质的电性和几何形态而变化。因此，从接收到的雷达反射波走时、幅度及波形资料可以推断墙体的几何形态及其结构。

2 隧道检测

2.1 雷达技术隧道检测应用必要性

隧道施工过程中，超挖、欠挖、渗水、防水板脱落等问题一直存在，是隧道常见的质量问题。因振捣不够、漏浆或石子架空等造成的蜂窝状或因缺少水泥而形成的松散状以及遭受意外损伤而产生的疏松状混凝土区域，称作不密实。由于超挖、衬砌混凝土厚度不足等原因，造成衬砌混凝土和围岩以及混凝土初衬、二衬之间存在较大空隙；衬砌混凝土厚度达不到设计要求，为厚度不足（欠厚）。

Ⅴ级围岩、局部Ⅵ级围岩或大的塌方及溶洞段，需要采用钢筋网或钢拱架做为初期支护，加强衬砌的承载能力；钢拱架数量的缺失导致衬砌强度降低，钢筋网不均匀导致钢筋保护层太厚或太薄。

2.2 雷达技术隧道检测应用可行性

衬砌质量合格的雷达图像，雷达反映界面清晰，表现为一条亮线。

（1）在雷达图像上的“空洞”缺陷反映特点空洞缺陷发生在二衬和初期支护之间（防水板的位置）或喷射混凝土背后。由于混凝土和空气（水）的介电常数差异较大，空洞处会出现强烈的反射波组，表现有孤立的和连续的空洞。特别在拼装模板台车的挡头处容易出现空洞。

（2）在雷达图像上的“不密实”缺陷反映特点不密实缺陷发生在衬砌和围岩之间和二衬，由于回填片石灌注砂浆不饱满和混凝土灌注过程中振捣不够、漏浆或石子架空等造成蜂窝状细小空隙，空隙之间不连续。图像特征和空洞相似，在相同增益条件下，反射波的强度不如空洞，并且反射波相位紊乱。

（3）在雷达图像上的“欠厚”缺陷反映特点欠厚缺陷是由于隧道开挖过程中部分欠挖，在混凝土衬砌完成后导致衬砌厚度达不到设计要求。在雷达图像中二衬的界面清楚可见，但界面厚度变化较大，局部厚度不足。一般情况下，欠厚和空洞缺陷同时存在，二衬与初期支护有空洞导致厚度不足。

3 挡土墙检测

3. 1 雷达技术挡土墙检测应用必要性

挡土墙检测主要是针对重力式和衡重式类型挡土墙工程。挡土墙是由片石和砂浆砌筑，依靠墙体自重或填土重量抵抗土压力，防止土体坍塌的支挡结构。墙体的施工质量和现有状况成为影响铁路安全运营的重大隐患问题。

浆砌片石挡土墙在砌筑和使用过程中，由于施工控制不严格或地质条件复杂，容易产生以下质量隐患。（1）空洞和不密实：砌体沙浆不饱满，墙体砌筑片石之间架空，砌体疏松。（2）欠厚：局部砌体厚度达不到设计要求。（3）砌体局部片石尺寸偏小：影响整体结构的强度。（4）墙体背后没有设置反滤层或反滤层设置达不到设计标准；或泄水管堵塞、数量不足，排水不畅，导致挡土墙背后积水，造成墙体受压，发展成墙体出现变形、裂缝甚至坍塌。

3. 2 雷达技术挡土墙检测应用可行性

挡土墙质量合格的雷达图像，雷达反映界面与隧道有所区别，不是表现为一条明显亮线，而是一条可追踪、无明显连续的界面。

（1）在雷达图像上的“空洞、不密实”缺陷反映特点挡土墙的缺陷“空洞、不密实”在雷达图像上的反映与隧道类似，是由于片石空隙过大，砂浆填筑不饱满或强度不够。（2）在雷达图像上的“反滤层填筑”缺陷反映特点挡土墙背后地层为土质地层时，界面两侧介质的相对介电常数差异较大，反射能量较强，雷达反射波频率相对较高，振幅相对较大，雷达图像同相轴连续性好。

4路堤检测

4. 1 雷达技术路堤检测应用必要性

路堤是在原地面上，用土、石填筑的路基。路堤是分层填筑、分层碾压，要求填料级配较好，碾压均匀，并要求压实系数或地基系数不应小于设计的Kh或K30值。每层填筑的厚度为0.5～0.8 m。但由于施工过程中路堤往往由于填料软弱、不均或施工质量差，导致承载力不足、压实度达不到要求等，而使路堤产生局部沉陷、滑坍外挤等。特别在桥台背后及涵洞缺口由于填料不密实，极易产生坑槽、桥头跳车等病害。因此，在基床表层铺设前，对路堤特别是桥台背后及涵洞缺口的填实情况进行雷达检测是非常必要的。雷达检测作为路堤评价的一种手段，可定性的对路堤填料密实情况、空洞、地表处理及隐患进行检测试验。

4. 2 雷达技术路堤检测应用可行性

（1）分层填筑碾压情况调查：通过对各对雷达剖面图追踪、对比可看出各填筑层的情况。各层同相轴呈水平连续，路堤中无杂乱的反射信号时为压实均匀，反之则整体性差。

（2）隐患调查：填料级配较差，石块较大，路堤难以压实，导致路堤填料疏松，小空隙分布或含水量不均，雷达图像上可见到较多、较强的反射信号。

因此，利用雷达图像可以判断路堤的整体工程质量，对填料的均匀性、密实情况、空洞、地表处理及隐患能给予分析判断。

5 雷达检测工程实际应用体会

（1）在检测之前对工程项目的设计、施工资料必须进行细致的了解。（2）检测过程中保证每一条测线采集数据的有效性，对于现场发现问题的段落或测线进行重复性测量。（3）数据处理过程中遵循缺陷的特征规律，着重对缺陷的识别和分类，对缺陷的规模、严重程度进行判别。（4）后期对检测出的缺陷进行开挖、钻孔验证，并结合验证结果对资料复解，积累检测的经验。

参考文献

第6篇

【关键词】道路工程；无损检测；评价技术；现状与发展

【Abstract】With the continuous development of science and technology， advances in road detection technology and equipment with each passing day. NDT road because of rapid， non-destructive， accurate and so more and more popular within the industry. Aiming at the current status of non-destructive testing technology and future trends start on the road. It describes the current application of the main non-destructive testing technology， road radar， optical fiber sensing， automatic image recognition and falling weight deflectometer， while the laser detection technology， development and application profiler were introduced.

【Key words】Road works；Non-destructive testing；Evaluation techniques；Situation and Development

1. 概述

（1）路基路面从运营开始便会产生各种疲劳及损害，使用后期便表现出路基路面脱空、沉陷、唧泥、裂缝、坑槽等典型损害，但到目前为止，在对道路无损检测技术的检测与监控效果方面，研究者观点不尽相同，至于采用何种无损检测技术最有效，国内学者还尚未达成共识。

（2）现阶段，我国针对路基路面病害尚无理想、稳定的监测方法，通常病害形成后才能得到维修养护。我国道路无损检测技术种类众多，每种无损检测技术都有自己擅长的病害检测类型，而且至今还没有准确检测深层路基路面隐形病害的无损检测技术；如果单独开发新型无损检测技术，既费时又费力，关键也不是我们擅长的领域。因此，我们可对目前道路无损检测技术进行综合评价，有必要时做适当改进，找出快速有效的无损检测手段，及早检测出道路结构层中存在的隐形病害，并对其采取针对性的养护措施，具有十分重要的意义。

（3）我国对道路无损检测技术和设备进行了一系列的探索研究，取得了一定的研究成果，包括：路用地质雷达技术、光纤传感监测技术、冲击反射波技术、超声波技术、落锤式弯沉仪、断面仪、激光检测技术、瞬态瑞雷面波分析技术等，检测方法众多，工作原理和检测条件各不相同。

2. 主要无损检测技术介绍

2.1地质雷达技术（GPR技术）。

（1）地质雷达技术以电磁场理论、电磁波传播理论、地球物理学和现代信号处理技术为基础，在我国应用时间并不长。地质雷达技术作为一种连续且快速的道路无损检测技术，现阶段主要用于路面结构层厚度，但也开始用于路面脱空、断板等病害检测，但由于测量精度和稳定性稍显不足，探地雷达技术很少用于路面裂缝检测。

（2）地质雷达技术通过发射天线往地下发射高频率、宽脉冲电磁波束，电磁波在路面结构层内传播时以指数形式衰退，且频率越高衰减越快。假设路面结构是一个层状且各向同性的均匀介质，当电磁波遇到各结构层的界面或异常后会发生反射，传播路径也相应发生变化，通过反射波变化特征、地面反射波与地下反射波时间差等参数，进而得出路基路面病害的埋置深度和病害类型。

（3）20世纪70年代，美国开始将地质雷达技术用于道路检测，并相应的展开了一系列研究；1985年，美国联邦公路局对地质雷达进行了车载试验，随后高频率和空气耦合性高的地质雷达开始用于检测路面结构层厚度、路基路面脱空、路面病害位置等，并获得成功，极大的提高了路面检测效率。近年来，美国将地质雷达进行了改进，可用于诊断路面病害类型，效果较好。

（4）20世纪90年代初期，丹麦、瑞典等国开始将地质雷达技术用于道路检测工作；随后，芬兰开始引进地质雷达技术，主要用于高速公路的质量评定和检测，可用于探测地下空洞、脱空和路面裂缝。

（5）我国在20世纪70年代开始研究地质雷达探测技术，但20世纪90年代中后期才将其用于路面病害检测，目前该技术在我国应用较为普遍，可成功对路面结构层位、路面病害位置进行检测，但对深层路基病害、路面病害类型的检测有待于进步研究，主要表现在探测深度有限、精度不足。

（6）大连理工大学的蔡迎春和郑州大学的王复明等建立了地质雷达电磁波在路面结构中传播的二维时域有限差分（2D-FDTD）方程，探索研究了探地雷达用于半刚性基层路面裂缝检测的可行性，结果表明：当半刚性基层出现裂缝后，雷达反射波会在路面结构层间出现一个负反射波，且波幅随着裂缝宽度的增加而增大；高频、低噪音的探地雷达技术可用于检测半刚性基层产生的各种裂缝；当基层裂缝宽度大于1cm时检测效果更好。

（7）黄淮学院的李修忠通过理论分析和物理数值模拟，对多层均匀介质中垂直裂缝模型的雷达波场特性进行了研究，结果表明：基于垂直裂缝模型的探地雷达技术可对高速公路路面以下1m深度范围内的隐形裂缝进行准确测定，能快速对高速公路的工作情况进行监测与监控，可对工后维修养护工作提供重要参考。

2.2光纤传感技术。 光纤传感检测技术的工作原理是通过充分利用某些物理量的敏感特性并将外界物理量转换成光信号，最终达到测量的目的。国内的光纤传感检测技术经过了三十多年来在多个领域的应用，举得了突破性的发展。光纤传感检测技术可以有效地检测道路和桥梁使用现状和破损状况，包括路基路面脱空、路表坑槽、应变特性、预应力混凝土内部应力等。相对传统的传感器而言，光纤应变传感器灵活轻便、样式齐全，最关键的是它受外界环境和被测对象影响较小，而且能够承受高压、腐蚀、易燃易爆等特殊境况，实用性非常强。然而，光纤应变传感器的市场价格要比一般的传感器高出很多，这给光纤应变传感器在道路和桥梁检测工作中的推广带来了很大的阻力。

2.3数字化图像识别技术。数字化图像识别技术可将路面病害以图像的方式展现出来，形象直观，使人们更方便的观察到路面的使用现状。该技术要依次对数据进行搜集、编码、图像数字化处理，通常包括图像收集子系统和图像解释子系统。图像数字化处理能实现对图像的分割与组合，能对图像进行形象化的描述。现阶段典型的路面数字化图像检测系统有ARRB交通研究所和美国PAVEDEX公司开发的路面信息检测车。

2.4落锤式弯沉仪。落锤式弯沉仪是国际上较为通用的路面无损检测技术，应用较为广泛，通过产生荷载脉冲来模拟行驶车辆车轮荷载的影响，用于测定在动态作用下产生的动态弯沉和弯沉盆，可与其他路面检测设备一同评价路面的使用性能。郑州大学的王复明教授将落锤式弯沉仪（FWD）用于高聚物注浆修复技术中，FWD具有试验检测速度快、数据处理速度快、精度高、重复性好等特点，能较好的模拟实际行车荷载对路面的作用。

2.5激光检测技术。激光检测技术是一种新型的无损检测技术，不仅具有高亮度和高分辨率，还具有较好的方向性、相干性和衍射性。激光检测技术在路面检测中采用的原理主要是激光的光反射原理、光衍射原理和光时差原理，激光的光强越强则光电流越强，当光强发生变化时光电流也相应的发生变化，根据所标定的光电流与位移的关系，通过光电流的变化反算弯沉和位移的变化量，当作为路面检测技术是正是利用了这一原理，因此，激光检测技术可用于测量裂缝深度、弯沉、车辙和平整度等参数。

2.6断面仪。平整度是路面使用性能的最重要的指标之一，直接影响到行车舒适性。平整度的测试设备有两大类：反应类和断面类。反应类的代表设备为颠簸累积仪，它测量后轴同车身之间悬挂系统的位移，当位移累积一定量后，就送出一脉冲信号给电子计数器。但此类设备有一显著缺点：必须经常标定以确保测量结果的准确性。断面类设备直接沿行驶车辆的轮迹测量路表高程，得到路表断面，通过数学分析后采用综合统计表征其平整度。以前主要用的是水准测试和梁式断面仪，虽测试简单、直观，但测试速度较慢。近年来，人们逐渐采用激光断面仪来评价路面的平整度。

3. 发展趋势探讨

与国外发达国家相比，我国道路无损检测技术发展相对落后，目前尚不能单独用于高精度的隐形病害检测。比如地质雷达技术可用于准确检测水泥混凝土板的脱空、桥面铺装层剥离、路面厚度、路面坑洞等，但目前为止尚不能准确给出脱空边界、路面隐形裂缝等；比如落锤式弯沉仪，可用于评定路基路面弯沉、桥面铺装剥离判定，但往往需要采用不同的检测方法来相互印证；再比如激光检测技术，大大提高了检测数据的精度，但是由于路面状况复杂多变，必须对所测结果的可重复性、可再现性进行深人研究，欧洲和美国均进行过较大规模的可重复性和可再现性研究，并在其所使用的设备类型和品牌之间建立了相关关系，目前在我国使用的激光断面仪有多种品牌，但还没有进行过再现性研究。

4. 综上所述

4.1虽然我国道路无损检测技术众多，但还未形成标准化路面检测设备，同样也未制定供道路工作者参考的与道路无损检测相关的技术标准或规范。因此，有必要对我国现阶段的道路无损检测技术进行综合评价，找出快速有效的路基路面检测方法，及早发现路面隐形病害，及早进行针对性维修养护。

4.2因此，可以预见，道路无损检测技术未来发展方向为：

第7篇

关键词：雷达探测威力；中低；表征方法

中图分类号：TN959文献标识码：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.029

1引言

雷达研制厂所在交付装备时会给出雷达探测垂直威力图，从该图中能直接读取雷达对不同高度（仰角）空中目标的最大探测距离值，这些指标值根据雷达技术参数和目标RCS大小经雷达方程计算得出，并通过检飞试验验证[1]。然而该雷达威力图并不能全面反映对空警戒雷达在目前典型防空战术背景条件下的探测能力，主要局限性体现在两个方面：一是垂直威力图给出的指标值仅是针对指定RCS目标的计算结果，不同目标的RCS不同，垂直威力图不能直接给出雷达对其他RCS目标的探测能力；二是垂直威力图不能详细描述雷达对低空突防目标的探测能力。图1是某典型中低空搜索雷达对RCS为2m2目标探测的垂直威力图[2]，该图给出了雷达对2000m以上高度飞行目标的探测能力，而未能给出雷达对2000 m以下高度目标的探测能力。现代战争表明，战斗机在攻击行动中，通常会选择在较低的高度进行突防，雷达对低空目标的探测是雷达探测能力评估的一个重要关注点。论文针对雷达探测垂直威力图的上述局限性，提出了雷达探测威力的新的表现形式及其计算方法，利用该方法计算雷达对典型空中目标的探测威力，并对计算结果进行进一步分析。

2雷达探测威力表现形式及计算方法

战斗机在进行反舰和对地攻击行动时，通常会选择在某个高度层进行突防，当逼近至导弹的射程之内时开始发射导弹。如果在战斗机突防阶段能及时发现目标，并在导弹发射之前进行有效拦截，能大大提高防空作战的效能[3]。基于以上原因，提出雷达对空探测威力的表现形式，为雷达对不同RCS目标在不同高度条件下最远发现点在地球曲面上的投影距离（简称为水平距离）。与反舰导弹或对地攻击导弹的射程相比较，水平距离能直观反映防空作战中雷达对战斗机攻击行动的快速反应能力，

首先根据目标RCS、雷达威力图和雷达方程计算雷达对各仰角目标的最大探测距离，然后根据雷达与目标之间的几何关系计算雷达对各高度层目标探测的水平距离。

可以看出，当目标飞在300 m以下高度飞行时，雷达探测水平小于100 km，而当前服役的机载反舰导弹或者对地导弹的射程大都超过100 km[6]，因此，当中小型战斗机选择在300 m以下高度进行突防和攻击时，雷达无法在导弹发射之前发现目标。因此该区域是中小型战斗机突防的最佳区域，也是防空预警探测的薄弱区域。

同理，计算雷达对隐身战斗机在各飞行高度层的水平探测距离如图5所示。

可以看出，无论隐身飞机从哪个高度突防，雷达探测的水平距离都不超过90 km，小于机载反舰导弹或对地导弹的射程，其中，当隐身飞机在4 500 m以上高度突防时，雷达探测水平距离不超过40 km，并且小于在100 m高度突防时的探测水平距离，所以隐身飞机选择从高空突防被探测到的概率更低，这是由于对空警戒雷达为有效利用探测能量对天线方向图进行了低空赋形所致。可以看出，目前常规对空警戒雷达难以对抗高空突防的隐身目标，必须采取有效手段[7-17]。

3结束语

文章提出了在一定战术背景条件下雷达对空探测威力的表征计算方法，即先根据雷达指标威力图、目标RCS和雷达方程计算雷达对各仰角目标的最大探测距离，然后利用雷达与目标之间的几何关系求解出雷达对目标在各高度上最远发现点在地球曲面上的投影距离。该投影距离能体现防空作战中信息系统对目标攻击行动的快速反应能力。可以得到该方法可为舰载和岸基雷达对空探测能力的评估提供定量分析手段。

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第8篇

关键词：数字技术　警戒雷达组网系统　应用

中图分类号：TN95

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）006-001-02

众所周知，21世纪初随着信息技术的发展，军事领域已经有了长足的发展，且军事领域内信息战呈现出巨大的力量。现今各国都在致力于信息技术的研究，其中包括雷达技术，它是信息技术武器的重要方面之一。

自从雷达诞生至今，在70 多年的发展历程中，随着科技的不断发展、需求的不断变化，出现了多种体制的新功能雷达。同时雷达作为一种有源传感器，与激光、红外、紫光和声学等不同传感器信息融合，增强了探测阵能和环境适应性。同时，可见雷达已与电子系统打破了明显界限，雷达系统作为独立设备有逐步消亡的趋势。高级复合雷达组网技术将各种频段、各种功能、分散布置的雷达和电子对抗设备集中指挥，能大大提高“四抗”能力。“四抗”是抗干扰、抗隐形、抗反辐射导弹和抗超低空目标。雷达组网技术是目前重点发展的技术，国内新型雷达都带有网络数据接口。

在信息化急速发展的21世纪，警戒雷达组网系统是由一个中心站主导，由多部不同体制、不同频段、不同工作模式、不同极化方式的雷达和无源侦查装备按照一定的联系和模式形成的一个整体，其工作原理是利用信息融合技术将系统网络内部中各装备侦查的信息经过信息整合、信息处理形成最终的雷达情报，传达给工作人员。

目前，在高技术战争条件下，例如美国等世界上一些发达的国家已经在警戒性雷达组网系统有了突出的发展。另外，我国作为最大的发展中国家，随着在世界舞台和国际事务中不断的发挥很重要的作用，对于雷达组网方面的研究也有初步的发展。其中，数字技术在雷达组网系统中占有很重要的方面。总之，我国在雷达组网系统的研究上取得了一定的进展，课题的技术也有一定的深度。本论文主要论述数字技术在警戒性雷达组网系统中的应用。

1 警戒雷达组网系统的数字化

数字技术，是一项将声音、文字、图片、影像等转化为可以被计算机识别的二进制数据，再经过加工、处理、储存等的技术。由于在运算、存储等环节中要借助计算机对信息进行编码、压缩、解码等，因此也称为数码技术、计算机数字技术等。数字技术也称数字控制技术。20世纪中期至21世纪初，电子技术特别是数字技术得到了飞速的发展。数字技术主要应用在计算机、数控技术、通讯设备、数字仪表、电子产品领域。数字技术使工业、农业、科研、医疗、军事以及人们的日常生活发生了根本性的变革。然而，随着世界各个方面的发展，人们无尽的探索数字技术在军事装备以及社会生活的各个方面都得到了越来越广泛的应用。

数字技术有以下两个特点：

数字技术最突出的优点在于存储器方面的应用，完善的数据存储能力容许设计师把有关设计优化，甚至在不同项目上可以反覆使用。

(1)数字技术一般都采用二进制数据表示。用二进制表示的要求是具有两个稳定状态。用二进制表示可对实现数字电路集成化有重要作用。

(2)数字技术抗干扰能力强、精度高。数字技术中加工和处理的数据都是二值信息，因此不易受外界的干扰，而使珍贵的信息资源得以保存则是得益于数字数字信号可长期储存的特点。然而数字技术又保密性好，因此在数字技术中可以进行加密处理使一些可贵信息资源不易被窃取。警戒性雷达组网系统中，“数字化”许多传统使用模拟技术的领域转而使用数字技术，其主要表现为以下几个方面：

1)模拟信号：时间连续、数值也连续的信号。

如：工频信号；射频信号；音、视频信号等。

主要参数：频率、带宽、功率等。

模拟电子电路：分析处理模拟信号的电路系统。

特点：基本元件为晶体管，通常工作在放大区。

2)数字信号：时间离散，数值也离散的信号。

特点：数值大小和每次的增减都是量化单位的整数倍。

（最常见的是二值离散信号：由高低两种电平构成的矩形波）

通常用1表示高电平；用0表示低电平。

将矩形波按周期划分，可以得到0和1组成的一串数字。

数字信号的优点有抗干扰能力强，便于存储，便于利用计算机、DSP等进行信号处理。

2 雷达的数据检测和处理

在雷达网的数据融合处理中，对各雷达提供的数据进行关联处理可采用以下两种方法：

(1)统计假设检验方法。这种方法主要适用于分布式数据处理中的航迹进行关联，亦可采用、模糊航迹关联方法等。

(2)确认门的方法。这种方法主要适用于集中式数据处理中的观测与航迹配对，亦可采用、最优分配方法等。

综上所述，集中式、分布式和混合式数据处理体系结构除了方式不同，在应用上也有很大的区别，这三种数据处理结构分别针对具体的雷达类型配置体系和优化的雷达布站。应用中也要求在满足雷达组网性能要求的前提下，选择安全、计算方便的数据关联方法。

3 雷达数据的数字化显示

数字系统中的信息有两类：数码信息和代码信息。数码信息用来表示数量的大小。数制是指多位数码中每一位的构成方式及进位的规则。

常用的数制有：十进制、二进制、八进制、十六进制。

数制见可以转换，N进制数转换为十进制的方法是利用N进制的权展开式；二进制转换为八进制数是将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数点向右，每3位分成一组，不够3位补零，则每组二进制数便是一位八进制数；八进制数转换为二进制数是将每位八进制数用3位二进制数表示；二进制数与十六进制数的转换是将二进制数由小数点开始，整数部分向左，小数部分向右，每四位分成一组，不够4位补零，则每组二进制数便是一位十六进制数。十六进制数转换为二进制数是将每位十六进制数用4位二进制数表示。十进制数转换为二进制是将整数部分和小数部分分别进行转换，转换后合并。

编码是用数字代表不同的的状态、事物或信息。它不含有数量的意义。码制是为了便于记忆和处理，在编制代码时总要遵循一定的规则。原码是指符号位（最高位）和数值位组成，正数的符号位为0，负数的符号为1，数值位用0、1表示数值。补码是由符号位（最高位）和数值位组成。

4 雷达数据的数字化处理

警戒雷达组网总的目标发现概率和虚警率与多传感器融合概率的计算是由“或”规则，“与”规则和“与/或”混合融合规则这三种形式构成。雷达组网中雷达的探测和采样空间都是相互独立的。由于雷达探测概率和虚警率都小于等于1，采用“与”规则，目标发现概率和虚警率都减小了；采用“或”规则，目标发现概率和虚警率都增大了；而采用“与/或”混合融合规则目标发现概率和虚警率的特性介于以上两种情况之间。选用“或”融合的方式，可以起到是增加目标的发现概率的作用。另外，警戒雷达系统一般是对在一个给定的观测时间间隔内的探测数据进行融合处理。

第9篇

关键词：物探方法；找水原理；应用

中图分类号：B026文献标识码： A

引言

根据相关的研究表明，我国现在人均淡水量少于2200立方米，而在三十年之后，人均淡水量会不断下降，达到人均不足1700立方米的水平，虽然我国地大物博，疆土辽阔，但是对于淡水的需求量也随着人口的增加不断增多，因而我们需要不断的更新技术科技手段，通过各种现代的水文地质勘探的手段来寻找水源，从而减轻各个缺水地区的供水问题，除了政策上的“南水北调”之外，我们还必须依赖科技手段来不断的开拓新水源。

一、高密度电法

高密度电法实际上是集中了电剖面法和电测深法，其原理与普通电阻率法相同。测量系统由多功能直流电法仪和多路电极转换器组成，基于常规电阻率法勘探原理并利用多路转换器的供电，测量电极的自动转换，配合常规电阻率的测量方法及电阻率成像（CT）等高新技术来进行高分辩、高效率电法勘探。尤其温纳装置在高密度测量分辨率相对较高。

高密度电法野外测量时将全部电极（几十至上百根）置于剖面上，利用程控电极转换开关和微机工程电测仪便可实现剖面中不同电极距、不同电极排列方式的数据快速自动采集。与常规电阻率法相比，高密度电法具以下优点：（1）电极布置一次性完成，不仅减少了因电极设置引起的故障和干扰，并且提高了效率；（2）能够选用多种电极排列方式进行测量，可以获得丰富的有关地电断面信息；（3）野外数据采集实现了自动化和半自动化，提高了数据采集速度，避免了手工误操作。此外，随着地球物理反演方法的发展，高密度电法资料的电阻率成像技术也从一维和二维发展到三维，极大的提高了地电资料的解释精度。

高密度电法的温纳装置是不同深度对称的四极剖面装置，电极间距为5m根据场地上覆地层厚度选择不同的电极数和采集剖面层数。设备允许的最大隔离系数为32。数据处理工作采用G3RTomo5.0软件完成，先进行突变点剔除工作，再根据需要，进行数据圆滑处理和地形改正，最后通过剖面反演，绘制出视电阻率断面等值线图。

二、激发极化法

激发极化法电测深基本原理是基于岩石的激发极化效应，是岩石颗粒含水后在外电场作用下的一种电化学反映，因此，它必然和岩石中的水有关，如果没有水，也就没有激发极化效应。但激发极化效应也并非与岩石的含水量成正比，而是与一定的颗粒结构有关系，饱含水分的粘土就没有强的激发极化效应。实践表明，古河道、古洪积扇、岩溶溶洞水、砂岩裂隙水、粘土和充水的断层破碎带等有开采价值的含水层，都有明显的极发激化效应。激发极化法电测深一般测量四个参数：视电阻率ρs、激化率ηs、激发激化比J、衰减度D等。其中ηs、J、D它们都是用来反映激发极化效应特征的参数。当激电测深未反映这些含水层时，激发极化参数值一般都有很小，而当反映含水层时，这些参数(ηs、J、D)往往相对背景值同时增大，增大倍数与水量大致成正比，因而进行激发极化法电测深时，综合考虑这些参数随极距变化，来判断地下有无地下水及地下水富集情况。

三、瞬变电磁法

所谓瞬变电磁法（TEM）即是用接地电极或不接地的回线对地下进行脉冲式一次电磁场的发送，并利用接地电极或线圈对该磁场由于地下涡流影响而得到的二次电磁场的空间时间布局进行观测，以便使与地质问题有关的空间域电磁法得到解决。对TEM法进行充分利用，可对山区等恶劣条件进行地下岩溶结构的查找，进而对地下浅层岩溶水进行很快的查找，该方法具有简便快速，效率高的特点。

另外，电磁法也可在平台上进行利用，例如直升机和飞机。在电磁法的应用过程中，电磁法不仅能对含水层的位置以及结构进行揭示，而且能对磁场进行测量并进而对地下水的位置进行绘制。现在最新一代的宽频带数字航空设备以及处理系统对水深200m左右的含水层均可进行准确而低廉的观测。利用计算机及其相关软件可作出其含水层以及深度的电导率图。利用此数据地质工作者可方便的进行地下水的识别和开发。

四、高分辨率浅层地震找水法

1、高分辨率浅层地震法的理论依据

目前常见的用于地质找水的方法主要是反射地震法。应用地震勘察的理论依据主要是对岩层弹性参数进行充分利用。所谓高分辨率浅层地震也就是以一般的地震勘查为基础，但是对分辨率进行大的改善提高来对地质中存在的一些问题进行细致的解决。在地下水的勘探中，高分辨率浅层地震法的作用主要是提供地下水文地质的详细参数，如地层的划分、地质的构造以及富水性等方面的信息。

因为地层分界面的反射系数通常很小，这就会导致地震剖面上的振幅能量比较弱。但是含水层的顶端或底端在其与围岩的界面上却是一个波阻抗面，反射系数要比地层分界面要大得多，比一般反射界面的反射系数也要大。这种界面很容易产生较强的反射振幅点，所以在地下水的勘探中，可以依靠平点反射和亮点对基岩裂隙和地层的含水与否进行很好地解释。

2、高分辨率浅层地震的特点

高分辨率浅层地震法的特点可以归纳为以下几点：（1）高分辨率浅层地震法进行精准的定深，并且具有较高的分辨率；（2）在实际应用中的勘察范围也很大，在几十米到几千米之间；（3）方法应用的比较成熟，可程序化的对资料进行解释以及处理，并能够对基岩构造裂隙的富水性和含水层的孔隙度进行预测；（4）相较于电磁法，高分辨率浅层地震法受电磁影响较小。

五、地质雷达法

地质雷达法与探空雷达技术相似，利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目标体，只是频率相对较低，用于解决地质问题，又称“探地雷达”将雷达技术用于地质探测，早在1910年就已经提出，在随后的60年中该方法多限于对波吸收很弱的盐、冰等介质中。直到20世纪70年代以后，地质雷达才得到迅速推广应用。

地质雷达是由地面的反发射天线将电磁波送入地下，经地下目标体反射被地面接收天线所接收，通过分析所接收到电磁波的时频、振幅特性，可以评价地质体的展布形态和性质。由于雷达穿透深度与发射的电磁波频率有关，使其穿透深度有限，但分辨率很高，可达0.05m以下。早期地质雷达只能探测儿米内的目标，应用范围比较窄。此外，地质雷达与地震反射原理相似，一些地震资料处理解释方法可以借用。目前，地质雷达探测深度最大可达100 m,使之成为水文和工程地质勘查中有效的地球物理方法。

六、电法勘探方法在水文和工程地质勘探领域有着广泛的应用

高密度电法由于其高效率，深探测和精确的地电剖面成像，成为水文和工程地质勘查中最有效的方法。考虑到该方法分辨率不高，在具体的应用中可以结合其他电法勘探、电测井等方法，达到精细地质解释的目的。

在水文勘探中，激发极化法和可控源音频大地电磁法是首选的电法勘探方法，如果将激发极化法和高密度电法结合起来寻找地下水资源，效果会更好。

瞬变电磁法在水文地质和工程地质勘探中都有着广泛的应用，尤其是大功率瞬变电磁仪不仅可以在深部地质勘探中发挥作用，还具有较高分辨能力。如果将该方法与高密度电法结合使用，有望解决深部精细地质勘探问题。

地质雷达主要用于各类工程地质勘探，是工程地质勘探首选的电法勘探方法。同时，该方法可以借用地震勘探中已有的资料处理和解释技术，使其迅速发展，可以在更多领域发挥作用。

结束语

水资源缺乏是当今面临的一大难题，如何进行有效地地质找水是摆在每个地质工作者面前的一大难题。本文就一些找水的常规方法以及新方法进行了介绍，可以为水文地质工作者提供一些借鉴，以便能更好地找水。随着经济科技的快速发展，以后肯定会找到更有效的找水方法，通过所有地质工作者一同努力，这一天的来临也许并不会很遥远。

参考文献

[1]谢建平.综合物探方法在水资源勘探中的应用[J].中国煤田地质，2011，13（1）.

[2]唐慧杰，陈冬君，黄海玲.物探找水方法综述[J].黑龙江水利科技，2013（1）.

第10篇

关键词：合成孔径雷达；原始数据；频域仿真

中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)10-2341-02

Extended Scene SAR Raw Data Simulation Method for Time and Frequency Domain

ZHANG Qi-wen1,2, YANG Ze-gang2, ZHANG Xiao2

(1.Hohai University College of Energy and Eletrical Engineering, Nanjing 210098, China; 2.Navy Submarine Academy, Qingdao 266071, China)

Abstract: The method of raw data was explained in detail on the basic of Airborne SAR system return signal model.This paper expounds the distribution of original data simulation target two kinds of most basic methods, the steps and results of simulation were provide the validity of method.Through comparison of experimental results obtained inferiority of the two methods.

Key words: SAR; raw data; simulation

合成孔径雷达技术的研究过程中需要大量的原始数据，而如果研究需要的所有原始数据都通过实测数据或者购买则成本将过于昂贵。另外，合成孔径雷达对自然地面场景成像的机制非常复杂，必须通过建立有效的模型来帮助解释这种复杂的回波机制。本文将阐述分布目标原始数据模拟的两种方法。

1 分布目标原始数据数学模型

随着雷达平台的运动，每个脉冲信号所覆盖的地面目标区域也是不断变化的。假设一个矩形分布目标的距离向长度为lr，方位向长度为la，机载SAR距目标的最近距离为Rmin，最远距离为Rmax (即在波束照射范围内目标离SAR的最远距离)；则回波数据距离向的长度为lr=Rmax-Rmin，方位向的长度为Xa=la，则分布目标的回波数据大小与点目标不同的只是方位向上需要加上一个目标的尺寸，而距离向上完全相同。

方位向比点目标所增加的点数为，类似点目标产生原始数据，分布目标的原始数据可以看作是由多个散射点组成的，因此其数学表达可以写作：

(1)

表示成二维离散形式为：

(2)

其中对于小平面单元Aik，δik为它的后向散射系数，rik(nT)为它在时刻n与平台的距离，Wrik(nT)为它的距离向天线增益，Waik(nT)为它在时刻n的方位向天线增益。

分布目标原始数据计算方法如下：假设以方位正中心横过波束中心时刻为t=0时刻，凡所在位置为原点，忽略天线距离向加权的影响，对于第n个发射脉冲，地面散射单元矩阵形成的第m个距离门回波为：

(3)

或表示为积分形式为：

(4)

其中，i和j遍取波束照射范围内所有对第m个距离门回波有贡献的地面散射单元，ρc(i,j)是地面散射单元的等效复散射函数。对测绘带上波束照射范围内的地面散射单元完成上述处理后，将得到一个回波脉冲信号在距离门上的值，此时各距离门上的回波信号已经完成了方位向回波的混叠，再与发射信号卷积便得到一个脉冲的回波信号。随着雷达平台的运动，每个脉冲覆盖的目标范围是变化的，在每个方位位置上都根据上述方法计算雷达回波，从而得到整个仿真区域的目标回波信号。

2 原始数据模拟方法

一是采用时域仿真的方法，根据SAR的工作机理，在不同方位时刻逐一算出当前时刻的目标回波，然后构成整个合成孔径时间的目标回波矩阵；二是采用频域的方法，Giorgio Franceschetti提出采用二维FFT方法，提高计算速度，而国内大多SAR原始数据仿真的文章也是借鉴教授的思路。这些已有的方法虽然能够得到较好的仿真效果，但不是测试准备工作量大，就是运算量大、处理比较繁琐，即使一些简易模拟方法在处理上仍需大量的工作。

1) 基本流程

已知目标的后向散射系数和系统的脉冲响应函数，得到雷达回波数据，通过成像处理验证所关心的问题。假设目标后向散射系数为：γ(x,r)，系统的脉冲响应函数为：s(x',r',x',r')，则回波数据或原始数据ss(x',r')如下所示：

(5)

其中，x为目标在方位向场景中心的位置，x'为雷达所处的位置；r为目标在距离向相对于场景中心的位置；r'表示天线接收到目标(x,r)处回波信号相应的距离向位置。SAR系统原始数据回波的模拟步骤如图1表示。

在原始数据模拟中，首先根据选用的数学模型和系统参数，来获得目标的后向散射系数。后向散射系数和系统脉冲响应函数s(x',r',x,r)通过合理的模拟方法得到所要的SAR系统回波模拟原始数据。在图1中对应实线的模拟流程中，原始数据可以直接通过成像处理来验证系统性能和成像算法。图1对应的虚线模拟流程中，原始数据变为真实回波信号输入实际的SAR系统验证系统得到的性能指标和采用的成像算法。在模拟过程中一般用到点目标、点阵目标、面目标、分布目标、真实场景目标等这些基本的目标模型。

2) 模拟步骤

时域模拟的基本步骤如下：

(1) 按照方位向上的时间顺序，确定雷达天线各方位时刻。

(2) 确定在不同的时刻天线所覆盖的点目标，计算覆盖区域内雷达天线波束中心与目标之间的距离。

(3) 考虑实际天线的加权，计算得到不同时刻天线所覆盖目标的方位向多普勒数据。

将对应方位向时刻，所有覆盖区域目标的方位向数据和距离向的数据相乘，得到该时刻各个目标的回波。所有回波按照距离门由近到远的顺序叠加，得到该方位时刻的雷达回波数据。

(4)重复(2)～(4)得到雷达所有方位向数据回波，即原始数据。仿真结果见图2所示。

频域模拟的基本步骤如下：

(1) 目标的后向散射系数通过快速傅立叶运算变换FFT到频域。

(2) 系统的响应函数也通过快速傅立叶运算变换FFT到频域。

(3) 将步骤(1)和(2)得到数据在频域完成点乘。

通过快速傅立叶逆变换IFFT，得到雷达回波数据。仿真结果见图4所示。

3 实验结果与分析

由图实验使用大小为1200×1200m的目标场景，图5中给出二维频域（用虚线表示）和时域法（用实线表示）计算产生的原始数据在距离向和方位向上的相位对比图，并给出相位的误差曲线，从误差曲线中可知二维频域计算原始数据与时域计算结果相位相比同一方位向的误差在20度以内，同一距离向误差在10度以内，相位误差主要来自于距离向和方位向二维FFT变换中的两次相位驻定原理的运用。

两种原始数据仿真方法中，时域模拟精确度最高，可以很精确的仿真出任意路径下的平台运动误差，然而其缺点是：计算量大、耗时长。针对时域算法效率低的缺点，二维频域生成原始数据的计算量小，执行效率相比时域提高较大，然而其在计算目标点的系统传递函数时采用距离向的参考近似，在对传递函数的二维时域到频域的变换中采用相位驻定原理引入误差，这两点决定二维频域算法将存在一定的相位误差。

参考文献：

第11篇

关键词: 研究生专利知识技能教育

专利文献是专利组织在审批专利过程中产生的官方文件及其出版物的总称。它集技术、法律、经济信息于一体,是一种数量巨大、内容广博的信息资源;它传播最新的科学技术信息,是人类共有的技术知识宝库。据世界知识产权组织(WIPO)统计表明,世界上每年发明创造成果的90%以上记载于专利文献中,并且其中的70%只通过专利文献公开,目前全世界已公布的专利文献数量已达5000万件以上。科研开发人员在研发过程中充分利用专利文献,不但可以避免低水平的重复研发,而且可以平均节省40%的研发经费,缩短60%的研发周期。[1]

研究生是高等学校科学研究和技术创新的生力军,是高校中一支精力充沛的重要的科研队伍。因此,培养造就一支既懂专业,又熟悉专利知识和技能的新型复合型高级人才就显得非常重要。对于这些研究生而言,专利知识的掌握程度将对其今后从事的工作产生深远影响。

本文针对目前研究生专利知识教学和专利技能培养的状况,提出了提高他们专利意识、专利文献检索能力、专利文献分析能力和专利申请文件撰写能力的一些教育方法和措施。[2]

一、当前研究生专利知识和技能教育的状况

1.专利意识淡薄

我国高校系统每年鉴定的成果有几万件,其中只有14%左右申请专利,最后得到授权的仅占6%。高校普遍重论文轻专利,重成果鉴定轻成果转化,带来了两方面的隐患:一是大家都争相去比,最终成了比论文篇数,容易偏激出轨;二是由于重前者,导致了后来成果知识产权的流失。这种缺乏专利情报意识的状况令人担忧。整个高校知识产权环境如此,研究生的专利意识更显得淡薄。

2.专利知识教育课程很少

我对当前南京几所高校专利知识教育情况进行了调查,在2004年11月教育部和国家知识产权局联合了《关于进一步加强高等学校专利知识工作的若干意见》后,这些高校通过改进文献检索课专利知识内容和增加专利知识讲座等形式,加强了对研究生专利知识培训。但由于文献检索课中有关专利知识内容较少和专利知识讲座参加人不多,研究生群体专利知识仍然非常薄弱。

3.专利知识和专利检索利用能力薄弱

目前少量研究生专利知识水平仍停留在基本掌握专利文献检索方法阶段。随着互联网的普及,通过网络检索专利文献变得非常方便,如网上通过中国国家知识产权局网站()、美国专利局网站(WWW.USPAT.GOV)、欧洲专利局网站()免费检索中国、美国及世界70多国家专利摘要,阅读专利文献全文和了解其法律状态。而绝大部分研究生对此专利信息了解很少,通过网络检索专利文献能力薄弱。

4.专利文献利用率低

由于专利文献常以法律文件形式来阐述和规范,刻板的法律语言、生硬的规定条款,易使人感到难以理解。但其实正是这些读起来枯燥无味的专利文献中却传递着科研开发的前沿信息,甚至启示着某一关键技术的诀窍。研究生在阅读参考文献时,绝大部分只看期刊文献,而对专利文献涉及很少。在发表的论文中也极少引证专利文献。

对于专利文献的阅读,绝大多数研究生只注重研读单篇专利文献,极少有人通过系统阅读和分析某个技术主题的大量专利文献来对该技术发展脉络和竞争格局进行分析,从而揭示该技术的现状、特点和发展趋势,更少有人使用专利分析软件对课题进行分析。

5.研究生申请专利数量少

由于博士和硕士的培养计划中没有专利申请的要求,因此几乎很少有研究生申请专利,对于研究成果都希望尽快以论文形式发表,常常使先进的技术因论文的过早发表而丧失了专利申请的新颖性和创造性要求,最后得不到专利权的保护。

二、加强研究生专利知识教育和专利技能培训的方法和措施

1.专利知识基础教育和专利意识的培养

普及专利知识,应该有意识地在研究生课程中设立知识产权相关课程,如开设《专利与专利文献检索》、《专利法》和《知识产权》等选修课程。暂时没有条件的院校,应当利用各种形式,通过举办各种系列讲座等多种途径宣传、普及专利知识,要让学生搞清楚专利的基本概念,增强法律意识,认识到专利对其学习、工作的影响,能够合理利用专利法保护自己的知识产权不受侵犯,同时也尊重他人的知识产权,为人类的文明贡献更多的聪明才智。

从专利意识的培养上也要更新观念。对专利概念要进一步正确认识:专利在创新上是技术和方法,而不完全是科技创新的结果;在法律上是权力和资格;在财产上是一种无形资产;在经营上是经营者的手段和策略;发明专利在形态上更能体现一个国家发明创新的能力。在现代国际社会,专利作为资格和权力的作用日益明显。我国大多数专利是为了实际应用中的需要而申请的,而发达国家则因申请专利而使用专利。一项新的技术发明创新,可能在当时并没有实用价值,但是专利有防御功能和封锁作用,看似无用的专利却往往可以将对手挡在竞争的大门之外。我国企业和科研机构忽略了专利的遏制、防御等功能,在国际竞争中就难免成了被排挤的一方。我们要改变申请专利的目的就是要把它产业化的狭隘认识观念。

2.专利检索技能的培训

由于专利文献的格式统一规范、高度标准化,并且具有统一的分类体系,便于检索、阅读和实现信息化,因此计算机检索越来越成为专利信息检索最重要的一种方式,并正在逐渐替代手工检索。而网络技术的快速发展,以及Internet的快速普及,使得专利信息的网络化检索成为可能。目前已有不少机构通过Internet提供了专利查询服务,而由各国(地区)专利行政机构建立的Internet免费服务网站则是其中的佼佼者,例如中国知识产权局(sipo.省略)、美国专利商标局(patft.uspto.gov)、欧洲专利局(ep.省略)、日本专利局(ipdl.jpo.go.jp/homepge.ipdl)等都提供免费的专利数据库检索和专利法律状态查询服务。研究生专利检索技能的培训应该主要学习专利的网络化检索。

3.专利文献分析技能

随着计算机的普及、信息技术和网络技术的发展,专利情报分析逐渐从手工处理过渡到了以计算机为工具的时代。这对专利情报分析提供了极大的便利条件。

利用计算机分析专利,需要首先创建专利文献数据库,许多专利分析软件具有从网络下载专利数据创建专利文献数据库的功能。

专利地图分析法是最常用的专利分析方法。专利地图是指对专利文献的统计结果整理成各种图表,即将专利信息“地图化”。专利地图作为一种搜集、整理和显示专利信息的工具,可视性强,便于理解,一般分为专利管理图、专利技术图、专利权利图。

对于研究生来说,应该不仅能解读单篇专利说明书,而且学会利用专利分析软件来对研究课题作出预测和判断,从而得到可利用的技术水平、动态、发展趋势等情报,为企业制定经营战略、专利战略、选定开发目标等服务。[3][4][5]

可用于专利分析的软件工具有十多种。例如Thomson公司的德温特分析家,韩国WinsLAB有限公司开发的INAS,台湾连颖公司开发的PatentGuide,Wisdomain公司的PatentLab-II,中国知识产权出版社开发的“专利战略分析系统3.0”,大为PatentEX专利信息创新平台等。[6]

4.专利申请和相关文件撰写训练

我国《专利法实施细案》第二条指出:发明“是指对产品、方法……所提出的新的技术方案”。在实践中,多数专利只是一种新的设计方案,由“专利技术”到“专利产品”,尚需经过小(中)试才能工业化生产。所以,专利技术不一定等于成熟的科技成果。这一特性在提出专利申请案时应注意,不要待某项技术已进入工业化生产时才提交申请案,否则在市场竞争中就为时已晚。我们应该积极鼓励研究生在其研发过程中对某些技术创新及时申请专利。

在研究生培养课程中开设专利申请与撰写课程选修课是很好的尝试。专利申请与撰写课程应该结合实例讲述如何申请专利、如何撰写专利申请文件等,紧密联系实际,具有很强的实用性。因此,教师可以请有丰富专利文件撰写经验的专利人担任。通过学习,研究生能提高知识产权意识,认识知识产权作为无形资产在经济、科技发展中的重要价值及其在开拓、占领国内外市场、保护竞争优势和发展后劲等方面的积极作用,激发发明创造的热情,积极投身发明创造。

参考文献:

[1]蔡东蛟.快速免费获取国外专利全文的有效方法[J].科技情报开发与经济,2006,16,(6):166-167.

[2]费艳颖.研究型大学的知识产权教育[J].1中国大学教学,2004,(11):41-421.

[3]王咏青,任健,黄兴友等.多普勒气象雷达技术专利分析[J].气象科学,2008,28,(6):703-708.

[4]王咏青,张霞.激光雷达技术专利分析[J].激光与光电子学进展,2004,44,(12):74-79.

[5]王咏青,任健,顾秀云.大气探测技术专题专利数据库建库与应用分析[J].现代情报2009,29,(7):71-75.

第12篇

摘要：特征维数压缩和神经网络隐含层结点数确定是雷达目标识别的关键问题，本文针对地面活动目标识别的特定问题构建了初始种群，然后提出一种即考虑进化代数对算法的影响，又考虑到每代不同个体适应度作用的可变交叉概率和变异概率，经过多次迭代进化最终收敛于问题的一个满意解。最后将该方法用于对三类地面活动目标的分类和识别，验证该方法用于目标分类和识别的可行性和有效性。

关键词：参数可变遗传算法；地面目标识别；一维距离像；交叉概率；变异概率

中图分类号：TP31文献标识码：A

1引言

主要应用于军事领域的目标识别是模式识别的一个重要分支，是C4ISR系统中的一个重要部分。随着复杂电磁环境下信息化战争的日益复杂和新型武器的更新发展，实现对地面目标快速准确地分类和识别，能够帮助指挥员做出有利于战争发展的正确决定，为最终决定整个战场的胜负起到了不可低估的作用。

雷达目标识别通常指利用雷达接收设备从目标的反射回波电磁散射信号中，提取目标的各种特征信息，运用已知的目标先验知识，对目标进行分类、识别[1]。目标识别一般分为三个阶段：回波信号获取、目标特征选取和分类与识别。在实际的应用中，为了满足实时性的要求，需要对提取的目标特征向量进行降阶处理，同时随着人工神经网络理论的日益成熟，各种研究成果不断应用到目标识别领域，并取得众多成果，但神经网络的隐层神经元个数问题一直没有确定的理论指导，在实际应用中往往凭借主观经验或多种实验反复尝试，这样既浪费了时间，又可能导致由于网络结构不当而无法得到最优解。

2基于一维距离像的目标识别

雷达目标识别实际上就是一个电磁波散射问题。根椐电磁场散射理论，目标电磁散射特性在频域内可分为三个区：光学区或称为高频区，谐振区，瑞利区。随着现代雷达技术的不断进步，雷达工作频率越来越高，带宽越来越大，以至于大部分雷达工作在光学区，因此对光学区雷达的目标识别进行研究就显得尤为重要。

基于一维距离像的目标识别方法在光学区雷达目标识别中比较常用，主要因为一维距离像获取与处理时不存在二维成像时由于散射中心偏移而导致的运动补偿等问题，因此相对简单，更加实用。在光学区，目标的回波信号已不是传统意义上的发射信号的多普勒频移和时间的简单延迟，而是等效为沿雷达径向多个散射中心在不同分辨单元的散射电磁回波之和。

当径向距离分辨力远小于目标尺寸时，目标在径向上占据多个距离分辨单元，当用窄脉冲照射目标并且将散射功率记录为时间的函数，其结果就是径向一维目标距离像。它能够反映出目标沿雷达径向上精密的结构分布，而这种信息对目标识别来说有重要的意义。在距离回波中，每一个尖峰对应一个散射中心，其出现的位置是由对应散射中心所处的径向位置决定的；距离回波中尖峰的强度与对应的散射中心的散射强度成正比；每个尖峰的形状反映了该尖峰处的局部频率成分，且由其散射中心的类型决定的。

目标的基频回波和一维距离像是一付氏变换对。根椐散射中心理论，假设目标是具有n个散射中心的复杂物体，经过解调后的视频回波信号模型可表示为

本文具体目标模型见参考文献[2-4]，用于研究识别方法的资料源通过计算机仿真获得。由于噪声与环境等特性的研究内容广泛，所以噪声模型采用普通的高斯白噪声，由计算机仿真获得。仿真的一维距离像占据32个距离分辨单元。

3算法设计

3.1编码策略

实数编码与二进制编码的方法是相似的，只是每个基因有10种可能取值：0～9。若每个变量用L位十进制数表示，变量个数为m，则染色体长度为m*L。实值编码策略不对变量进行编码，而将每个变量当作一位基因直接处理。

3.2初始种群的构造

遗传运算首先是从一个初始种群开始，在解决目标识别的特征及隐层神经元个数优选问题中，构造初始种群为一个10×n的矩阵，每一行是一个染色体，其中每一行的前n-1位代表从总的输入特征N中选取的有效特征位数，第n位代表隐层神经元个数。下面以一个从N=64个特征中选取n=9个有效特征送入识别网络的情况举例说明初始种群的构造过程：[2 5 7 10 20 22 26 30 33 3]是种群中的一个染色体，其中前9位代表36个特征中第几个特征被选中，而第10位代表隐层神经元个数为3个，本文以单隐层为例进行说明，多隐层的求解同样适用，前9个数的取值范围为1～36；神经网络隐层的最大结点数目和输入层节点数有很大关系，本文隐层神经元个数取值范围限定为3～15。

3.3遗传操作

遗传操作包括选择、交叉、变异三种操作算子，本文采用标准遗传操作，选择操作是排序选择+最佳个体保存法，交叉操作是依据交叉概率的单点交叉，变异操作是依据变异概率的单基因突变。选择操作是遗传算法的基础，变异操作是遗传算法的核心，交叉操作是遗传算法的补充[5]。

3.4交叉概率的自适应确定

交叉算子在遗传操作中起核心作用，主要用来产生新个体，实现算法的全局搜索能力。从群体整体进化过程来看，交叉概率应该能随进化过程逐渐变小，到最后趋于某一稳定值，以避免对算法后期的稳定性造成冲击而导致算法不能收敛，或收敛过程加长；而从产生新个体的角度来看，群体中的所有个体在交叉操作上应该具有同等地位，相同概率，从而使GA在搜索空间具有各个方向的匀性[6]。因此，本文设计了与进化代数相关的交叉概率：

其中，G为进化代数，α、β为定常系数，α代表交叉概率的变化曲率，β代表交叉概率的收敛极限。

3.5变异概率的自适应确定

变异算子在遗传操作中起辅助作用，主要用来维持群体多样性，防止出现未成熟收敛。在算法早期，群体中个体多样性丰富，此时的变异概率应该小些，以提高算法的运行速度；而随着进化的进行，个体越来越向适应度高的个体靠近，致使个体越来越单一，此时的变异概率就应该大些，以维持群体的多样性。同样的原因，同一代群体中个体的变异概率应该随个体的优劣而变化，即加大优质个体变异概率。为此设计了如下的与遗传进化代数和个体适应度相关的自适应变异概率：

其中，f为当前个体适应度值，fmax为当前群体中最大个体适应度值，为当前群体平均适应度值，G为进化代数，α、k1、k2为定常系数。α代表变异概率的变化速度；k1与具体问题有关，是为保证遗传算法不退化为随机搜索，pm所能取到的最大值；k2为一个比较小的变异概率，一般取0.001。

3.6改进算法的性能测试

将改进的参数可变遗传算法应用于测试函数。

函数有无数个局部极大点，但只有一个（0，0）为全局最大点，最大值为1。此函数的最大峰周围有两圈脊，它们的取值分别为0.990284和0.962776，因此优化过程中很容易停滞在这些局部极大点。

对于测试函数采用标准遗传算法和本文算法进行比较。其中，标准遗传算法采用二进制编码，基本遗传操作，交叉概率Pc=0.6，变异概率Pm=0.01。群体规模100，总进化代数设为100。分别实验50次，所得结果如表1所示。表中x，y，f（x，y）为算法结束时的典型值，g表示平均运行代数，p为收敛到全局最优的概率。

由于函数存在无穷多个局部最小值，采用标准遗传算法运行多次，收敛于未成熟解的概率非常大。本文首发从x，y，f（x，y）的最终值、平均运行代数和收敛概率来看是成功的，特别是平均运行代数大幅降低，虽然没有完全达到最大值1，但这是x，y用实数表示造成的。

4实例应用

利用BP神经网络对地面活动目标的一维距离像进行分类和识别，BP网络采用输入层、隐层和输出层结构。输入层神经元个数为参数可变遗传算法多代遗传后所优选出的特征个数，隐层神经元个数由参数可变遗传算法自身决定，输出层神经元为三个节点，对应于三类地面活动目标——坦克、步兵战车、自行火炮。输入层和隐层的激励函数采用sigmoid函数形式，输出层采用线性输出函数。将三种地面活动目标的一维距离像共200个分为两组，其中的一组对应于每类目标50个一维距离像作为神经网络的训练样本集，用来对神经网络进行训练和记忆，另外一组共150个作为测试样本集用来对神经网络进行测试。对应于三类地面活动目标，神经网络的输出分别为[1 0 0]，[0 1 0]和[0 0 1]。

利用本文算法对三类地面活动目标一维距离像进行分类和识别，实验中所用一维距离像信噪比为15dB。通过参数可变遗传算法的多次遗传迭代，对三类地面活动目标的识别结果分别如表2、表3所示。

表2代表优选特征个数选择最优为7时，不同进化代数下三类地面活动目标的识别率。识别结果表明，当进化代数为15次时，算法收敛到98.5%以上，继续增加遗传次数，识别率虽然仍然可以提高，但提高的幅度不大。

表3代表对应于选取不同特征长度条件下进化代数为15次时，三类地面活动目标的识别率。可以看出，一维距离像虽然占据32个距离分辨单元，但真正反映目标特性的只是其中的一部分数据，而另外一部分数据在目标识别中的作用是比较微小的，但这些起较小作用的特征却为目标的分类和识别带来了不少的困难。因此，最佳特征个数的选取与具体问题相关，需要通过实验反复验证最终确定，对于坦克、步兵战车、自行火炮这三类地面活动目标，当特征个数选为8时，就可以获得较好的识别效果。

5结语

针对雷达目标识别中目标特征选取和识别网络的隐层神经元个数确定两个问题， 提出了一种基于参数可变遗传算法的解决方案。通过一维距离像的目标识别方法提取有利于目标识别的相对不变特征量，进而利用参数可变遗传算法进行全局范围内搜索寻优。在仿真实验中，对坦克、步兵战车、自行火炮三类地面目标一维距离像的分类识别，验证了该方法对于解决上述两个问题的有效性。

参考文献

[1]A Tucker， J Crampton， S Swift. RGFGA： An efficient representation and crossover for grouping genetic algorithms[J]. Evolutionary Computation， 2005， 13（4）： 477-499.

[2]倪晓军. 动态雷达目标识别方法研究[D]. 长沙：国防科技大学博士论文， 1997.

[3]黄德双. 雷达目标一维像识别技术研究[D]. 西安：西安电子科技大学博士论文， 1992.

第13篇

关键词：T/R组件；ADS；电路仿真；指标分配

Scheme Simulation of T/R Module Using Agilent Advanced Design System

WEI Xianju

(Electronic and Electric Engineering Institute,Shanghai Jiaotong University,Shanghai,464000,China)Abstract：T/R module is the significant component of the phase array radar.It needs little weight,low cost,and easy to produce.It is important to select a befitting scheme and a suitable set of microwave chips for matching the required perfor[CD*3］mance.Using the Advanced Design System (ADS) software to simulate the T/R module performance at initial stages.It could shorten the design cycle and avoid cost waste which unwanted.

Keywords：T/R module;ADS;circuit simulation;parameter assignmentオ

随着第四代战斗机的需要和有源相控阵技术的发展成熟,有源相控阵雷达的设计和生产受到越来越多的重视。其中T/R组件的设计生产是有源相控阵雷达设计的关键因素。由于在一部雷达中所装备的T/R组件数量巨大,而组件中所使用的各类器件又比较昂贵,因此,在符合雷达既定设计指标的条件下,如何尽量降低组件的体积、重量、控制元器件成本,是每个设计人员需要仔细思考的重要问题。在设计初期对系统组成进行合理的论证和规划,可以有效地缩短开发周期和设计成本。

Advanced Design System(ADS)是Agilent公司推出的微波电路和通信系统仿真软件。其功能非常强大,仿真手段丰富多样,可实现包括时域和频域、数字与模拟、线性与非线性、噪声等多种仿真分析手段,并可对设计结果进行成品率分析与优化,从而大大提高了复杂电路的设计效率,是非常优秀的微波电路、系统信号链路的设计工具。主要应用于：射频和微波电路的设计,通信系统的设计,DSP设计和向量仿真。本文主要介绍ADS在T/R组件系统论证中的仿真应用。

1 系统组成和主要指标

一个典型的T/R组件主要由接收前端、高功率发射电路和包括移相衰减控制的共用电路等部分组成。组成框图如图1所示。

T/R组件主要的技术指标包括：接收增益、接收噪声系数、接收三阶交调、发射增益、发射功率等。下面针对以上指标使用ADS进行方案论证。主要的工作是对各级电路进行指标分配,通过仿真来论证所选方案(元器件)是否可以达到系统设计要求,藉此,指导元器件的选择和电路的实施。

设定系统指标：

接收增益≥25 dB；接收噪声系数≤4 dB；接收三阶交调≤-40 dBc；发射输出功率≥39 dBm；发射输入功率≤3 dBm。

2 系统仿真

在Agilent的ADS仿真软件中,有非常完善的仿真工具和元器件仿真模型,所有的功能级元器件模型可以从ADS的RF/Analog library中选取。从谐波平衡库(harmonic balance library)选取P[CD#*2]1 tone source作为输入信号源,选取50 Ohm terminal作为输出负载。为了取得比较真实的仿真效果,模型的参数设置选取生产厂家提供的器件典型参数值。因为共用电路是分时应用在接收和发射状态,所以仿真时,在接收和发射通道中都要使用到。

2.1 接收通道仿真

接收通道的一般仿真电路如图2所示。接收通道主要由接收机保护器(限幅器)和低噪声放大器(LNA)组成,作用是将由天线接收到的微弱信号进行低噪声放大,以提高雷达系统的接收灵敏度,然后进行相应的移相和幅度衰减处理。

由于接收通道一般都是针对小信号的处理,所以用到的仿真工具主要是S参数(S-Paramaters)仿真器和谐波平衡(Harmonic Balance)仿真器。在仿真器中设置相应的频率范围,然后进行仿真即可获取相应的仿真结果。接收通道主要的技术指标有噪声系数、接收增益和三阶交调等。这三个指标是相互关联制约的,下面通过仿真说明如何通过在各级电路上的合理分配来寻求三者之间的合理平衡。

图2链路中无源电路的总衰减指为-19 dB,要达到25 dB的接收增益,放大器的总放大量为：25-(-19)=44 dB,考虑各级电路匹配失衡造成的损耗和必要的增益余量,取电路总放大量为 46 dB。设计中需要将总的增益量合理分配给两个或者更多个放大器,同时要满足接收通道对其他指标(噪声系数、三阶交调)的要求。

图3是图2电路在保持接收增益和各级噪声系数相同的条件下, LNA1不同的放大量与接收通道噪声系数的对应关系。可以看出,第一级低噪放的放大量越大,接收噪声系数就越小。但是,由于第一级低噪放的输出功率和三阶交调都比较低,过大的增益会恶化三阶交调指标。如图2所示两级增益较大的放大器前后级联在一起,其仿真结果如表1所示,可以看出增益被压缩了,并且系统的三阶交调指标也不能达到系统要求。如果将LNA2后移到链路的最后,仿真结果如表2所示,三阶交调指标将得到明显的改善,但同时接收噪声系数又有所恶化。

为了在噪声系数与三阶交调之间需求平衡,可以将LNA2拆分为两个增益较小的放大器,分别放置在LNA1之后和链路的最末级,更改后的电路如图4所示,仿真结果如表3所示,通过合理调节几个放大器之间的放大量和三阶交调量,最终得到适合系统需求的参数。相对于通道的增益,在另一个角度上输入信号功率对三阶交调具有同样的影响所用。图5是图4电路在不同的输入信号功率条件下,对应的三阶交调指标。可以明显地看出,较低的信号功率可以获得较好的三阶交调指标。

发射通道一般由预先放大器和功率放大器组成。是将激励器产生的发射信号,放大到一定功率电平,然后经由天线发射出去。发射通道比较关心的是发射输入功率、发射输入功率和附加效率等指标。发射通道的功能是提供相位和幅度经过调整的高稳定微波能量,输出能力由微波器件的功率水平决定,发射输出一般都是饱和功率输出。因为T/R组件的能量损耗主要来自发射功率放大器,所以要特别注意提高效率,减小功耗。相对于接收通道来说,这里的增益一般是大信号增益。输出功率饱和越深,输出信号波动越小,但附加效率越差。

发射通道仿真电路如图6所示。由于涉及到大信号的处理,仿真器选择了谐波平衡(HARMONIC BALANCE)仿真器和大信号S参数(LSSP)仿真器。可以对通道的功率饱和,增益压缩和谐波分布等参数进行仿真。

┩6电路中末级的高功率放大器使用了平衡电路的方式,在其输入/输出链接了耦合器电路。对于大增益电路,如果级联电路之间匹配的不好,很容易出现电路自激现象。使用平衡电路可以减少级联电路之间的失配,有效避免自激现象的出现,同时可以提高信号的输出功率。

图6电路的部分仿真结果如图7所示,分别给出了在不同的输入信号功率条件下,发射通道的输出功率和大信号增益指标的变化趋势。随着输入信号功率增大,输出功率相应增大,但可以明显看出输出功率逐步进入饱和,通道的大信号增益逐渐减小。应当指出,电路的小信号增益是固定的,当输出功率饱和过深时,则增益压缩过大,电路的效率也就相应降低。在满足系统指标要求的情况下,应选择较小的输入功率,提高系统效率,降低电源电路的负担。如图7所示,当输入信号功率>-2 dBm时,输出功率>39 dBm,都满足系统需要。为提高系统效率,同时保证足够的系统指标余量,输入功率应选择略大于-2 dBm的一个值。

3 结 语

介绍了ADS仿真软件在T/R组件方案论证中的应用。仿真选取了比较简单的电路,仅在说明软件使用的方法和作用。对于实际应用中的电路,可能更加复杂,例如可以包括信号的上下变频、滤波、检波,甚至信号的模数转换等电路。对于如此复杂的电路,ADS仍然可以进行仿真和论证。通过行为级的系统仿真,确定各级电路的参数分配,然后进行各级电路的具体设计,即实际电路级的设计仿真,其仿真结果又可以反馈到系统级中进行论证,重新修正各级电路的参数分配。如此循环优化,逐步完成系统的设计论证,其设计流程如┩8所示。

参 考 文 献

［1］贲德,韦传安,林幼权.机载雷达技术［M］.北京:电子工业出版社,2006.[LL]

［2］朱华顺.ADS仿真器及其电路仿真［A］.EEsof用户会论文集锦\[C\].2005.

［3］卢朝政.利用ADS进行高功率放大器匹配电路设计［A］.EEsof用户会论文集锦\[C\].2005.

［4］Huang Yong.System Simulation of a RF Transmitter System for Smart Antenna Using Agilent Advanced Design System［Z］.ADS Application Notes,2001.

［5］安捷伦科技有限公司.Agilent ADS 通信系统设计仿真软件［Z］.

［6］David N,McQuiddy Jr,Ronald L,et al.Transmit/Receive Module Technology for X Band Active Array Radar［Z］.IEEE,1991,79(3).

［7］Mangatayaru Atluri,Balaji C G,Rajatendu Das.MEMS Based Active Electronic Scanning Array［A］.ISSS,Bangalore,2005.

第14篇

关键词：隧道 断面 初期支护 激光断面仪 地质雷达

中图分类号：U45文献标识码： A 文章编号：

1.概述

近20年来，随着隧道新奥法施工的推广，在软弱围岩中现场检测成为施工中一个重要内容，其中检测开挖后围岩的稳定及初期支护的变形最为关键。开挖是控制隧道施工工期和造价的关键工序，因为超挖过多，不仅因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且由于局部挖掉围岩会产生应力集中问题，影响围岩稳定性；欠挖则直接影响到衬砌厚度，对工程质量和安全产生隐患，处理起来费时费物，根据各种资料显示，超欠挖对隧道的经济效益和隧道结构的可靠度有重要影响。所以必须保证开挖质量，为围岩的稳定和安全支护创造良好条件。随着隧道施工技术的不断进步，在采用新奥法修建的隧道中，国内外专家认为初期支护为主要受力结构，如果初期支护质量不过关，则会给隧道带来一系列的安全隐患。

2.工程概况

舒家湾隧道左线进出口里程为ZK27+530－ZK29+165，全长1635米，右线进出口里程为YK27+545－YK29+125，全长1580米，设计为三心圆曲边墙断面，建筑限界净高为5.0米，行车道宽7.0米，建筑净宽8.5米，净高6. 7米，开挖断面83.2-101.5平方米。隧道围岩主要为寒武系白云岩、断层破碎带等，区域性断层F4与隧道平行，多条分支断层与隧道相交，溶洞极其发育，为典型的喀斯特岩溶隧道。支护形式为锚喷初次支护，模筑砼二次衬砌。

3.隧道断面检测

3.1隧道净空断面检测主要内容

(1)对开挖内轮廓的检测：可以通过隧道净空断面检测，了解隧道开挖是否超出或侵入设计的开挖轮廓，超欠挖的部位及超欠量，可以检查出掘进方向是否偏移；如果是钻爆法开挖，可以确认爆破方案是否需要凋整。

(2)对支护内轮廓的检测：在支护施作后进行净空断面检测，可以及时发现隧道内是否有足够的衬砌空间。

(3)对衬砌内轮廓的检测：在衬砌施作后进行净空断面检测，可以检测到衬砌是否侵入相应的设计轮廓、立模方向是否正确、模板是否变形、或混凝土浇筑时是否跑模。

3.2隧道超欠挖评介标准

（1）超挖检测评价标准：采用支架式风钻和浅眼(不超过3米)爆破允许超挖量规定见下表1，采用特殊方法支护允许超挖量适当降低。

表1 超挖检测评价允许值

注：①本表适用于炮眼深度不大于3.Om的隧道。炮眼深度大于3．Om时，可根据实际情况另行规定。

②

③最大超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。

④表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。如采用预留支撑沉落量时，不应再计超挖值。

（2）欠挖检测评价标准：岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa，确认不影响衬砌稳定和强度时允许个别岩石凸出，个别岩石凸出范围每1m2内不大于0.1m2，其隆起量不大于5cm；拱脚、墙脚以上1m范围内禁止欠挖。

3.3 隧道断面轮廓检测

量测断面的方法包括直接观测法和非直接观测法。直接观测法是指直接量测开挖面断面的方法；非直接观测法主要包括三维近景摄影法、直角坐标法和极坐标法。舒家湾隧道的断面检测是采用隧道激光断面仪的测量方法。

3.4隧道激光断面仪检测原理

隧道激光断面仪法的测量原理。以水平方向为起算方向，按一定间距依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。通过全站仪或其它方法测量获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，可输出各测点与相应设计开挖轮廓之间的超、欠挖值(距离面积)。如果沿隧道轴向按一定间隔测量数个断面，还可算得实际开挖方量、超挖方量、欠挖方量。该方法测试速度快，每个断面测试的点数可以设定，处理数据方便简单，最终的图形成果形象易懂，而且可以方便的给出必须采取补救的地方。

3.5隧道激光断面仪检测方法和目标

现场检测时，激光断面检测仪检测的方法是：在隧道临时支护和初次衬砌完成后，将隧道激光断面仪放在隧道设计轴线选定里程的中心桩处，按照与隧道轴线垂直的方向进行测量，得到一组初期支护的断面轮廓数据资料。当隧道二次衬砌完成后，在同一里程处再次进行检测，就能得到隧道二次衬砌的断面轮廓数据资料。通过现场检测，隧道激光断面仪检测目标是：

(1)对初次衬砌的检测：通过隧道净空断面检测，了解隧道开挖是否超出或侵入设计的开挖轮廓，超欠挖的部位及超欠量。在支护施作后进行净空断面检测，可以及时发现隧道内是否有足够的衬砌空间。

(2)对二次衬砌内轮廓的检测：在二次衬砌施作后进行净空断面检测，可以检测到衬砌是否侵入相应的设计轮廓。通过比较初次衬砌和二次衬砌，可以得到二次衬砌厚度。

3.6现场检测

主要检测设备：BJSD-2E激光断面仪。

为了解舒家湾隧道的初支及二衬变形情况，本次检测采用了激光断面仪对隧道的轮廓进行了抽检，通过与设计断面的比较，确定隧道二衬施作一段时间后是否侵限。根据检测的断面情况，发现舒家湾隧道进口段及中间段的断面都没有较大的侵限和变形，只在ZK28+890～K29+050出口段拱顶比设计的断面拱顶净空高出有10cm，判断为施工时模板安装偏位误差，其它各点基本都能与设计断面吻合，拱顶没有较大的沉降，拱腰和拱脚也没有出现向内收敛现象。

根据断面仪所检测的参数，对比舒家湾隧道标准断面图，判断舒家湾隧道在施作二衬至今的半年期间，其隧道断面没有侵限结构尺寸没有变化，衬砌厚度满足设计要求。

4.隧道初期支护的检测

初期支护的检测包括喷射混凝土厚度、钢拱架、喷射混凝土强度、初期支护与围岩接触情况的检测等等。

4.l地质雷达检测原理

地质雷达是应用脉冲电磁波来探测隐蔽介质的分布。地质雷达的发射天线向隧道喷混凝土层发射高频宽带短脉冲电磁波。电磁波遇到具有不同介电特性的喷混凝土与围岩界面时有部分返回，接收天线接收反射波并记录反射波的旅行时间。当发射和接收天线沿物体表面逐点同步移动时，就能得到其内部介质的剖面。根据接收到波的旅行时间(双程走时)、幅度频率与波形变化资料，推断介质的内部结构以及目标体的深度、形状等特征参数。

4.2喷射混凝土厚度的检测

一般情况下。雷达波经发射后．最先到达接收天线的雷达波为空气直达波，紧接着为表面直达波，最后为喷混凝土和围岩胶结面的反射波。反射波能量与围岩和喷混凝土之间的物性差异有关：两者物性差异越大，反射波能量就越强，反之其能量就越弱。在地质雷达图像中振幅较强、同相轴比饺连续的波就是喷混凝土和围岩界面的反射信号，在该界面上读取的即为喷射混凝土厚度。检测图如图2（张花高速楠木溪隧道检测），纵坐标表示时间，横坐标表示断面里程。计算公式如下所示：

（1）（2）

式中：z-反射层厚度即衬砌厚度；x-收发距即接收与发射天线中心的距离，是与天线有关的定值；v-电磁波在介质中的传播速度；c-为电磁波在空气中的传播速度；-介电常数。

图2舒家湾隧道初期支护混凝土厚度检测图

4.3钢拱架或格栅的检测

(1)格栅。当混凝土中存在钢筋时，雷达剖面图中将产生连续点状强反射信号，当混凝土中有格栅拱架支撑时，靠得较近的两主筋将形成两个点状强反射信号，再由两个点状信号形成类似于字母M形状的反射信号，每一个这样的雷达波信号就对应着一榀格栅拱架支撑，由此信号总数即可统计出整个隧道纵向的格栅拱架支撑数量。

(2)型钢。当混凝土中有型钢支撑时，雷达剖面图中将出现特别强的月牙形反射信号，每一个这样的信号表示有一榀型钢拱架支撑，由此信号总数即可统计出整个隧道纵向的型钢拱架支撑数量。

4.4喷射混凝土强度的检测

根据喷混凝土强度表面特征，宜采用气压射钉枪无损检测方法进行检测。气压射钉枪检测喷混凝土强度的方法是：在恒定空气压力下将经过特殊标定的射钉打入喷混凝土内，由其射入深度推算其强度(深度与强度的关系由实验标定)。该方法具有检测结果客观可靠、操作方便、省工省时等优点，在隧道初期支护喷混凝土的强度检测中发挥了重要作用，取得了令人满意的结果。在检测中，对喷混凝土的早期强度及晚期强度进行检测，通过大量的试验建立起强度龄期成长曲线后，即可通过检测早期强度预测晚期强。

4.5初期支护与围岩接触情况的检测

（1）接触良好

无空界面是指衬砌背后无空隙，混凝土与围岩密贴较好，此时界面清晰程度取决于混凝土与围岩粘贴紧密程度以及介电常数差异大小，反射强度不是很大，信号较弱，但通过滤波处理和同相位追踪还是清晰可辨，并可通过雷达专用处理软件读出衬砌厚度。由图2的波形图可知，整个雷达图形中存在明显的3层(初期支护喷混凝土、围岩加固区及围岩未振动区)，喷混凝土与围岩接触良好。

（2）存在空洞或不密实

当喷混凝土背后回填不密实，混凝土与围岩之问有空隙时，由于空气与混凝土介电常数差别较大，电磁波在喷混凝土与空气之间将产生强反射信号。当空洞比较大时，围岩界面清晰可见，在地质雷达剖面图上主要表现为在喷射混凝土层以下出现多次反射波，同相轴呈弧形，并与相邻道之间发生相位错位，且其能量明显增强。

5.结束语

用激光断面仪检测舒家湾隧道衬砌轮廓，经过专门软件处理后，可以清楚看出超挖量、欠挖量的大小和位置，能够清楚、直观、准确地掌握断面轮廓开挖断面和二衬断面的情况。根据检测成果可对开挖质量进行监控，发现不满足要求的断面后，及时对开挖爆破参数进行了修正，指导后续施工，且有利于后序防水及二衬施工的质量，起到降造增效的功效。利用地质雷达技术检测缺陷时，根据喷混凝土厚度选用合适的频率天线，除可以检测喷混凝土的厚度之外，还能探测到喷混凝土内的格栅支撑等，同时对喷混凝土背后存在的空洞、不密实、密贴性等缺陷也能作出判别，据此找出施工存在问题，改善施工工艺，消除隧道质量隐患，确保隧道的施工质量及运营安全。

参考文献：

[1]王俊和.公路隧道初期支护质量的无损检测技术[J].四川建筑.2009，4（29）.

第15篇

关键词：国防；科研经费；科研项目；预算

中图分类号：F812.3 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）09-00-01

一、前言

国防的意义在于维护国家和领土的完整，保证国家的政治，经济，文化的独立，巩固自己的建设成果不为别人窃取。随着科学技术的进步和我国经济的飞速发展，国家对国防科研项目投入的经费越来越多。而伴随着当代经济管理和认识论的日新月异，科研成本对总成本的重大决定作用也开始被人们所了解，人们也越来越关心科研经费的实际用处，是否投入与产出成正比，是否经费的投入真正提高了国防科研的进展。本文将浅要分析国防科研经费预算的控制问题，并提出相应措施，为规范国防科研投入和建立完善的国防科研项目预算控制机制提出解决方案。

二、中美两国国防科研项目经费管理对比

美国国防科研经费管理体制经历了多次改革和完善，并且按照国防经费管理机构的职能与任务，建立了一整套十分完善的多层次的国防经费财务管理体制。美国国防科研经费管理是十分有效的，具体可以概括如下：其一，美国国防科研经费投资决策的指导原则。即：国防科研经费的投资决策必须能够保持美国军队的作战装备的技术优势。美国国防部和三军正是在这些指导原则的指导下，通过科学管理和积极工作来实现其“合理使用国防科研经费，大力增强美国军事实力”的目标。其二，美国国防科研经费管理程序和政策制度。美国国防科研经费的管理是有着十分科学和比较严格的程序的，这些管理程序严格地控制和管理着美国国防科研计划的项目，使其朝着管理一体化、实施层次化、决策科学化和分析系统化的方向发展。

我国国防科研经费状况包括基础性预算管理状况和机制性预算管理状况。我国国防科研基础性经费用于自然科学事业费、社会科学事业费以及高科技技术专项费用等。为建立统一且规范的预算管理机制，我国进行了以部门预算和国库集中收付为核心的财政预算管理机制改革。对于这种预算编制方式来说，在计划经济条件下，我国沿袭了前苏联“统收统支”的财政预算编制模式。这种粗放的、传统的预算编制模式重收入管理、轻支出管理，难以适应社会主义市场经济体制改革的要求。为了使我国的预算编制逐步走上科学化、制度化和规范化轨道，财政部从 2000 年起，开始了以部门预算为核心的预算编制工作改革。

对比中美在管理科研项目经费方面，我们易发现，美国国防科研经费的管理有着比较严格的程序，这在很大程度上控制着国防科研项目的进展，有效的提高科研项目的效率。相比而言，我国处于起步阶段，还有地方需要改进。

三、我国国防科研经费预算存在的不合理之处

（一）不合理的项目预算编制

许多军事院校和国防科研单位在申请立项时，科研人员对于财务预算知识的缺乏导致其对预算科目内容不熟悉，完全凭个人的意愿进行经费的预算花费，这是极不科学的。课题经费的预算与实际的经费使用有偏差，这就造成了在项目执行过程中的漏洞。如前所述，重视项目立项而轻视项目经费预算编制是国防科研单位普遍存在的问题。

（二）科研经费执行缺乏监督

项目实施过程中，考核的尺寸把握不严格。目前，多数科研单位只是针对科研论文和科研课题经费总量来评定项目的成果。并未在对课题经费的实际使用过程与预算差异做分析对比。常常出现科研机构经费在结题时未完全对上账，甚至结余的经费仍由项目主持人自由支配。在这之间缺乏了严格的监督机制。

（三）科研经费控制不足

科研经费一般都是由单位内部审计，而一般的国防院校和军工科研单位内部审计独立性较弱。这样以来，审计的公平、公正、公开原则就遭到破坏。在遇到问题时，通常都选择回避要害，抓小放大来解决。这样根本起不到有效的监督，科研经费的控制就是一纸空文。

四、有效控制国防科研项目经费的措施

在经济飞速发展的中国，科研活动带来的社会效益不断增大，资金投入越来愈多。由此，科研活动受到比以往更多的重视，资源分配与利用效果日益受到关注。在这样的大趋势下，如何才能提高国防经费的利用效率，更好地为国家的国防建设服务是不容忽视的话题。下面结合发达国家的管理经验和中国的具体国情，提出几条措施以供参考。

（一）构建多层次的评价标准体系

科研项目是对未知领域的探索，申报的项目往往存在很大的不确定性。因此，首先，必须通过各种手段对项目实施的可行性和技术价值进行探讨。其次，在多层次的评价标准体系中要体现技术和效益。由于科研项目归根结底是要为社会服务，促进社会发展的。我们在项目立项时，要充分考虑到投入与产出，严格考察项目的经济、社会和环境需求，以及申请者是否具备资金、技术等实力。最后，科研项目不同于一般的招标项目，申请单位必须具备一定的科研实力，包括良好的人员素质、完备的仪器设备、良好的资信情况等。

（二）“拿来主义”，引进美国等发达国家有效的措施

首先，增大预研比重。从美国国防部多年来的战争经验可以看到，军事上的优势从某种意义上是武器装备的优势。而武器装备的优势都来源于武器装备的预研工作里的科研成果。从美国国防部1989年施行的“国防部关键技术计划”以来，极大的促进了高新技术成果向应用的转化。这种做法值得我们借鉴。其次，突出军民两用思想，重视改进现有的装备。阿富汗战争中，美军不费吹灰之力就得到萨达姆埋于地下的武器装备，这就源于美国先进的合成孔径雷达技术。而在和平时期，这种雷达用于民用方面，只是分辨率低于军用的。这种军民两用的思想可以极大的促进学科的发展。因为不仅仅国防机构在研究，其他商业机构和大学也在推进该学科的发展。

参考文献：

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