導(dǎo)語：如何才能寫好一篇雷達(dá)技術(shù)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

《激光雷達(dá)技術(shù)原理》以測(cè)量學(xué)和數(shù)據(jù)處理理論和方法為基礎(chǔ)，講授激光雷達(dá)技術(shù)的基本原理和數(shù)據(jù)后處理方法，同時(shí)結(jié)合實(shí)際案例講解激光雷達(dá)技術(shù)在測(cè)繪、地質(zhì)和工程等領(lǐng)域的應(yīng)用前景和亟待解決的問題。由于激光雷達(dá)是一項(xiàng)測(cè)繪新技術(shù)，國(guó)內(nèi)還沒有成熟的教材，因此結(jié)合國(guó)際上較為權(quán)威的專著《AirborneandTerrestrialLaserScanning》［5］以及國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究和應(yīng)用成果自編了教程，對(duì)學(xué)生采取了“了解—新型傳感器原理”“熟悉—激光掃描儀操作”和“掌握—激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)后處理方法”的教學(xué)模式，以達(dá)到從理論到實(shí)踐的教學(xué)效果。

1．1了解新型傳感器原理

首先，以學(xué)生熟悉的全站儀為對(duì)照，讓學(xué)生了解激光雷達(dá)是一種集成了多種高新技術(shù)的新型測(cè)繪儀器，具有非接觸式、精度高(毫米級(jí)/亞毫米級(jí))、速度快(可達(dá)120萬點(diǎn)/秒)、密度大(點(diǎn)間距可達(dá)毫米級(jí))的優(yōu)勢(shì)，且數(shù)據(jù)采集方式靈活，對(duì)環(huán)境光線、溫度都要求較低。其次，讓學(xué)生理解LiDAR的測(cè)量原理主要分極坐標(biāo)法和三角測(cè)量法兩種。其中，對(duì)于極坐標(biāo)法測(cè)量，使學(xué)生了解測(cè)距的關(guān)鍵在于時(shí)間差的測(cè)定，引出兩種常用的測(cè)時(shí)方法:脈沖法和相位法;讓學(xué)生理解直接測(cè)時(shí)和間接測(cè)時(shí)的區(qū)別以及各自的優(yōu)缺點(diǎn)，從而進(jìn)一步了解脈沖式和相位式激光掃描設(shè)備的優(yōu)勢(shì)、局限性以及應(yīng)用領(lǐng)域。最后，通過介紹激光雷達(dá)采集數(shù)據(jù)的掃描方式，讓學(xué)生了解不同平臺(tái)上的激光雷達(dá)傳感器的工作特點(diǎn)，如固定式激光掃描儀適合窗口式和全景式掃描，車載、機(jī)載以及星載平臺(tái)適合移動(dòng)式掃描等。

1．2熟悉激光掃描儀操作

考慮到各類平臺(tái)激光雷達(dá)的作業(yè)特點(diǎn)以及現(xiàn)有設(shè)備的情況，《激光雷達(dá)技術(shù)原理》課程以地基三維激光掃描儀為重點(diǎn)，讓學(xué)生熟悉儀器的外業(yè)操作。盡管激光掃描儀數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化程度較高，外業(yè)采集仍然需要解決掃描設(shè)站方案設(shè)計(jì)和不同掃描站間連接點(diǎn)選擇等問題，要求學(xué)生在熟悉激光掃描儀軟硬件操作的同時(shí)，還要掌握激光掃描儀外業(yè)采集方案的設(shè)計(jì):踏勘工作區(qū)，分析研究最優(yōu)化的掃描設(shè)站方案和坐標(biāo)轉(zhuǎn)換控制點(diǎn)選擇，畫出相關(guān)的設(shè)計(jì)草圖，并設(shè)置主要掃描設(shè)站的標(biāo)志。要求設(shè)站位置既要保證與相鄰站的重疊，又要覆蓋盡量大范圍的被掃描對(duì)象，以減少設(shè)站數(shù)，從而提高外業(yè)數(shù)據(jù)采集效率。

1．3掌握激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)后處理方法

利用點(diǎn)云數(shù)據(jù)可視化與點(diǎn)云原始存儲(chǔ)格式之間的明顯反差，讓學(xué)生了解激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)后處理的重要性和難點(diǎn)，及其已成為制約激光雷達(dá)技術(shù)應(yīng)用瓶頸的現(xiàn)狀。根據(jù)學(xué)生的理解程度，選取了點(diǎn)云的拼接/配準(zhǔn)、點(diǎn)云的濾波和分類、點(diǎn)云的分割和擬合等后處理方法，要求學(xué)生掌握相關(guān)的算法并編程實(shí)現(xiàn)。

1．3．1點(diǎn)云的拼接/配準(zhǔn)點(diǎn)云拼接是將2個(gè)或2個(gè)以上坐標(biāo)系中的大容量三維空間數(shù)據(jù)點(diǎn)集轉(zhuǎn)換到統(tǒng)一坐標(biāo)系統(tǒng)中的數(shù)學(xué)計(jì)算過程。要求學(xué)生掌握如何解決點(diǎn)云拼接的兩個(gè)關(guān)鍵問題:同名特征的配準(zhǔn)以及旋轉(zhuǎn)矩陣的構(gòu)造。對(duì)于同名特征的配準(zhǔn)，使學(xué)生了解常用配準(zhǔn)方法的特點(diǎn)和適用范圍，如ICP方法適合用于精拼接，而基于特征面的方法對(duì)場(chǎng)景特征分布要求較高等。著重讓學(xué)生掌握最常用的人工標(biāo)靶識(shí)別，以及特征面匹配，后者有別于學(xué)生所熟知的點(diǎn)特征匹配;對(duì)于旋轉(zhuǎn)矩陣的構(gòu)造，拓展學(xué)生在《攝影測(cè)量學(xué)》［6］中學(xué)習(xí)的基于歐拉角的旋轉(zhuǎn)矩陣構(gòu)造，掌握角－軸轉(zhuǎn)角系和單位四元數(shù)方法。

1．3．2點(diǎn)云的濾波和分類要求學(xué)生了解濾波和分類的目的是解決激光腳點(diǎn)在三維空間的分布形態(tài)呈現(xiàn)隨機(jī)離散的問題。掌握基于高程突變和空間形態(tài)學(xué)的點(diǎn)云濾波和分類方法。讓學(xué)生理解單一的信息量會(huì)導(dǎo)致算法不穩(wěn)健，從而引出多源數(shù)據(jù)融合的思路。目前，已經(jīng)有很多激光掃描儀生產(chǎn)廠商推出的新產(chǎn)品中實(shí)現(xiàn)了多傳感器平臺(tái)的集成，如激光掃描儀會(huì)搭載小像幅的數(shù)碼相機(jī)，甚至有些系統(tǒng)還提供由集成傳感器生成的紅外影像。每種數(shù)據(jù)源都有其自身的優(yōu)點(diǎn)和局限性，將多源數(shù)據(jù)融合能夠彌補(bǔ)各個(gè)單數(shù)據(jù)源的局限性，增大信息量，從而提高濾波和分類方法的穩(wěn)健性。

1．3．3點(diǎn)云的分割和擬合要求學(xué)生掌握實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云分割的相似性原則:平面性、曲面平滑度和鄰域法向，以及常用的點(diǎn)云分割方法表面生長(zhǎng)法?？紤]到點(diǎn)云擬合是由離散激光點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算特征模型參數(shù)的過程，要求學(xué)生掌握點(diǎn)云擬合中兩個(gè)主要問題的解決方法:粗差剔除及最優(yōu)解獲取。

2實(shí)踐教學(xué)法

實(shí)踐教學(xué)是卓越工程師培養(yǎng)體系中一個(gè)重要的組成部分。作為技術(shù)性的測(cè)繪工程學(xué)科，除應(yīng)用測(cè)量?jī)x器采集數(shù)據(jù)、應(yīng)用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的基本能力外，還需要構(gòu)建實(shí)踐教學(xué)體系以培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)踐中選用適當(dāng)?shù)睦碚?、技術(shù)、儀器設(shè)備和作業(yè)方法解決測(cè)繪工程與地理空間信息產(chǎn)品生產(chǎn)實(shí)際問題的能力，從而使學(xué)生接受測(cè)繪工程與地理空間信息產(chǎn)品生產(chǎn)方案設(shè)計(jì)、實(shí)施以及實(shí)際應(yīng)用中測(cè)繪工程解決方案確定等系統(tǒng)化訓(xùn)練?！都す饫走_(dá)技術(shù)原理》課程實(shí)習(xí)要求學(xué)生全面應(yīng)用所學(xué)知識(shí)，利用實(shí)習(xí)場(chǎng)地，依據(jù)實(shí)習(xí)目的和要求在老師的指導(dǎo)下分組獨(dú)立完成全部實(shí)習(xí)內(nèi)容。實(shí)習(xí)儀器為中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)遙感地理信息工程教研室使用教育部采購專項(xiàng)購買的RIEGLLMSZ620三維激光掃描儀。《激光雷達(dá)技術(shù)原理》課程實(shí)習(xí)的目的主要是使學(xué)生通過三維激光掃描儀的使用，進(jìn)一步鞏固和加深理解相關(guān)理論知識(shí)和技術(shù)方法。要求熟悉三維激光掃描儀數(shù)據(jù)采集與處理(包括DEM、等高線和剖面圖生成以及三維建模等)的全過程。通過實(shí)踐性教學(xué)，不僅能夠讓學(xué)生掌握基本的軟、硬件使用操作方法和LiDAR測(cè)量項(xiàng)目的作業(yè)流程，而且能夠加深學(xué)生對(duì)所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的理解。培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、創(chuàng)新能力以及嚴(yán)肅認(rèn)真、實(shí)事求是、吃苦耐勞、團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。要求學(xué)生必須參加每一個(gè)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)，協(xié)作完成實(shí)習(xí)任務(wù)，獨(dú)立完成實(shí)習(xí)報(bào)告。實(shí)習(xí)內(nèi)容主要包括以下部分。

2．1三維激光掃描

數(shù)據(jù)的外業(yè)采集要求學(xué)生分組完成測(cè)區(qū)劃分和踏勘，確定測(cè)站位置，根據(jù)測(cè)區(qū)地形，設(shè)計(jì)外業(yè)數(shù)據(jù)采集方案，完成外業(yè)設(shè)站、反射標(biāo)靶布設(shè)和數(shù)據(jù)采集工作。學(xué)生需要完成校園內(nèi)建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)和奧林匹克森林公園地形點(diǎn)云數(shù)據(jù)的采集。

2．2點(diǎn)云數(shù)據(jù)預(yù)處理

要求學(xué)生分別利用隨機(jī)軟件RiSCANPRO和上機(jī)C語言編程對(duì)外業(yè)采集的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，包括點(diǎn)云數(shù)據(jù)的濾波和拼接。

2．2．1點(diǎn)云濾波1)手動(dòng)濾波要求學(xué)生利用RiSCANPRO對(duì)點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波。RiSCANPROv1．7．0有兩種模式，即Filterdata和Terrainfilter。前者針對(duì)一般數(shù)據(jù)，后者對(duì)于提取地形的數(shù)據(jù)有明顯效果。2)自動(dòng)濾波要求學(xué)生上機(jī)應(yīng)用C語言編程實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法、移動(dòng)窗口濾波法、迭代線性最小二乘內(nèi)插法、基于可靠最小值的濾波方法等常用的地形濾波算法，對(duì)外業(yè)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，并對(duì)各算法的結(jié)果進(jìn)行比較和分析。圖1為學(xué)生基于虹灣地區(qū)嫦娥一號(hào)激光測(cè)高數(shù)據(jù)，利用五種濾波方法濾波后的數(shù)據(jù)點(diǎn)殘差值分布圖［7］。

2．2．2點(diǎn)云拼接1)基于反射標(biāo)靶的點(diǎn)云拼接要求學(xué)生利用RiSCANPRO軟件，結(jié)合外業(yè)數(shù)據(jù)采集時(shí)布設(shè)的標(biāo)靶連接點(diǎn)，對(duì)地形和建筑物點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接。激光點(diǎn)云數(shù)據(jù)的拼接有兩種方式:公共反射體的方式和采用使所有的反射體處于同一坐標(biāo)系統(tǒng)的方式。在實(shí)際操作過程中，要求學(xué)生對(duì)兩者結(jié)合使用，以期達(dá)到更好的拼接效果。2)基于特征面的點(diǎn)云拼接要求學(xué)生在對(duì)點(diǎn)云進(jìn)行擬合的基礎(chǔ)上，選取至少三對(duì)相互正交的特征面，利用C語言上機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)基于特征面的點(diǎn)云拼接，并與單純基于點(diǎn)的拼接結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析不同方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

2．2．3地形數(shù)據(jù)處理對(duì)地形數(shù)據(jù)的處理主要包括三角化、平滑、生成等高線和剖面。三角化參數(shù)的設(shè)置可參考量測(cè)工具量測(cè)出的點(diǎn)云中兩點(diǎn)之間的距離初步設(shè)定，這個(gè)值可適當(dāng)調(diào)整，目的在于使圖中的點(diǎn)云數(shù)據(jù)彼此之間能盡量大面積地構(gòu)成三角網(wǎng);要求學(xué)生對(duì)已經(jīng)完成三角化的數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理;針對(duì)已經(jīng)完成平滑的數(shù)據(jù)，利用RiSCANPRO軟件生成等高線。剖面圖的顯示既可以針對(duì)三角化之前的數(shù)據(jù)，也可以針對(duì)三角化之后(包括完成平滑的數(shù)據(jù))來操作。

2．2．4建筑物幾何模型重建針對(duì)《激光雷達(dá)技術(shù)原理》數(shù)據(jù)處理方法的教學(xué)內(nèi)容，指導(dǎo)教師結(jié)合自身的研究成果組織研究生開發(fā)了點(diǎn)云分割和擬合以及三維建模等軟件模塊，考慮到學(xué)生的掌握程度和實(shí)用性，要求學(xué)生在利用軟件模塊實(shí)現(xiàn)點(diǎn)云數(shù)據(jù)分割和擬合的基礎(chǔ)上，利用AutoCAD軟件手工建立建筑物的幾何三維模型，基于3DSMAX軟件建立建筑物紋理模型。圖2為暑期教學(xué)實(shí)習(xí)中指導(dǎo)學(xué)生利用商業(yè)軟件和自主開發(fā)的軟件模塊重建的地大校園主要建筑物的三維模型。

3結(jié)束語

篇2

英文名稱：Modern Radar

主管單位：工業(yè)和信息化部

主辦單位：南京電子技術(shù)研究所

出版周期：月刊

出版地址：江蘇省南京市

語

種：中文

開

本：大16開

國(guó)際刊號(hào)：1004-7859

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：32-1353/TN

郵發(fā)代號(hào)：28-288

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1979

期刊收錄：

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(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)

期刊榮譽(yù)：

聯(lián)系方式

期刊簡(jiǎn)介

篇3

關(guān)鍵詞：雷達(dá)探測(cè)威力；中低；表征方法

中圖分類號(hào)：TN959文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ADOI：10.3969/j.issn.10036199.2017.01.029

1引言

雷達(dá)研制廠所在交付裝備時(shí)會(huì)給出雷達(dá)探測(cè)垂直威力圖，從該圖中能直接讀取雷達(dá)對(duì)不同高度（仰角）空中目標(biāo)的最大探測(cè)距離值，這些指標(biāo)值根據(jù)雷達(dá)技術(shù)參數(shù)和目標(biāo)RCS大小經(jīng)雷達(dá)方程計(jì)算得出，并通過檢飛試驗(yàn)驗(yàn)證[1]。然而該雷達(dá)威力圖并不能全面反映對(duì)空警戒雷達(dá)在目前典型防空戰(zhàn)術(shù)背景條件下的探測(cè)能力，主要局限性體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是垂直威力圖給出的指標(biāo)值僅是針對(duì)指定RCS目標(biāo)的計(jì)算結(jié)果，不同目標(biāo)的RCS不同，垂直威力圖不能直接給出雷達(dá)對(duì)其他RCS目標(biāo)的探測(cè)能力；二是垂直威力圖不能詳細(xì)描述雷達(dá)對(duì)低空突防目標(biāo)的探測(cè)能力。圖1是某典型中低空搜索雷達(dá)對(duì)RCS為2m2目標(biāo)探測(cè)的垂直威力圖[2]，該圖給出了雷達(dá)對(duì)2000m以上高度飛行目標(biāo)的探測(cè)能力，而未能給出雷達(dá)對(duì)2000 m以下高度目標(biāo)的探測(cè)能力?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)表明，戰(zhàn)斗機(jī)在攻擊行動(dòng)中，通常會(huì)選擇在較低的高度進(jìn)行突防，雷達(dá)對(duì)低空目標(biāo)的探測(cè)是雷達(dá)探測(cè)能力評(píng)估的一個(gè)重要關(guān)注點(diǎn)。論文針對(duì)雷達(dá)探測(cè)垂直威力圖的上述局限性，提出了雷達(dá)探測(cè)威力的新的表現(xiàn)形式及其計(jì)算方法，利用該方法計(jì)算雷達(dá)對(duì)典型空中目標(biāo)的探測(cè)威力，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步分析。

2雷達(dá)探測(cè)威力表現(xiàn)形式及計(jì)算方法

戰(zhàn)斗機(jī)在進(jìn)行反艦和對(duì)地攻擊行動(dòng)時(shí)，通常會(huì)選擇在某個(gè)高度層進(jìn)行突防，當(dāng)逼近至導(dǎo)彈的射程之內(nèi)時(shí)開始發(fā)射導(dǎo)彈。如果在戰(zhàn)斗機(jī)突防階段能及時(shí)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，并在導(dǎo)彈發(fā)射之前進(jìn)行有效攔截，能大大提高防空作戰(zhàn)的效能[3]?；谝陨显?，提出雷達(dá)對(duì)空探測(cè)威力的表現(xiàn)形式，為雷達(dá)對(duì)不同RCS目標(biāo)在不同高度條件下最遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)在地球曲面上的投影距離（簡(jiǎn)稱為水平距離）。與反艦導(dǎo)彈或?qū)Φ毓魧?dǎo)彈的射程相比較，水平距離能直觀反映防空作戰(zhàn)中雷達(dá)對(duì)戰(zhàn)斗機(jī)攻擊行動(dòng)的快速反應(yīng)能力，

首先根據(jù)目標(biāo)RCS、雷達(dá)威力圖和雷達(dá)方程計(jì)算雷達(dá)對(duì)各仰角目標(biāo)的最大探測(cè)距離，然后根據(jù)雷達(dá)與目標(biāo)之間的幾何關(guān)系計(jì)算雷達(dá)對(duì)各高度層目標(biāo)探測(cè)的水平距離。

可以看出，當(dāng)目標(biāo)飛在300 m以下高度飛行時(shí)，雷達(dá)探測(cè)水平小于100 km，而當(dāng)前服役的機(jī)載反艦導(dǎo)彈或者對(duì)地導(dǎo)彈的射程大都超過100 km[6]，因此，當(dāng)中小型戰(zhàn)斗機(jī)選擇在300 m以下高度進(jìn)行突防和攻擊時(shí)，雷達(dá)無法在導(dǎo)彈發(fā)射之前發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。因此該區(qū)域是中小型戰(zhàn)斗機(jī)突防的最佳區(qū)域，也是防空預(yù)警探測(cè)的薄弱區(qū)域。

同理，計(jì)算雷達(dá)對(duì)隱身戰(zhàn)斗機(jī)在各飛行高度層的水平探測(cè)距離如圖5所示。

可以看出，無論隱身飛機(jī)從哪個(gè)高度突防，雷達(dá)探測(cè)的水平距離都不超過90 km，小于機(jī)載反艦導(dǎo)彈或?qū)Φ貙?dǎo)彈的射程，其中，當(dāng)隱身飛機(jī)在4 500 m以上高度突防時(shí)，雷達(dá)探測(cè)水平距離不超過40 km，并且小于在100 m高度突防時(shí)的探測(cè)水平距離，所以隱身飛機(jī)選擇從高空突防被探測(cè)到的概率更低，這是由于對(duì)空警戒雷達(dá)為有效利用探測(cè)能量對(duì)天線方向圖進(jìn)行了低空賦形所致?？梢钥闯觯壳俺Ｒ?guī)對(duì)空警戒雷達(dá)難以對(duì)抗高空突防的隱身目標(biāo)，必須采取有效手段[7-17]。

3結(jié)束語

文章提出了在一定戰(zhàn)術(shù)背景條件下雷達(dá)對(duì)空探測(cè)威力的表征計(jì)算方法，即先根據(jù)雷達(dá)指標(biāo)威力圖、目標(biāo)RCS和雷達(dá)方程計(jì)算雷達(dá)對(duì)各仰角目標(biāo)的最大探測(cè)距離，然后利用雷達(dá)與目標(biāo)之間的幾何關(guān)系求解出雷達(dá)對(duì)目標(biāo)在各高度上最遠(yuǎn)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)在地球曲面上的投影距離。該投影距離能體現(xiàn)防空作戰(zhàn)中信息系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)攻擊行動(dòng)的快速反應(yīng)能力?？梢缘玫皆摲椒蔀榕炤d和岸基雷達(dá)對(duì)空探測(cè)能力的評(píng)估提供定量分析手段。

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篇4

關(guān)鍵詞：合成孔徑雷達(dá)；原始數(shù)據(jù)；頻域仿真

中圖分類號(hào)：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：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

合成孔徑雷達(dá)技術(shù)的研究過程中需要大量的原始數(shù)據(jù)，而如果研究需要的所有原始數(shù)據(jù)都通過實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)或者購買則成本將過于昂貴。另外，合成孔徑雷達(dá)對(duì)自然地面場(chǎng)景成像的機(jī)制非常復(fù)雜，必須通過建立有效的模型來幫助解釋這種復(fù)雜的回波機(jī)制。本文將闡述分布目標(biāo)原始數(shù)據(jù)模擬的兩種方法。

1 分布目標(biāo)原始數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)模型

隨著雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)脈沖信號(hào)所覆蓋的地面目標(biāo)區(qū)域也是不斷變化的。假設(shè)一個(gè)矩形分布目標(biāo)的距離向長(zhǎng)度為lr，方位向長(zhǎng)度為la，機(jī)載SAR距目標(biāo)的最近距離為Rmin，最遠(yuǎn)距離為Rmax (即在波束照射范圍內(nèi)目標(biāo)離SAR的最遠(yuǎn)距離)；則回波數(shù)據(jù)距離向的長(zhǎng)度為lr=Rmax-Rmin，方位向的長(zhǎng)度為Xa=la，則分布目標(biāo)的回波數(shù)據(jù)大小與點(diǎn)目標(biāo)不同的只是方位向上需要加上一個(gè)目標(biāo)的尺寸，而距離向上完全相同。

方位向比點(diǎn)目標(biāo)所增加的點(diǎn)數(shù)為，類似點(diǎn)目標(biāo)產(chǎn)生原始數(shù)據(jù)，分布目標(biāo)的原始數(shù)據(jù)可以看作是由多個(gè)散射點(diǎn)組成的，因此其數(shù)學(xué)表達(dá)可以寫作：

(1)

表示成二維離散形式為：

(2)

其中對(duì)于小平面單元Aik，δik為它的后向散射系數(shù)，rik(nT)為它在時(shí)刻n與平臺(tái)的距離，Wrik(nT)為它的距離向天線增益，Waik(nT)為它在時(shí)刻n的方位向天線增益。

分布目標(biāo)原始數(shù)據(jù)計(jì)算方法如下：假設(shè)以方位正中心橫過波束中心時(shí)刻為t=0時(shí)刻，凡所在位置為原點(diǎn)，忽略天線距離向加權(quán)的影響，對(duì)于第n個(gè)發(fā)射脈沖，地面散射單元矩陣形成的第m個(gè)距離門回波為：

(3)

或表示為積分形式為：

(4)

其中，i和j遍取波束照射范圍內(nèi)所有對(duì)第m個(gè)距離門回波有貢獻(xiàn)的地面散射單元，ρc(i,j)是地面散射單元的等效復(fù)散射函數(shù)。對(duì)測(cè)繪帶上波束照射范圍內(nèi)的地面散射單元完成上述處理后，將得到一個(gè)回波脈沖信號(hào)在距離門上的值，此時(shí)各距離門上的回波信號(hào)已經(jīng)完成了方位向回波的混疊，再與發(fā)射信號(hào)卷積便得到一個(gè)脈沖的回波信號(hào)。隨著雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，每個(gè)脈沖覆蓋的目標(biāo)范圍是變化的，在每個(gè)方位位置上都根據(jù)上述方法計(jì)算雷達(dá)回波，從而得到整個(gè)仿真區(qū)域的目標(biāo)回波信號(hào)。

2 原始數(shù)據(jù)模擬方法

一是采用時(shí)域仿真的方法，根據(jù)SAR的工作機(jī)理，在不同方位時(shí)刻逐一算出當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)回波，然后構(gòu)成整個(gè)合成孔徑時(shí)間的目標(biāo)回波矩陣；二是采用頻域的方法，Giorgio Franceschetti提出采用二維FFT方法，提高計(jì)算速度，而國(guó)內(nèi)大多SAR原始數(shù)據(jù)仿真的文章也是借鑒教授的思路。這些已有的方法雖然能夠得到較好的仿真效果，但不是測(cè)試準(zhǔn)備工作量大，就是運(yùn)算量大、處理比較繁瑣，即使一些簡(jiǎn)易模擬方法在處理上仍需大量的工作。

1) 基本流程

已知目標(biāo)的后向散射系數(shù)和系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)，得到雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，通過成像處理驗(yàn)證所關(guān)心的問題。假設(shè)目標(biāo)后向散射系數(shù)為：γ(x,r)，系統(tǒng)的脈沖響應(yīng)函數(shù)為：s(x',r',x',r')，則回波數(shù)據(jù)或原始數(shù)據(jù)ss(x',r')如下所示：

(5)

其中，x為目標(biāo)在方位向場(chǎng)景中心的位置，x'為雷達(dá)所處的位置；r為目標(biāo)在距離向相對(duì)于場(chǎng)景中心的位置；r'表示天線接收到目標(biāo)(x,r)處回波信號(hào)相應(yīng)的距離向位置。SAR系統(tǒng)原始數(shù)據(jù)回波的模擬步驟如圖1表示。

在原始數(shù)據(jù)模擬中，首先根據(jù)選用的數(shù)學(xué)模型和系統(tǒng)參數(shù)，來獲得目標(biāo)的后向散射系數(shù)。后向散射系數(shù)和系統(tǒng)脈沖響應(yīng)函數(shù)s(x',r',x,r)通過合理的模擬方法得到所要的SAR系統(tǒng)回波模擬原始數(shù)據(jù)。在圖1中對(duì)應(yīng)實(shí)線的模擬流程中，原始數(shù)據(jù)可以直接通過成像處理來驗(yàn)證系統(tǒng)性能和成像算法。圖1對(duì)應(yīng)的虛線模擬流程中，原始數(shù)據(jù)變?yōu)檎鎸?shí)回波信號(hào)輸入實(shí)際的SAR系統(tǒng)驗(yàn)證系統(tǒng)得到的性能指標(biāo)和采用的成像算法。在模擬過程中一般用到點(diǎn)目標(biāo)、點(diǎn)陣目標(biāo)、面目標(biāo)、分布目標(biāo)、真實(shí)場(chǎng)景目標(biāo)等這些基本的目標(biāo)模型。

2) 模擬步驟

時(shí)域模擬的基本步驟如下：

(1) 按照方位向上的時(shí)間順序，確定雷達(dá)天線各方位時(shí)刻。

(2) 確定在不同的時(shí)刻天線所覆蓋的點(diǎn)目標(biāo)，計(jì)算覆蓋區(qū)域內(nèi)雷達(dá)天線波束中心與目標(biāo)之間的距離。

(3) 考慮實(shí)際天線的加權(quán)，計(jì)算得到不同時(shí)刻天線所覆蓋目標(biāo)的方位向多普勒數(shù)據(jù)。

將對(duì)應(yīng)方位向時(shí)刻，所有覆蓋區(qū)域目標(biāo)的方位向數(shù)據(jù)和距離向的數(shù)據(jù)相乘，得到該時(shí)刻各個(gè)目標(biāo)的回波。所有回波按照距離門由近到遠(yuǎn)的順序疊加，得到該方位時(shí)刻的雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。

(4)重復(fù)(2)～(4)得到雷達(dá)所有方位向數(shù)據(jù)回波，即原始數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果見圖2所示。

頻域模擬的基本步驟如下：

(1) 目標(biāo)的后向散射系數(shù)通過快速傅立葉運(yùn)算變換FFT到頻域。

(2) 系統(tǒng)的響應(yīng)函數(shù)也通過快速傅立葉運(yùn)算變換FFT到頻域。

(3) 將步驟(1)和(2)得到數(shù)據(jù)在頻域完成點(diǎn)乘。

通過快速傅立葉逆變換IFFT，得到雷達(dá)回波數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果見圖4所示。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由圖實(shí)驗(yàn)使用大小為1200×1200m的目標(biāo)場(chǎng)景，圖5中給出二維頻域（用虛線表示）和時(shí)域法（用實(shí)線表示）計(jì)算產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)在距離向和方位向上的相位對(duì)比圖，并給出相位的誤差曲線，從誤差曲線中可知二維頻域計(jì)算原始數(shù)據(jù)與時(shí)域計(jì)算結(jié)果相位相比同一方位向的誤差在20度以內(nèi)，同一距離向誤差在10度以內(nèi)，相位誤差主要來自于距離向和方位向二維FFT變換中的兩次相位駐定原理的運(yùn)用。

兩種原始數(shù)據(jù)仿真方法中，時(shí)域模擬精確度最高，可以很精確的仿真出任意路徑下的平臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差，然而其缺點(diǎn)是：計(jì)算量大、耗時(shí)長(zhǎng)。針對(duì)時(shí)域算法效率低的缺點(diǎn)，二維頻域生成原始數(shù)據(jù)的計(jì)算量小，執(zhí)行效率相比時(shí)域提高較大，然而其在計(jì)算目標(biāo)點(diǎn)的系統(tǒng)傳遞函數(shù)時(shí)采用距離向的參考近似，在對(duì)傳遞函數(shù)的二維時(shí)域到頻域的變換中采用相位駐定原理引入誤差，這兩點(diǎn)決定二維頻域算法將存在一定的相位誤差。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：T/R組件；ADS；電路仿真；指標(biāo)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

隨著第四代戰(zhàn)斗機(jī)的需要和有源相控陣技術(shù)的發(fā)展成熟,有源相控陣?yán)走_(dá)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)受到越來越多的重視。其中T/R組件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)是有源相控陣?yán)走_(dá)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。由于在一部雷達(dá)中所裝備的T/R組件數(shù)量巨大,而組件中所使用的各類器件又比較昂貴,因此,在符合雷達(dá)既定設(shè)計(jì)指標(biāo)的條件下,如何盡量降低組件的體積、重量、控制元器件成本,是每個(gè)設(shè)計(jì)人員需要仔細(xì)思考的重要問題。在設(shè)計(jì)初期對(duì)系統(tǒng)組成進(jìn)行合理的論證和規(guī)劃,可以有效地縮短開發(fā)周期和設(shè)計(jì)成本。

Advanced Design System(ADS)是Agilent公司推出的微波電路和通信系統(tǒng)仿真軟件。其功能非常強(qiáng)大,仿真手段豐富多樣,可實(shí)現(xiàn)包括時(shí)域和頻域、數(shù)字與模擬、線性與非線性、噪聲等多種仿真分析手段,并可對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行成品率分析與優(yōu)化,從而大大提高了復(fù)雜電路的設(shè)計(jì)效率,是非常優(yōu)秀的微波電路、系統(tǒng)信號(hào)鏈路的設(shè)計(jì)工具。主要應(yīng)用于：射頻和微波電路的設(shè)計(jì),通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì),DSP設(shè)計(jì)和向量仿真。本文主要介紹ADS在T/R組件系統(tǒng)論證中的仿真應(yīng)用。

1 系統(tǒng)組成和主要指標(biāo)

一個(gè)典型的T/R組件主要由接收前端、高功率發(fā)射電路和包括移相衰減控制的共用電路等部分組成。組成框圖如圖1所示。

T/R組件主要的技術(shù)指標(biāo)包括：接收增益、接收噪聲系數(shù)、接收三階交調(diào)、發(fā)射增益、發(fā)射功率等。下面針對(duì)以上指標(biāo)使用ADS進(jìn)行方案論證。主要的工作是對(duì)各級(jí)電路進(jìn)行指標(biāo)分配,通過仿真來論證所選方案(元器件)是否可以達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,藉此,指導(dǎo)元器件的選擇和電路的實(shí)施。

設(shè)定系統(tǒng)指標(biāo)：

接收增益≥25 dB；接收噪聲系數(shù)≤4 dB；接收三階交調(diào)≤-40 dBc；發(fā)射輸出功率≥39 dBm；發(fā)射輸入功率≤3 dBm。

2 系統(tǒng)仿真

在Agilent的ADS仿真軟件中,有非常完善的仿真工具和元器件仿真模型,所有的功能級(jí)元器件模型可以從ADS的RF/Analog library中選取。從諧波平衡庫(harmonic balance library)選取P[CD#*2]1 tone source作為輸入信號(hào)源,選取50 Ohm terminal作為輸出負(fù)載。為了取得比較真實(shí)的仿真效果,模型的參數(shù)設(shè)置選取生產(chǎn)廠家提供的器件典型參數(shù)值。因?yàn)楣灿秒娐肥欠謺r(shí)應(yīng)用在接收和發(fā)射狀態(tài),所以仿真時(shí),在接收和發(fā)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電路如圖2所示。接收通道主要由接收機(jī)保護(hù)器(限幅器)和低噪聲放大器(LNA)組成,作用是將由天線接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大,以提高雷達(dá)系統(tǒng)的接收靈敏度,然后進(jìn)行相應(yīng)的移相和幅度衰減處理。

由于接收通道一般都是針對(duì)小信號(hào)的處理,所以用到的仿真工具主要是S參數(shù)(S-Paramaters)仿真器和諧波平衡(Harmonic Balance)仿真器。在仿真器中設(shè)置相應(yīng)的頻率范圍,然后進(jìn)行仿真即可獲取相應(yīng)的仿真結(jié)果。接收通道主要的技術(shù)指標(biāo)有噪聲系數(shù)、接收增益和三階交調(diào)等。這三個(gè)指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)制約的,下面通過仿真說明如何通過在各級(jí)電路上的合理分配來尋求三者之間的合理平衡。

圖2鏈路中無源電路的總衰減指為-19 dB,要達(dá)到25 dB的接收增益,放大器的總放大量為：25-(-19)=44 dB,考慮各級(jí)電路匹配失衡造成的損耗和必要的增益余量,取電路總放大量為 46 dB。設(shè)計(jì)中需要將總的增益量合理分配給兩個(gè)或者更多個(gè)放大器,同時(shí)要滿足接收通道對(duì)其他指標(biāo)(噪聲系數(shù)、三階交調(diào))的要求。

圖3是圖2電路在保持接收增益和各級(jí)噪聲系數(shù)相同的條件下, LNA1不同的放大量與接收通道噪聲系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。可以看出,第一級(jí)低噪放的放大量越大,接收噪聲系數(shù)就越小。但是,由于第一級(jí)低噪放的輸出功率和三階交調(diào)都比較低,過大的增益會(huì)惡化三階交調(diào)指標(biāo)。如圖2所示兩級(jí)增益較大的放大器前后級(jí)聯(lián)在一起,其仿真結(jié)果如表1所示,可以看出增益被壓縮了,并且系統(tǒng)的三階交調(diào)指標(biāo)也不能達(dá)到系統(tǒng)要求。如果將LNA2后移到鏈路的最后,仿真結(jié)果如表2所示,三階交調(diào)指標(biāo)將得到明顯的改善,但同時(shí)接收噪聲系數(shù)又有所惡化。

為了在噪聲系數(shù)與三階交調(diào)之間需求平衡,可以將LNA2拆分為兩個(gè)增益較小的放大器,分別放置在LNA1之后和鏈路的最末級(jí),更改后的電路如圖4所示,仿真結(jié)果如表3所示,通過合理調(diào)節(jié)幾個(gè)放大器之間的放大量和三階交調(diào)量,最終得到適合系統(tǒng)需求的參數(shù)。相對(duì)于通道的增益,在另一個(gè)角度上輸入信號(hào)功率對(duì)三階交調(diào)具有同樣的影響所用。圖5是圖4電路在不同的輸入信號(hào)功率條件下,對(duì)應(yīng)的三階交調(diào)指標(biāo)?？梢悦黠@地看出,較低的信號(hào)功率可以獲得較好的三階交調(diào)指標(biāo)。

發(fā)射通道一般由預(yù)先放大器和功率放大器組成。是將激勵(lì)器產(chǎn)生的發(fā)射信號(hào),放大到一定功率電平,然后經(jīng)由天線發(fā)射出去。發(fā)射通道比較關(guān)心的是發(fā)射輸入功率、發(fā)射輸入功率和附加效率等指標(biāo)。發(fā)射通道的功能是提供相位和幅度經(jīng)過調(diào)整的高穩(wěn)定微波能量,輸出能力由微波器件的功率水平?jīng)Q定,發(fā)射輸出一般都是飽和功率輸出。因?yàn)門/R組件的能量損耗主要來自發(fā)射功率放大器,所以要特別注意提高效率,減小功耗。相對(duì)于接收通道來說,這里的增益一般是大信號(hào)增益。輸出功率飽和越深,輸出信號(hào)波動(dòng)越小,但附加效率越差。

發(fā)射通道仿真電路如圖6所示。由于涉及到大信號(hào)的處理,仿真器選擇了諧波平衡(HARMONIC BALANCE)仿真器和大信號(hào)S參數(shù)(LSSP)仿真器?？梢詫?duì)通道的功率飽和,增益壓縮和諧波分布等參數(shù)進(jìn)行仿真。

┩6電路中末級(jí)的高功率放大器使用了平衡電路的方式,在其輸入/輸出鏈接了耦合器電路。對(duì)于大增益電路,如果級(jí)聯(lián)電路之間匹配的不好,很容易出現(xiàn)電路自激現(xiàn)象。使用平衡電路可以減少級(jí)聯(lián)電路之間的失配,有效避免自激現(xiàn)象的出現(xiàn),同時(shí)可以提高信號(hào)的輸出功率。

圖6電路的部分仿真結(jié)果如圖7所示,分別給出了在不同的輸入信號(hào)功率條件下,發(fā)射通道的輸出功率和大信號(hào)增益指標(biāo)的變化趨勢(shì)。隨著輸入信號(hào)功率增大,輸出功率相應(yīng)增大,但可以明顯看出輸出功率逐步進(jìn)入飽和,通道的大信號(hào)增益逐漸減小。應(yīng)當(dāng)指出,電路的小信號(hào)增益是固定的,當(dāng)輸出功率飽和過深時(shí),則增益壓縮過大,電路的效率也就相應(yīng)降低。在滿足系統(tǒng)指標(biāo)要求的情況下,應(yīng)選擇較小的輸入功率,提高系統(tǒng)效率,降低電源電路的負(fù)擔(dān)。如圖7所示,當(dāng)輸入信號(hào)功率>-2 dBm時(shí),輸出功率>39 dBm,都滿足系統(tǒng)需要。為提高系統(tǒng)效率,同時(shí)保證足夠的系統(tǒng)指標(biāo)余量,輸入功率應(yīng)選擇略大于-2 dBm的一個(gè)值。

3 結(jié) 語

介紹了ADS仿真軟件在T/R組件方案論證中的應(yīng)用。仿真選取了比較簡(jiǎn)單的電路,僅在說明軟件使用的方法和作用。對(duì)于實(shí)際應(yīng)用中的電路,可能更加復(fù)雜,例如可以包括信號(hào)的上下變頻、濾波、檢波,甚至信號(hào)的模數(shù)轉(zhuǎn)換等電路。對(duì)于如此復(fù)雜的電路,ADS仍然可以進(jìn)行仿真和論證。通過行為級(jí)的系統(tǒng)仿真,確定各級(jí)電路的參數(shù)分配,然后進(jìn)行各級(jí)電路的具體設(shè)計(jì),即實(shí)際電路級(jí)的設(shè)計(jì)仿真,其仿真結(jié)果又可以反饋到系統(tǒng)級(jí)中進(jìn)行論證,重新修正各級(jí)電路的參數(shù)分配。如此循環(huán)優(yōu)化,逐步完成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)論證,其設(shè)計(jì)流程如┩8所示。

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篇6

關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)絡(luò)；形式化建模；靜態(tài)屬性分析；形式化驗(yàn)證；模擬驗(yàn)證

我國(guó)幅員遼闊、人員眾多的基本國(guó)情決定了構(gòu)建安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保以及實(shí)用快捷的高速列車的重要意義。隨著二十一世紀(jì)初葉我國(guó)第一條高速鐵路京津城際高鐵的正式通車運(yùn)營(yíng)，我國(guó)從此邁入了高速列車時(shí)代。根據(jù)《中國(guó)鐵路中長(zhǎng)期規(guī)劃》，二零二零年我國(guó)將建設(shè)二百公里時(shí)速以上的高速鐵路長(zhǎng)達(dá)約兩萬公里，以便滿足人民群眾日益增長(zhǎng)的出行需要。隨著列車通信網(wǎng)絡(luò)的逐漸發(fā)展和創(chuàng)新升級(jí)，其取得了不菲的成就，然而在自主研發(fā)、設(shè)備制造以及維護(hù)運(yùn)營(yíng)等相關(guān)問題上尚未有切實(shí)可行的方案。但是我國(guó)鐵路尚還處于起步階段，迫切需要高速列車關(guān)鍵技術(shù)的技術(shù)支持。

一、列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形式化建模概述

（一）UML

UML是Unified Modeling Language的英文縮寫，又稱為統(tǒng)一建模語言。UML是二十世紀(jì)末期由對(duì)象管理組織的一種建模語言，其具備定義良好、功能強(qiáng)大以及使用便捷等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在業(yè)界得到了廣泛使用[1]。UML支持對(duì)軟件密集系統(tǒng)的可視化建模，并且具有面向?qū)ο笳Z言的特征，即其理念是“讓語言適應(yīng)問題，而不是要問題適應(yīng)語言”，它能夠讓開發(fā)人員關(guān)注與系統(tǒng)的模型和結(jié)構(gòu)，而不是系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的具體細(xì)節(jié)，適用于數(shù)據(jù)建模、業(yè)務(wù)建模、對(duì)象建模以及組件建模等。

（二）Petri網(wǎng)

Petri網(wǎng)是德國(guó)科學(xué)家Carl Adam Petri博士于二十世紀(jì)中葉在其博士論文《Kommunikationmit Automaten》中首次提出的，然后經(jīng)過了長(zhǎng)達(dá)40余年的發(fā)展和完善，逐步形成的一種完整、系統(tǒng)的通用建模語言[2]。Petri網(wǎng)不僅可以勾勒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，還能描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，當(dāng)前其在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、工業(yè)過程控制以及經(jīng)濟(jì)學(xué)等領(lǐng)域都得到了普及應(yīng)用。Petri網(wǎng)是一種基于圖形的數(shù)學(xué)建模語言，其既可以通過圖形界面模擬系統(tǒng)的行為特征，又能夠結(jié)合線性代數(shù)、矩陣論等相關(guān)數(shù)學(xué)理論對(duì)系統(tǒng)的性質(zhì)進(jìn)行有效的分析，Petri網(wǎng)的分類如圖1所示。

PetriW理論經(jīng)過業(yè)界多年的實(shí)踐與完善，目前已經(jīng)形成多層次、多分支的理論結(jié)構(gòu)，從其外延上可以分為基本Petri網(wǎng)、有色Petri網(wǎng)、增廣Petri網(wǎng)以及含時(shí)間因素的Petri網(wǎng)等，其中有色Petri網(wǎng)、增廣Petri網(wǎng)以及含時(shí)間因素的Petri網(wǎng)均可以稱作高級(jí)Petri網(wǎng)。高級(jí)Petri網(wǎng)是對(duì)基本Petri網(wǎng)的擴(kuò)展和抽象，其能夠做到對(duì)網(wǎng)中的托肯進(jìn)行分類、解析和運(yùn)算，減少網(wǎng)系統(tǒng)中國(guó)的基本元素，以便實(shí)現(xiàn)縮小網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)模的目標(biāo)[3]。高級(jí)Petri網(wǎng)的主要優(yōu)勢(shì)是當(dāng)其對(duì)復(fù)雜的系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)，所建立的模型將更為簡(jiǎn)單、清晰以及直觀。

（三）時(shí)間自動(dòng)機(jī)

時(shí)間自動(dòng)機(jī)是一種用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)建模和驗(yàn)證的理論，其以基本有限自動(dòng)機(jī)的為基礎(chǔ)，并加入了實(shí)時(shí)變量建模時(shí)鐘集合，時(shí)鐘變量的限制用于控制自動(dòng)機(jī)的行為，相關(guān)研究機(jī)構(gòu)在其理論技術(shù)上開發(fā)了時(shí)間自動(dòng)機(jī)屬性驗(yàn)證工具，比如UPPAAL以及Kronos等，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化驗(yàn)證過程的高效執(zhí)行。

二、列車通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的形式化驗(yàn)證方法

形式化驗(yàn)證過程如圖2所示，較其他驗(yàn)證方法，其具備四大優(yōu)勢(shì)：第一，驗(yàn)證情況蘊(yùn)含所有的激勵(lì)空間，驗(yàn)證過程和理論是完整的；第二，驗(yàn)證結(jié)果的正確性以數(shù)學(xué)理論為保障，與系統(tǒng)的激勵(lì)情況無關(guān)；第三，驗(yàn)證結(jié)果不需要建立參考模型，生成期望的輸出序列；第四，當(dāng)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可以生成簡(jiǎn)單易懂的錯(cuò)誤調(diào)試信息[4]。當(dāng)前，形式化驗(yàn)證方法主要包括定理證明、模型檢查以及等價(jià)性檢查。

（一）定理證明

定理證明（Theorem Proving）的目標(biāo)是借助公理和推理規(guī)則等形式化邏輯證明設(shè)計(jì)的正確性。在理論證明系統(tǒng)中，通過邏輯架構(gòu)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行描述，并用引理對(duì)一系列性質(zhì)進(jìn)行描述，引理需要通過一些推理規(guī)則證明正確性。一級(jí)邏輯和高級(jí)邏輯能夠準(zhǔn)確無誤地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)信息的表達(dá)，進(jìn)而有效規(guī)避了自然語言描述系統(tǒng)帶來的不準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)。

定理證明系統(tǒng)可以處理復(fù)雜的邏輯運(yùn)算，定理證明過程以公理、推理規(guī)則、中間引理以及派生定義為依托，一般而言，往往需要具有專業(yè)素養(yǎng)過硬的人員進(jìn)行推理路線的選定，進(jìn)而交互式的完成證明過程。

（二）模型檢查

上世紀(jì)末期E.M.Clarke等提出了基于師太邏輯和有限狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖的模型檢查方法之后，模型檢查方法因?yàn)檩^定理證明方法具有更高的自動(dòng)化程度的優(yōu)勢(shì)，而在世界上各個(gè)研究機(jī)構(gòu)和實(shí)驗(yàn)室得到深入研究和普及應(yīng)用，以后經(jīng)過了許多年的實(shí)踐和完善。模型檢查方法以時(shí)態(tài)邏輯為基本思想，描述程序或電路的時(shí)序性質(zhì)，使用Kripke結(jié)構(gòu)表示程序或電路的行為和結(jié)構(gòu)，通過Kripke結(jié)構(gòu)驗(yàn)證其是否滿足時(shí)態(tài)邏輯公式。

結(jié)語

綜上所述，我國(guó)幅員遼闊、人員眾多的基本國(guó)情決定了構(gòu)建安全可靠、經(jīng)濟(jì)環(huán)保以及實(shí)用快捷的高速列車的重要意義。盡管高速列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)仍存在一些問題，但是隨著高速列車網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)形式化建模和驗(yàn)證方法的實(shí)踐和不斷完善，我國(guó)的高速列車客運(yùn)業(yè)到一定可以實(shí)現(xiàn)更為良好的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 陳江，陳建國(guó)，陸慧娟，王康健.？？UML時(shí)間順序圖的實(shí)時(shí)系統(tǒng)建模及驗(yàn)證[J]. 中國(guó)計(jì)量學(xué)院學(xué)報(bào). 2010（01）

篇7

關(guān)鍵詞：現(xiàn)狀 問題 對(duì)策

公路養(yǎng)護(hù)的主要目標(biāo)是為了保證公路交通的暢通，防止交通能力的下降，城市公路養(yǎng)護(hù)管理是城市公路建設(shè)完成后的作業(yè)養(yǎng)護(hù)。在國(guó)際上很多城市都對(duì)公路養(yǎng)護(hù)進(jìn)行了統(tǒng)一的項(xiàng)目劃分，以保證城市道路的使用功能。

一、目前公路養(yǎng)護(hù)的主要現(xiàn)狀

目前我國(guó)道路交通的主要特點(diǎn)在于道路設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量和運(yùn)營(yíng)模式，這使我國(guó)的公路養(yǎng)護(hù)具有如下的性質(zhì)。

1.養(yǎng)護(hù)作業(yè)在實(shí)施的過程中具有強(qiáng)制性

公路是城市發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施之一，其地位和作用非常重要，這決定了公路養(yǎng)護(hù)成為了法律制度控制下的強(qiáng)制。

2.養(yǎng)護(hù)范圍廣，養(yǎng)護(hù)項(xiàng)目覆蓋廣

公路養(yǎng)護(hù)不僅局限在路面養(yǎng)護(hù)，同時(shí)還包括了沿線橋梁、附屬設(shè)施、交通信號(hào)、綠化環(huán)保、服務(wù)設(shè)施等方面。

3.養(yǎng)護(hù)作業(yè)具有機(jī)動(dòng)性和時(shí)效性

公路在養(yǎng)護(hù)過程中必須做到機(jī)動(dòng)快捷、要保證其自身的實(shí)用性，并且要對(duì)公路養(yǎng)護(hù)的工藝技術(shù)和操作規(guī)程不斷更新，在施工過程中減少對(duì)既有交通的影響。

4.養(yǎng)護(hù)技術(shù)和施工過程比較復(fù)雜

城市公路的養(yǎng)護(hù)愛需要較高的機(jī)械化和專業(yè)化，同時(shí)在新工藝和新材料的使用上要保證專業(yè)化，尤其在養(yǎng)護(hù)檢測(cè)的技術(shù)上要將現(xiàn)代化的檢查設(shè)備應(yīng)用到養(yǎng)護(hù)中來。

5.養(yǎng)護(hù)成本和人員素質(zhì)不斷提高

公路的發(fā)達(dá)程度是一個(gè)地區(qū)的名片，所以公路養(yǎng)護(hù)必須在使用功能和服務(wù)水平上不斷提高，從事公路養(yǎng)護(hù)的作業(yè)人員和管理人員必須擁有較高的業(yè)務(wù)能力，對(duì)技術(shù)的構(gòu)成十分熟悉，在管理上具有較高的素質(zhì)水平。

二.公路養(yǎng)護(hù)中存在的問題

城市公路建設(shè)發(fā)展十分迅猛，但是公路養(yǎng)護(hù)體制卻十分保守，很多養(yǎng)護(hù)形式還屬于傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)型管理，已經(jīng)不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)化的需求，目前常見的管理問題有如下幾個(gè)方面：

1.養(yǎng)護(hù)管理體制陳舊

很多城市公路養(yǎng)護(hù)管理直接由市政部門管理，這與當(dāng)代市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制下的生產(chǎn)模式差異很大，已經(jīng)不能適應(yīng)公路養(yǎng)護(hù)企業(yè)的發(fā)展，市政部門的公路養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)主要來自市政財(cái)政撥款，這種撥款形式不能適應(yīng)城市道路管理的發(fā)展需求，并且限制了養(yǎng)護(hù)水平和管理機(jī)制的發(fā)展。

2.養(yǎng)護(hù)機(jī)制落后，輕視養(yǎng)護(hù)管理

1）由于養(yǎng)護(hù)管理有著強(qiáng)制性要求，所以沒有針對(duì)該項(xiàng)工程的法律約束，經(jīng)常表現(xiàn)為養(yǎng)護(hù)質(zhì)量不高、材料浪費(fèi)嚴(yán)重、事故責(zé)任制不落實(shí)，同時(shí)在養(yǎng)護(hù)資金的投入中不能及時(shí)劃撥，這經(jīng)常會(huì)造成小的路面問題發(fā)展為大的質(zhì)量事故。養(yǎng)護(hù)資金投入不足還妨礙了公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)的發(fā)展，使新的科學(xué)技術(shù)得不到應(yīng)用。

2）目前城市公路相關(guān)的養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范很少，很多養(yǎng)護(hù)工程都要套用新建工程的技術(shù)規(guī)范，這造成了養(yǎng)護(hù)工程在支出中缺少質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的檢查標(biāo)準(zhǔn)只能用“百分率”來代表，不能完成城市道路的養(yǎng)護(hù)指標(biāo)。

3）養(yǎng)護(hù)設(shè)備較少，養(yǎng)護(hù)技術(shù)沿用傳統(tǒng)的技術(shù)工藝，目前我國(guó)的很多城市雖然引進(jìn)了綜合性養(yǎng)護(hù)機(jī)械，但是這些機(jī)械設(shè)備缺少合理的養(yǎng)護(hù)和利用，促使機(jī)械的功能得不到開發(fā)，造成了嚴(yán)重的設(shè)備閑置現(xiàn)象。另外傳統(tǒng)的手工作業(yè)技術(shù)還在沿用，這并不有利于公路養(yǎng)護(hù)的可持續(xù)發(fā)展。

4）公路養(yǎng)護(hù)工程從業(yè)人員的素質(zhì)不高，造成城市公路養(yǎng)護(hù)技術(shù)很落后，這不僅制約了城市道路的發(fā)展，還影響了公路交通的安全、快捷、經(jīng)濟(jì)性等問題，使公路養(yǎng)護(hù)管理受到很大的阻礙。

三.城市公路養(yǎng)護(hù)管理的對(duì)策

1.養(yǎng)護(hù)管理體制改革對(duì)策

我國(guó)公路建設(shè)的初期都采用傳統(tǒng)的道路養(yǎng)護(hù)管理，這在我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)歷史上發(fā)揮了重要的作用，并且根據(jù)養(yǎng)護(hù)管理積累了很多施工經(jīng)驗(yàn)，在當(dāng)時(shí)的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下的起到了積極的促進(jìn)作用。但是到了現(xiàn)代，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)占據(jù)了主體，傳統(tǒng)的城市道路養(yǎng)護(hù)理念無法客觀的完成工做任務(wù)，為了保證我國(guó)公路養(yǎng)護(hù)體制能夠不斷完善，我們要注意如下幾個(gè)方面：

1）根據(jù)城市公路發(fā)展趨勢(shì)制定相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)機(jī)制，城市公路養(yǎng)護(hù)和城市公路建設(shè)要進(jìn)行集中考慮，并將領(lǐng)導(dǎo)權(quán)集中處理，在實(shí)施中實(shí)行分級(jí)管理，形成統(tǒng)一的公路管理養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并且進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和調(diào)度。

2）在管理過程中要符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)需要，要積極培養(yǎng)公路養(yǎng)護(hù)市場(chǎng)的發(fā)展，要做到管養(yǎng)分離。尤其在養(yǎng)護(hù)管理中要保證養(yǎng)護(hù)現(xiàn)代化進(jìn)程。城市公路養(yǎng)護(hù)要積極面向市場(chǎng)，要通過招標(biāo)施工隊(duì)伍，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工程招投標(biāo)機(jī)制，養(yǎng)護(hù)工程的改革會(huì)由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)形勢(shì)像合同管理模式轉(zhuǎn)變，以符合城市公路養(yǎng)護(hù)特點(diǎn)。

3）保證養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍的專業(yè)化建設(shè)，養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍必須保證人員素質(zhì)、設(shè)備配套、施工方案合理，這樣才能完成公路突發(fā)事故的搶修。

4）實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)工程的決策，使養(yǎng)護(hù)質(zhì)量的檢驗(yàn)成為一個(gè)綜合服務(wù)性指標(biāo)，同時(shí)建立完善的公路養(yǎng)護(hù)管理數(shù)據(jù)，并積極引進(jìn)國(guó)際行業(yè)評(píng)比標(biāo)準(zhǔn)，使城市道路的使用能力和服務(wù)水平得到提高。

2.養(yǎng)護(hù)管理法規(guī)體系的建設(shè)

公路發(fā)展與養(yǎng)護(hù)是分不開的，它對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著重大的影響，所以政府部門必須加大立法和執(zhí)行度，要堅(jiān)持完善公路養(yǎng)護(hù)管理的約束性和規(guī)范性，將養(yǎng)護(hù)管理的強(qiáng)制性優(yōu)勢(shì)發(fā)揮到極致：

1）公路養(yǎng)護(hù)管理中使用的行業(yè)規(guī)范和管理措施，使公路交通在滿足城市發(fā)展的同時(shí)，完善自身管理制度。

2）加強(qiáng)政府部門對(duì)公路圍護(hù)行業(yè)的監(jiān)管力度，使公路養(yǎng)護(hù)企業(yè)能夠進(jìn)行依法養(yǎng)護(hù)和維修，使其經(jīng)營(yíng)權(quán)和社會(huì)義務(wù)更加合法，同時(shí)滿足政府監(jiān)管要求。先進(jìn)適用的養(yǎng)護(hù)技術(shù)，保證了城市道路的正常使用，規(guī)范、科學(xué)、高效的管理使城市道路的服務(wù)水平不斷提高。面向二十一世紀(jì)的城市道路養(yǎng)護(hù)管理，必須具備強(qiáng)大的技術(shù)支撐。

4.利用交通地理信息系統(tǒng)（GIS—T ）促進(jìn)城市道路養(yǎng)護(hù)管理現(xiàn)代化

由于交通地理信息系統(tǒng)可以將空間信息數(shù)字化，并使這些信息可視化，通過功能強(qiáng)大的軟件，使城市道路沿線三維空間分析直觀簡(jiǎn)明，數(shù)據(jù)管理便捷高效，為城市道路養(yǎng)護(hù)和運(yùn)營(yíng)提供大量、及時(shí)、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，為城市道路交通的發(fā)展、科學(xué)管理和決策提供依據(jù)。

利用高科技檢測(cè)技術(shù)促進(jìn)工程質(zhì)量監(jiān)測(cè)和城市道路養(yǎng)護(hù)智能化

通過利用高精度傳感器、雷達(dá)技術(shù)、R S 技術(shù)等高科技手段，實(shí)現(xiàn)人工檢測(cè)向自動(dòng)化檢測(cè)發(fā)展，由破損類檢測(cè)向無損檢測(cè)技術(shù)發(fā)展，使城市道路質(zhì)量的檢測(cè)、評(píng)估和病害分析更加快捷，使城市道路養(yǎng)護(hù)更加合理經(jīng)濟(jì)。

6.使用新技術(shù)

推廣使用國(guó)外城市道路養(yǎng)護(hù)適用新技術(shù)、新材料、新工藝，提高路面耐久性，延長(zhǎng)城市道路使用壽命。目前，城市道路建設(shè)中普遍采用的改性瀝青技術(shù)、SMA 路面技術(shù)、土工合成材料、乳化瀝青、稀漿封層等都是發(fā)達(dá)國(guó)家在城市道路養(yǎng)護(hù)過程中發(fā)展起來的，它們的推廣與使用，改善了城市道路橋梁等建筑的穩(wěn)定性和耐久性，達(dá)到了節(jié)約能源、降低成本，實(shí)現(xiàn)城市道路交通可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

總 結(jié)：

公路自身的特點(diǎn)決定了養(yǎng)護(hù)管理的模式和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量，所以說搞好公路養(yǎng)護(hù)管理是需要市政單位、養(yǎng)護(hù)企業(yè)共同努力的，公路養(yǎng)護(hù)和經(jīng)營(yíng)是一項(xiàng)任重道遠(yuǎn)的任務(wù)，我們必須堅(jiān)持城市道路養(yǎng)護(hù)的可持續(xù)發(fā)展，將公路養(yǎng)護(hù)的可持續(xù)發(fā)展上升到戰(zhàn)略角度，在深化城市公路養(yǎng)護(hù)體制的前提下，探索出一條最適合我國(guó)國(guó)情的城市公路養(yǎng)護(hù)管理模式。

參考文獻(xiàn)

[1]董茂強(qiáng)；袁文平.城市道路養(yǎng)護(hù)管理評(píng)價(jià)體系及其行業(yè)評(píng)價(jià)指標(biāo)[J].中國(guó)市政工程，2010年05期