航天电子技术分析范文

导语：如何才能写好一篇航天电子技术分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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摘要：航天电子产品具有长寿命、小子样、失效机理复杂等特点，难以通过传统的统计方法对其贮存期进行评估。通过对元器件进行加速贮存试验，给出了一种元器件的退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法，然后在元器件加速贮存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品加速因子算法，该算法只需得到整机元器件数量、失效率激活能即可计算加速因子，最后对某控制器进行加速寿命试验，验证了所提出的贮存期评估方法的正确性以及工程适应性。

关键词：电子设备；贮存期；加速试验；评估

1引言

当前，航天导弹武器系统电子产品通常具有“长期贮存，一次使用”的特点，贮存期通常可达十余年，是衡量导弹武器的一个重要指标。在研制阶段需要对电子产品的贮存期进行评估，获取贮存可靠性信息。目前，国内外通常采用的贮存期评估方法是对产品进行加速贮存试验，加速贮存试验是在试验中对样本施加超过自然贮存条件的环境应力，采集并记录相关参数的失效或退化数据，在一定条件下对试验数据进行分析建模，外推出正常应力下的贮存可靠性指标。加速贮存试验分为加速寿命试验和加速退化试验。加速寿命试验以试验中出现的失效样本数作为评估依据，需要的样本数量较多，而加速退化试验以样本的退化数据作为评估依据，所需样本数量较少。航天电子设备通常由整机电路及金属件结构件组成。

为了获取电子产品的贮存期信息，必须先分别对电路、非金属件及金属件金属结构件的失效模式、失效机理及贮存期进行评估。国内大部分的研究内容还主要集中在对电子元器件、金属材料及非金属材料进行加速试验，对电子产品的整机加速试验的研究、方法还比较少。由于金属结构件的贮存可靠性元大于电子元器件，本文主要对电子产品的整机进行贮存期研究。航天电子产品整机级加速贮存试验方法是从元器件老化试验中发展而来的，但也存在差别。电子产品整机中通常包含种类各异的电子元器件，在相同试验应力下，整机内不同种类的电子元器件的加速因子（即老化速率的加速倍数）并不相同，如何通过元器件的加速因子得到整机加速贮存试验的加速因子是本文需要解决的问题。本文首先以典型电子元器件为例，介绍了其退化方程、伪失效寿命、加速因子以及激活能的计算方法，然后在元器件加速贮存试验的基础上提出了一种基于失效率的航天电子产品整机加速因子的计算方法，最后以某控制器为例说明其贮存期评估方法。

2电子元器件的加速寿命

影响电子元器件贮存寿命的因素有材料、工艺、结构、封装等，在同样的贮存条件下，相同类型的元器件其寿命基本相同，因此，对同类型的元器件选取一个代表品种进行试验，所得出的寿命信息就适用于该类型的所有元器件。本节以某开关二极管为例，说明其加速寿命评估以及加速因子、激活能的计算方法。

2．1试验应力

选择将样品分为4组，采用步进应力加速贮存试验方法。步进应力加速贮存寿命试验温度及时间分别为T1：150℃（0～900h）；T2：165℃（900～1700h）；T3：180℃（1700～2400h）；T4：195℃（2400～3000h）。在4个温度下共设置23个测试点如下：T1测试节点：0、300、500、700、900h；T2测试节点：1060、1220、1360、1540、1700h；T3测试节点：1900、2000、2100、2200、2300、2400h；T4测试节点：2490、2580、2670、2760、2840、2920、3000h。开关二极管漏电流IR为敏感电参数，因此，通过IR对其寿命进行评估。

2．2试验实施

在每个测试节点对4组样品的漏电流进行测试，对每次的测试数据分组。

2．3数据处理

2．3．1退化方程

退化方程可按以下步骤得出：1）绘制漏电流IR变化趋势图；2）对趋势图进行拟合，得到退化曲线及方程。根据测试数据，绘制4个应力温度下的退化曲线及方程如图1～4所示。

2．3．2伪失效寿命

拟合曲线的“线性”拟合程度较好，因此，利用拟合直线方程y＝a＋bt中得出的a和b的值，外推各温度下器件的伪失效寿命t。

2．3．3加速寿命方程

得到伪失效寿命后，利用概率图确定寿命的分布类型，利用拟合曲线计算各个温度下的中位寿命t（0．5），4个温度下的中位寿命分别为10734．92、7279．093、5051．21、4518．42h。图中纵坐标为lnt（0．5），横坐标为1／T（e－4）。加速寿命曲线近似为直线，根据加速方程lnt（0．5）＝a＋b／T，推算出常温25℃下，该二极管中位寿命为505812h，大约57年。

3电子产品整机加速因子研究

航天电子产品加速贮存试验首先要确定影响贮存的关键应力，在此应力下需要选择相应的加速模型进行加速因子的计算。

3．1整机加速应力的选择

选择合适的加速应力直接决定了试验的有效性及加速效率，一般应根据产品的失效机理与失效模式来选择加速应力；航天电子产品在贮存、运输、维修期间受到多种环境影响，故在选择加速贮存试验加速应力之前，应作如下考虑。1）加速应力所激发的失效机理要与实际使用状态下的失效机理相同，即保证失效机理不改变。2）应该选择对失效过程起到影响最大的应力作为加速应力。3）加速应力会导致产品同时存在几种失效机理时，应按照技术上的判断，着重关注主要的失效机理。结合航天型号工程经验，环境温度和湿度是决定产品贮存寿命及可靠性的主要因素。温度对电子产品可能引起的热效应主要有如下几个方面：1）固定电阻的阻值改变；2）温度梯度不同和不同材料的膨胀不一致使电子产品的稳定性发生变化；3）变压器和机电部件过热；4）继电器以及磁动或热动装置的吸合／释放范围变化；5）工作或贮存寿命缩短。湿度环境对电子产品的表面效应，以及材料性质的改变会产生影响。目前，还没有成熟的湿度加速试验模型可以引用。在设计时，导弹弹上电子设备大多需进行密封性设计，因此湿度不是贮存的敏感应力，本文主要考虑温度应力作为加速贮存的施加应力。

3．2整机加速因子算法

Arrhenius模型广泛应用于与温度有关的应力加速贮存试验，但Arrhenius模型只适用于元器件，不能直接应用于整机［10－11］。

4整机加速贮存试验方法

4．1整机加速方法

综合考虑温度和加速效果，选定80℃为该控制器的加速应力温度，其对应的加速贮存试验时间T为T加速时间＝T贮存期／AFT。假设该控制器的贮存期为15年，为简化试验模型，建立加速试验剖面如图6所示。样本为新出厂产品，其自然贮存寿命为0，需要进行15个循环周期的加速试验，每个循环的试验时间为365×24h／35．51＝246．7h，也即加速时间246．7h相当于自然贮存1年。试验要求如下：产品在进高温箱前，需要进行外观检查和2电性能检查，检查合格后方可进入后续的高温试验。高温箱的升温和降温的速度是2℃／min，高温箱中的温度保持在80℃并恒温0．5h后开始计时，每个循环周期后进行电性能测试，测试时需将高温箱的温度降至常温，常温恒温0．5h后，才可以开始测试。高温加速试验的有效时间不应含纳测试和恒温的时间。每个试验循环周期结束后，需对产品进行性能测试，若15个循环周期测试均合格，则可以给出15年贮存期评估结论。

5结论

本文以元器件加速试验为基础，分析了元器件的贮存期、加速因子及激活能的计算方法，在此基础上提出了一种基于元器件失效率和激活能的整机加速因子计算方法，该方法针对小样本、故障模式多样的高可靠航天电子产品的贮存期评估问题进行研究，只需得到元器件种类及数量、元器件失效率、激活能即可计算加速因子。以某弹上控制器为例，给出了其加速试验及真实度评价方法。通过本文研究，可以对电子产品的贮存期进行评估，具有一定的工程实践意义。对于加速因子真实度的评价方法是本课题后续研究的重点。

参考文献

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关键词：单片机 电子技术 应用研究

中图分类号：TP36 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）02（c）-0011-02

20个世纪70年代，单片机得到快速的发展，形成一个品种较为全面，功能更加强大的技术产品，开始在各生产领域中运用。随着近半个世纪的发展，单片机取得更优质的成果，科技水平更加先进，在众多领域中实现高效运用，提升这些领域的发展程度。单片机现在在电子技术领域中得到广泛的使用，如在通信功能、仪表仪器等方面实现高效的运用，促进这些企业实现优质的发展。同时，随着单片机运用程度的增加，应用领域的扩展，其技术呈现创新发展趋势。

1 单片机的科学分析

1.1 概述

单片机是嵌入式系统的一个组成部分，它采用规模较大的电路技术将CPU、RAM、ROM以及定时器等众多功能集成在一个硅片上，继而形成一个具有完善功能的，微型的计算机系统[1]。单片式是1970年左右开始在生产中运用，随着多年技术的革新和使用程度的加深，当前它在汽车电子，医疗器械，工业控制以及仪表仪器中得到运用。单片式发展速度较快，由最开始的4位单片机发展成8位单片机，到目前300 M具有高速运转和处理能力的单片机。

1.2 主要特点

单片机是当前计算机发展的一个重要组成部分，随着计算机水平的增长，单片机也呈现高效革新的态势，且呈现不同用途的，不同型号的单片机产品。以AT89S52型号单片机为例，单片机目前重要的发展特点有6个方面。第一，单片机具有使用方便的特点，单片机整体体积较小，系统构成较为简单，整体呈现模块化；第二，对环境的要求较低，单片机具有较强的环境适应能力，可以在不同的环境得到运用；第三，控制能力较强大，单片机有着较强的科技力量，通过众多功能的集成，其具有很强的控制功能；第四，功能消耗较低，单片机在运行的时候只需要较低的电压，整体对功能的消耗低；第五，速度快，单片机具有极强的处理功能，对各项数据和信息有着极快的处理速度；第六，可靠性高，单片机可以实现长时间的工作，提升整体系统的运转能力。

2 电子技术中单片机的应用情况分析

2.1 手机通信中的运用

单片机在电子通讯中得到运用，主要体现在手机语音功能的建设中，单片机对手机语音信息进行识别，并开展相关操作。在手机的音频入口安置单片机可以使其收集众多的音频信息，系统分辨工作开展之后，向各个部件下具体的指令和信息，实现语音信息中的手机操作[2]。

2.2 单片机提升医疗器械诊断正确性

人们在实现温饱之后，更加关注自身的健康，对医疗水平有着越来越高的需求。但是，在医疗建设的过程中总会出现一些问题，检测手段以及消毒水平存在一定的不足，影响整体医疗建设的质量。单片机在医疗器械中得到运用之后，大大减少了医疗问题的出现，使医疗工作得到一定程度的提升。单片机的使用增加了医疗设备的诊疗准确性，提升了诊断的精准性。同时，随着单片机在医疗器械中的运用，整体医疗设备朝着更加智能化、自动化的发展方向前进，使医疗诊断的结果更加精准，更好地为人们的健康提供医疗保障。

2.3 单片机使仪表仪器的使用更加智能化

单片机因其集成度高等特点被用于仪表仪器的生产，随着单片机科研水平的不断革新，仪表仪器的发展更加智能化，更加符合当前人们的使用需求。同时，随着单片机使用程度的增加，仪表仪器设备朝着数字化方向发展，整体测试水平较高，仪表仪器控制和处理的功能建设更加优质。例如，在航天仪器制造的时候，使用单片机这种先进的技术可以使仪器的精准性和集成性更强，提升航天电子系统的数字化程度，大大降低航天事故发生的几率。

2.4 家电中普遍使用单片机

单片机不仅在高科技的领域中实现运用，如医疗器械、仪表仪器等领域，同时也在日常生活中得到运用，例如在家电行业中。随着科研水平的发展，单片机越来越多地在生活中得到运用，提升人们生活的质量和幸福感。前人们家庭生活中使用的洗衣机、微波炉以及电视机等家电都运用了单片机这项技术。在电视机的运用中，通过使用单片机使其系统控制技术更加先进，功能操作更加便捷。例如，人们可以通过遥控器自由切换不同的电视频道，选择自己想看的电视节目。单片机在微波炉建造中，通过系统信息的处理，可以根据食材的不同进行科学的、自动的选择工作，主要是选择加热时所需要的温度和具体时间。单片机在洗衣机的系统控制中，可以根据衣物的材质以及脏污程度进行自动洗涤，对洗衣液的使用量、洗涤的强度控制以及详细的洗涤时间有着科学的控制和选择。

3 单片机在未来电子技术领域中开发趋势分析

随着社会生产实力的增强，科研技术程度更加深入，单片机型号和技能革新的速度会越来越快，其在电子领域的应用开发主要从以下3个方面进行。

3.1 对单片机程序开发

随着单片机自身开发程度的加深，其在嵌入式系统的建设中得到越来越全面的运用，目前已经不在裸机的环境中实现开发和使用。单片机已经实现一定程度的自动执行，可以对数据进行较强的储存，科学处理和传输数据。单片机具有较强的环境使用能力，可以保障计算机在不同的环境中实现正常的运转和数据的处理，对外界的物理参数实现高质量的采集，并对其进行逻辑分析和正确的处理[3]。

3.2 优化C语言系统程序

C语言有着强大的数据处理能力，可以以简易的方式对编程语言开展编译、处理等工作，有着强大的编程能力。为了使单片机在复杂的计算数据和控制数据的环境中实现正常的使用，提升系统的集成和控制能力，一定要加强C语言在单片机中的运用程度[4]。通过对C语言更深度的开发，可以加大单片机的开发程度和力度，进而拓展单片机使用和运用的范围和领域。

3.3 加强对计算机的研发

目前，单片机的制作中使用众多的通信接口，通过接口的连接可以和计算机进行数据的交流和沟通。可以说，单片机通过通信接口可以让通信设备和计算机形成一定的联系，可以使双方进行精准的数据支持，提升设备对数据的使用程度和运用程度[5]。为此，要想对单片机进行深度的开发，应该对计算机进行系统的分析和运用，提升数据连接和传输的质量。

4 结语

单片机是当前计算机发展的一个重要组成部分，随着计算机水平的增长，单片机也呈现高效革新的态势，在电子领域实现高效的运用。突出表现在手机通信中和家庭电器的使用中，提升人们的生活建设质量。同时，单片机使仪表仪器的使用更加智能化，提升医疗器械的诊断正确性。在未来的发展中，可以通过对单片机程序进行开发、优化C语言系统程序以及加强对计算机的研发这3个方面提升单片机在电子领域的运用程度。

参考文献

[1] 郑泽宏.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科技信息，2013（25）：140，221.

[2] 王红纪，徐小亚.单片机在电子技术中的应用和开发[J].电子测试，2014（13）：44-46.

[3] 王德权.研究单片机在电子技术中的应用[J].科技与企业，2013（3）：113.

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在航天企业生产调度动态化管理过程中，虽然采取了各类控制技术，但是信息共享程度不够，未能充分利用现代网络技术，航天生产调度信息只能被有限调度部门甚至个人所掌握，调度管理信息共享程度低，同时对调度过程信息缺乏科学管理，在调度管理过程中往往出现信息重复记录的状况，影响了整体的生产调度管理的工作效率。另外，在生产调度管理动态控制过程中也没有形成完善的信息统计机制加剧了信息共享程度，使得调度信息不能及时得到反馈，甚至导致一定时期内生产事故隐患不能及时和有效被处理，不利于整个航天生产过程的科学决策分析，也严重阻碍了航空生产过程的组织、协调，进而对安全生产造成严重影响。

2信息的有效性和完整性是科学管理和企业决策的基础

在生产调度管理动态化控制过程中，生产调度信息传递滞后、缓慢，在很大程度上因为信息失真而造成生产过程延误和决策失误，比如会影响到图纸设计、工艺设计以及材料采购和规划，延长了生产周期，一则容易导致决策者的错误，二则不能反映工程进度而降低项目的透明度。同时由于在生产计划管理过程中不能很好掌握具体生产过程，会导致任务分配不平等的现象，而影响整个生产安排及进度，并且对生产调度动态控制管理数据缺乏日常信息处理和分析，同时也忽略了生产现场管理，降低劳动生产效率。

3加强生产调度管理系统动态控制的措施

随着航空技术的快速发展，航空企业生产过程的调度管理变得越来越重要。因为航空企业生产过程要求严格，技术含量相对较高，所以其相应的生产调度管理过程在实施动态化管理过程中需要采取多种方法加强对生产调度管理过程的动态化管理。

3.1建立健全信息共享协调机制

加强航天企业生产调度工作是航天企业正常生产发展不可缺少的重要工作。加强对安全生产调度管理过程中的信息收集、反馈以及建立相应的管理工作协调机制，有效发挥调度管理信息平台的作用，及时，准确，确保整个生产过程安全和高效，并在生产过程中实施动态管理可以为航天企业提供相关信息和决策依据，促进更好的进行企业决策，同时在进行航天企业生产调度管理过程中要加强动态控制，生产调度人员要保持信息畅通，实现在生产过程中各环节之间的信息共享。

3.2加强各环节的沟通协调

为了便于航天企业在生产调度过程中更好的进行动态化控制，需要切实加强航天企业各部门之间的联系和沟通，促进生产各生产的协调畅通，进行加强对整个生产过程的调度管理、控制和修正，以保证生产持续、稳定和高效。根据航天企业的生产计划进行组织生产，确保生产调度管理系统动态化控制实现安全高效，所以在生产调度过程中加强各部门和各环节之间的联系，解决生产过程中存在的不平衡，及时消除生产隐患，以保证生产经营管理计划的实施。

3.3实现动态控制化管理

生产调度过程不仅与生产计划有关，同时也需要不断根据实际情况对生产调度过程进行动态管理，需要及时准确的记录动态变化过程，进而可以企业决策层和各部门提供真实数据，便于进行生产控制和调整，对保证生产过程正常运行起着重要的作用。所以在生产调度管理系统中实施动态化管理需要不断收集生产过程中动态变化和相关数据，同时生产调度管理系统动态控制需要从实际生产工作出发，与各环节之间保持密切联系，及时准确掌握生产条件的变化，才能加强各生产部门的指挥和协调，建立起有效的生产调度管理动态控制系统。

4结论

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1.自主：自己做主；不依赖于人，不受制于人。

2.自主的航天元器件元器件：产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。自主的航天元器件定义中涉及的术语：（1）元器件产品已通过元器件设计定型，可重复生产的产品。（2）全过程元器件研制全过程包括：元器件芯片设计、生产线、封装、测试、可靠性试验、应用工具和外购件（材料）等。（3）公开直接进口贸易或采购渠道。（4）稳定在型号研制至任务结束的全寿命周期内，可以公开获得，不出现停产、断档等问题。（5）形成产品的全部要素（简称全要素）可以认为，全要素不受制于人，航天用户就“可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件”。而全要素是隐性的，不谈自主时，是不被关注的。谈自主元器件时，还不关注，不明确指出这些隐性的因素，就不能揭示元器件自主的关键所在。仅以外壳上有中国制造的标识，不知道内部芯片是外国的，可能导致大家对是否自主的判断出现误判。形成元器件是一个复杂的过程，如何表征形成元器件的全要素，同样复杂。初步研究表明，形成元器件的因素有上百个之多，因此，由全部因素提炼出全要素、支撑自主的定义并形成简单明确的定量方法和判据，是本文探讨的重点之一。

3.基本自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。

4.不自主的航天元器件定义：元器件产品及形成该产品全过程的主要要素受制于外国或他人，航天用户不能公开或稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格适用于航天型号的元器件。

5.自主、基本自主与不自主定义的异同分析：可以看到，自主与基本自主的定义变化只有2个字，全部要素变成为主要要素。自主与不自主的变化只有3个字，不受制变成受制，可以公开并稳定，变成不能公开或稳定。显然，要素是核心。

6.要素：说到要素，观察的视角不同，结果会不同。以基本自主的视角，以集成电路为背景，主要要素研究的初步结果是：要素分为两级为宜。一级要素的作用是提示是否基本自主的判断方向，二级要素是一级要素的分解和细化，是定量判断是否基本自主的基础。一级要素有8个，其中5个为0分否决，见表1自主的要素和定量分值表”中一级要素列。二级要素有30个，见表1中二级要素列。

定量判断自主程度的判别方法和判据

1.方法：（1）将一级要素和二级要素赋予量化分值。（2）二级要素如果是0分，则上级要素为0分。（3）各个一级要素得分，是所属的二级要素累计分。

2.判据：（1）一级要素之和是90分以上（含）是自主，60分以上（含）是基本自主，60分以下是不自主。（2）二级要素均满足够用及以上，才能判为自主。（3）0分否决的一级要素所属二级要素出现0分，该器件为不自主。

可控和可控的航天元器件的有关定义

1.可控：可能或能够控制。

2.控制：控制主体按照给定的条件和目标，对控制客体施加影响的过程和行为。

3.可控的航天元器件：“元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。

4.关键词句：（1）当前或者长久当前指可以接受订单，但存在周期长、交货不及时、质量不稳定等情况。长久指型号研制至使用周期内。（2）损失风险可以接受损失风险是指产生不希望后果的可能性。比如“国产”器件，生产流片所在合资线已经预告将要停产，因此不可接受。再如进口器件有下面2种损失风险短期内出现的可能性不大，因此可以接受：①国际形势巨变，商用器件也禁运。②预定的商用现场可编程门阵列(FPGA)服从摩尔定律，小容量的很快出现停产。（3）有规避风险的措施有规避风险的措施的前提是已经识别出风险，规避风险的措施是有替代方案（仅指元器件形成要素）。如果有多样化选择的条件，就不会在“一棵树上吊死”，有“条条大路通罗马”的评估结论，风险也就化解了。

5.可控是手段：也是阶段目标对于不自主元器件，用户的解决手段可能有三种之多。（1）等待自主元器件出现再启动型号研制；（2）抓到什么用什么；（3）选择可控的元器件。显然，选择可控的元器件为首选。对于自主的要求或目标不能实现而言，可控是解决不自主问题的一种手段。然而，实现可控也并非轻而易举。从这个角度，可控也是要求或目标。

可控的要点

1.风险识别

通过本文提出的自主定义，可以方便地识别出器件自主的程度，并且得到导致该器件被判断为基本自主和不自主元器件的要素。找出这些要素，也就识别了风险源。特别是0分否决的要素，是高风险源。例如，A器件是进口元器件，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第15个“非友好国”，其风险不仅有，而其是高风险。B器件不是进口元器件，但测试在境外，属于本文表1《自主的要素和定量分值表》的1级要素第5个“全过程地域”中2级要素第14个“境外，可公开用途”，其风险有，是中等风险。

2.风险评估和控制

依据可控的航天元器件定义，风险评估和控制应至少考虑三个方面：一是评估为消除已经识别出的风险源所需要的资源条件是否具备，分析由不自主向基本自主和自主的路线图和时间表是否有不可控的因素。二是评估国内和国外元器件的可获得性，以及相应的质量保证和应用验证能力等。三是评估战略储备的必要性和可能性。一般认为，国内近期可以研制，或者长久的可获得性较好的元器件属于风险可控，并已有相应的管理办法，提示使用进口元器件的出口限制、停产、周期长和价格高等风险，旨在促进航天元器件的自主可控。本文提出的风险控制措施，不包括元器件需求方更改自己的元器件需求内容（一般说法是用户改设计）。其原因是，目前，航天设计师采用的一般方法是使用已有的货架元器件和利用已有的IP核实现诸如SoC之类的器件，实现航天产品的功能和性能。因为受制于人，可获得性差，用户改变对一个特定器件需求，不能改变该器件自主可控程度的属性。例如，5000万门FPGA买不到，将设计改为选择5个1000万门FPGA替代，这个措施的作用是规避了5000万门FPGA不可获得的风险，是规避了5000万门FPGA不能获得导致用户设计失败的风险。但是5000万门FPGA属于不自主、不可控器件的性质仍然没有变化。

结论

自主的航天元器件：元器件产品及形成该产品全过程的全部要素不受制于外国或他人，航天用户可以公开并稳定地获得电学和环境性能、可靠性、供货周期和价格等适宜航天型号的元器件。可控的航天元器件：元器件产品当前或者长久的获得，存在受制于外国或他人的损失风险，经评估其风险可接受或者有规避风险的措施，元器件的电学和或环境性能、供货周期、稳定性和价格在预定的时间内适宜航天型号的元器件。自主与可控有关联，更有区别。关联：均是解决受制于人的压力的对策。区别：自主与可控侧重对象不同，应用重点不同。（1）自主：侧重于研制国产元器件产品自主性，关心研制全过程的完整的受制要素，这是在从根本上解决受制于人的路径，这是长期的需要投入巨大资源的历史性工作。（2）可控：侧重于识别风险，判断研制国产器件和使用进口元器件产品可控性，关心受制引起的损失风险和应对方法，这是适应需求的权宜之计。虽是不得已而用之，虽然也要长期使用，但建议谨慎使用、限制使用，在使用中考虑由可控向自主转化。

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关键词：机电控制与PLC；教学过程；项目教学法

作者简介：徐丽春（1972-），女，贵州遵义人，遵义职业技术学院副教授、硕士，研究方向为自动控制、教育管理。

中图分类号：G712

文献标识码：A

文章编号：1001－7518（2012）20－0042－03

《机电控制与PLC》是综合了机床设备、电气控制与PLC控制技术的一门新兴科学，是实现机械加工、工业生产、科学研究以及其它各个领域自动化的重要技术之一。该新兴技术教学的目的是使学生掌握典型机床加工设备对电气控制的要求以及传统机床设备电气控制特点，并了解传统机电技术上的落后，从而采用先进的PLC技术加以改造和研发创新；这是一门工学结合，学用一致，理论紧密联系市场实际，能有效培养学生分析和解决生产实际问题的工程实践创新能力和综合素质的应用技术。

一、《机电控制与PLC》存在的教学问题

《机电控制与PLC》是机电一体化专业中的一门重要核心课程，它也是帮助学生考取中级和高级电工职业资格证书和PLC程序设计师资格证书的核心课程。在各大院校尤其是高职高专院校广泛开设。但受各种因素的影响目前该课程的教学过程还存在一些问题，主要有以下几个方面。

（一）内容多，生源差、课程教学不尽人意

本门课是由《工厂电气控制设备》和《PLC应用技术》这两门课程组合而成。在我院只有108课时（理论76节、实践32节），内容多，单就介绍以日本三菱公司生产的微型PLCFX2N-MR24为例讲授PLC基本理论知识和PLC的应用技术就要完成如下教学内容：PLC的概述部分、基本编程元件、步进指令及状态编程法、功能指令及PLC应用共六个部分。如果学生能按照教师要求养成课前预习、课后复习的习惯，这些课时勉强也能完成所排的教学任务、但随着高职招生生源整体素质的下滑，再加上本门课是在前期课程《电工电子技术》、《电机拖动》、《机床加工技术》的基础上开展起来的、本身有一定的难度和深度、部分学生前期课程就没学扎实，导致本课程教学开展不尽人意。

（二）实践少、形式单、教学效果受影响

经过市场调研，《机电控制与PLC》面向的岗位群主要有：初级岗位：机电设备操作工、初级维修电工、电气工程制图员。核心岗位：中、高级维修电工 、PLC程序设计师。拓展岗位：生产管理员、设备销售员、电气产品质检员、电器绘图员、电器销售员、电气维修技师。这些岗位都需要学生具有很强的实操能力，传统的教学大纲，理论课和实验课的配置比例是3:1，实验课时太少且实践装置大都是实验台，实验台价格昂贵配置少，每组做实验的学生都比较多，7-8个一组，导致有的学生只能当旁观者，实践过程是学生在教师的安排下通过插接线完成一些验证型的原理性实验，大多学生被动学习，实践形式单一，和工厂里用的电器元件散件安装接线相去甚远，不能掌握工厂电气线路的安装接线方法、步骤、技巧和技术要求。学生就业后不能直接胜任工厂的工作。

二、《机电控制与PLC》教学模式探索与实践

针对以上在教学过程中出现的问题，笔者认为基于工作任务的项目教学法是解决上述问题的一种新的课程模式，基于项目教学下的《机电控制与PLC》的教学与传统教学形式今昔对比如下：

而如何在教学过程中践行这一模式？经过多年的教学实践，笔者在教学过程中做了针对性的改革，主要有以下几项措施：

（一）整合教材、校企结合，精心设计和开展教学项目。笔者在深入企业调研以后，以企业真实生产任务为载体，设计教学项目。通过到遵义市瑞安水泥厂、遵义卷烟厂、遵义航天系统536厂、贵阳航天电器厂等企业进行学习和培训，以企业的典型生产过程为载体共同开发本课程，教学项目完全按照企业的生产控制、真实的测量环境来设计具体内容，并将相关企业的“工艺单”在考虑适合教学的特殊要求后，调整设计为该专业项目化的教学单元，以下为笔者在教学过程中开展的部分项目。

篇6

关键词：DC/DC变换器；升压隔离变换技术；升压隔离控制技术

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

DC/DC也叫直流斩波器，主要功能就是将固定的直流电压转变为可变的直流电压。将直流低压变换成直流高压，同时实现电气隔离就是隔离升压型DC/DC变换器的主要特征。此技术被广泛应用在电动车、地铁和无轨电车的无级变速和控制上，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。在储能系统和超导储能系统以及新型可再生能源的开发和利用等众多领域具有非常广阔的前景，这种技术现已加入航天电源系统和新能源汽车领域。

一、隔离升压DC/DC变换器变换和控制中存在问题

与Buck（Forward）变换器的电压源变换器相比，DC/DC变换器具有强大的输出容量和飞快的变换效率，以及具有单项功率流，输出电压波纹小的特点，而且作为储能式变压器，能够起到限流的作用，处于过载状态时，可抑制功率开关电流上升速率，使功率开关有足够的时间进行动作，从而保护电路，它的稳定性、可靠性也更高。而电压源变换器在过载状态时，功率开关电流上升率就不能像DC/DC变换器那样进行很好的抑制，使功率开关保护电路的缓冲时间变短。

虽然DC/DC变换器具有诸多优点，但也会存在不完善的地方。

（一）起动问题。升压电感上的电流在刚起动时是无法控制的，因为起动时的输出电压为零，升压电感上与负载之间还存在缓冲，无法传递能量，这样很用以导致损坏。

（二）功率开关管电压应力问题。状态切换时，由于变压器漏感，功率开关管所承受的电压电流应力大大增加，对开关管的损害较大，降低了电路的可靠性。

（三）输入磁感复位问题。变换器停止运行或发生故障时或发生功率开关管突然阻断的情况下，储能电感为了释放能量，需要复位电路，否则会导致电感两段的电压增强，损坏元器件。

二、起动变换研究

（一）串电阻起动。这种起动方法就是在整个电路的串联进一个有电阻和接触器的电路，起动时，接通接触器，电阻就被串联在电路中，起到限制起动电流的作用，然后再断开接触器，使电阻旁路掉，让原有电路恢复正常工作即可。

（二）辅助电路起动。辅助起动电力较为常见的就是正激式，起动时即把能量传送到负载，自己建立输出电压，而后进入正常工作状态。

三、磁复位控制技术研究

变换运行过程中的升压电感，会汲取电源的能量，并在磁场中储存，再把这些能量（不算过程中的消耗）转到负载，待变换器运行停止后，升压电感在变换器运行时汲取的能量必需全部释放，完成磁复位，不然产生出的高电压应力会损坏元器件.能量在通过变压器时，变压器会一边储存一边释放，尽量不把能量留在变压器上，与变压器相同的是，变换器也会存在漏感，漏感时能量不能传给负载，当功率开关关闭，也是与变压器一样需要将能量释放，不然一样会产生高电压应力，损坏零件.都不能进行理想的磁复位.

（一）RCD磁复位。功率开关闭断时，相电感中电流通过的点充电，这样通电过程中的储能就转移到了电容上，然后电容对电阻放电，能量会以电阻发热的形式被消耗掉。且RCD磁复位电路，没有过多复杂结构，且价位低，对变换频率没有太高要求的地方非常合适。

（二）LCD磁复位技术。此方法通过对电路的一系列专业操作，可是变压器产生的漏感能量和磁化能量完全回到电源中，在保留打开方式的同时，使功率开关管实现了零电压关闭，一般适用于开关频率较低的场合。

（三）能量反馈到输入端的绕组复位。这种磁复位电路实际上是让变换器进行反激式的变换，让电路与变压器的同名端相反，当功率开关关闭时，磁化电感中的能量会通过复位绕组的方式返给电源，从而成功完成磁复位。该复位电路的特点是，首先磁化电能可完全回归到电源里，且该技术相对成熟，其次，变压器力的磁化电感不用必须释放，可在电路中循环。

四、软开关控制技术发展

随着社会发展，电子技术不断进步，不论在那个领域，设备的小型化、轻量化、易安装、可携带都是基本要求，但同时一定要思考如何在减小体积和重量的同时，增大DC/DC变换器功率开关频率。当先，变换器主要使用的还是硬开关技术，功率开关工作时是硬开关状态，它存在以下问题：（一）功率开关管在开通或关断瞬间会承受较高的电压冲击，容易对开关管造成损坏。（二）硬开关技术对开关的损耗伤害较大，且开关的次数越多，造成伤害的几率及成倍增加，降低变换效率。而且对开关的损害如果过大会导致功率开关管的温度上升，很大程度上会限制工作频率，并且会导致器件的电流、电压容量超负荷运行。（三）大的di/dt，dv/dt将产生电磁干扰（Electromagnetic Interfere，EMI），很容易导致系统不稳定。（四）为了改善功率开关管的开关条件，可以给它附加缓冲电路，但只是将开关损耗转移到缓冲电路中，系统总的损耗不会减小。同时，增加缓冲电路不仅增加了系统的复杂性，而且提高了成本。

软开关技术的出现正好克服了硬开关存在的技术缺点。软开关技术就是指让功率开关管在不用必须释放电感能量的零负荷条件下开关，开关的损耗理论上为零，技能购机大提升工作频率，又可使开关损耗降到最小，提高了变换效率，使散热器可以减小，从而减小变换器的体积和重量。

五、结束语

本文主要立足于DC/DC变换器升压隔离变换及控制技术研究的关键性技术要求，并考虑到其在工程应用中的实际作用及各方面因素，进行多样的理论分析和实际研究，为实际的工程方案设计提供充足的理论依据，并有待于在关键领域的实际应用中得到验证。

篇7

【关键词】企业信息化；建设现代化；管理策略意义

引言

企业信息化建设是一项系统化的长期工程，它是指通过专设信息机构、主管、工作人员，通过计算机技术的部署，配备适应于现代化企业管理运营的软件和硬件，创新业务工作模式，增强本企业的竞争能力。近几年来中国正加快步伐进入信息高速发展时代，当前，以大数据、物联网、云计算等为代表的新科技革命席卷全球，信息化和人工智能化成为必然的趋势，正在加速渗透到各行各业中，信息化引领着全世界的重大变革，推动着新旧动能的转换，引领着经济社会变革的核心技术。加快企业的信息化建设既是全社会的需求，顺应知识时代和经济时代的发展潮流的需要，也是企业适应经济市场，实现现代化管理的必然趋势。

1我国企业信息化建设的现状

1.1信息化建设集中在大型央企国企，中小企业信息化的现状很不乐观

经过多年以来的摸索，信息化的理念和方式已经逐渐的进入到了我国企业的经营管理中，但是也可以清晰地看到，实施信息化建设的企业主要还是大型的央企和国企，中小企业信息化水平相对来说还比较落后，全国范围内7000多万中小企业中真正实现信息化的企业占据的比例不足百分之十，即使有些应用较好的企业中，也或多或少存在着诸多问题，比如说，其一，部分中小型企业主管人员对信息化的认知不准备，认为信息化建设就是配置计算机软件和硬件辅助操作，没有认识到信息化建设是一个系统的工程；其二，信息化在建设过程中存在着种种障碍，例如企业领导层支持力度不够；没有成立专门的机构；资金投入不足；落后的管理思想和模式；缺乏专门人才等这些都是企业信息化建设过程中存在的种种障碍。要想信息化建设在企业中取得应有的效果，必须抓紧时间克服这些问题[1-2]。

1.2各个地区信息化建设水平参差不齐

我国信息化建设在企业中取得了不小的进步，技术创新和在各个行业领域的普及和应用也取得了比较大的进展。近五年以来国内各个行业领域发展指数在稳步上升，排名全球第25名，第一次超过了G20国家的平均水平。国内各个省份来看，山东、北京、上海、广东、浙江等省市发展水平位居前列，但甘肃、内蒙古、贵州、云南、海南、宁夏等省的信息化发展缓慢，而其他一些省份的发展水平在国内则处于中等水平。

2企业信息化建设的条件

2.1具备信息化建设的内部要素

企业信息化是一项集成技术，在引入设备和推进信息化建设的过程中，要充分考虑企业信息系统能否集成，关键点就在于资源的共享，避免出现“信息孤岛”系统分散，即可以实现将关键的数据准备快速地传到决策人手中，为内部运作和决策提供数据支持。有些企业出现生产-供应-销售脱节、财务帐本与实际账面不符等管理问题，就是因为在供应链中生产、销售、采购、物流和财务各个流程之间系统单独运作，没有形成信息的集成化，管理的信息化，所以说信息技术的集成化是信息化建设中的关键。

2.2有自己的一支高素质的技术和管理队伍

信息化建设需要懂技术、懂管理的复合性人才队伍，充分利用信息技术，从项目立项，程序开发，到平台投入使用以及以后的维护，每一步都保证信息化建设的顺利开展，同时技术在变化，程序在升级和更新，信息系统也要随之升级和更新。因此，每个企业必须有一支自己的高素质人才队伍，推进企业内部的信息化建设的进程。

2.3稳定的企业信息化建设的投资与投入

信息化是一个技术问题，更是一个管理问题，要求企业高层具有信息化知识和意识，重视对信息化建设的投资和划拨经费，而且在信息化建设的初期，需要不断摸索思路和模式，投资费用多，但收效甚微，需要企业管理者们增强信心，摆正认识。重视企业信息化建设的意义，加大投资与人才的投入[3]。

3企业信息化建设的意义

3.1有效地降低企业的生产成本，促进企业组织结构的优化

企业的信息化建设系统化的管理，办公系统自动化，业务管理科学化，信息服务网络化，商务活动电子化这些对企业来说可以有效地降低企业的生产成本，信息化条件下，企业从前期调研、项目立项、合同签约、履行合约到后期的维护，都可以科学有效地管理。利用现代网络技术，建设自己的电子商务网站，宣传商品，与客户互动，减少企业宣传的成本，提高企业工作的效率。

3.2加快产品和技术的创新，提高企业的市场把握能力

信息化建设为企业建设了信息门户，有些企业开设了自己的电子商务网站，这些门户让企业能够及时掌握行业动态、市场的趋势，抓住市场的先机，成为信息系统与电子商务应用的结合，有利于企业产品和技术的创新，提高核心竞争能力。

3.3促进企业提高管理水平，提高企业决策的科学性和准

确性信息化建设不仅是技术的引进，更重要的是将先进的管理理念、模式和方法引入到企业的日常管理流程中，提高整个企业的管理水平。同时完整的和最新的市场信息是经营决策的基础，电子商务在企业经营管理中的应用让企业通过与客户和供应商多方面沟通，能够及时把握市场趋势和消费者的需求，及时调整和改善经营决策，从而可以有效地提高决策的科学性和准确性[4]。

4企业信息化建设的基本策略

面对我国企业管理信息化建设的现状,企业应当进行反思,如何正确进行企业管理信息化建设,以提高企业的管理水平和效率，从而增强企业的核心竞争力。

4.1领导思想观念的转变，加大企业信息化建设的投资与投入

企业信息化建设是要把企业的管理思想、管理体制和管理方法融入到计算机网络中去。只靠技术部门的人员是无法有效推动的，需要本企业大量的人力和物力的支持，那就需要企业最高决策者的亲自领导，从企业全局上来协调和组织实施，所以只有企业领导转变传统的管理观念，实现管理思想的解放，才能保证信息化建设资金的投入，为企业信息化工作创造有利的条件和提供有力的组织保证，才能认真抓好本企业的信息化建设[5]。

4.2重视基础设施建设，搭建企业的信息化运行平台

信息化建设过程中，要配备适用本企业的管理软件，建设适用本企业的信息化运行平台，同时建设好企业内部的网络基础设施，配置相应的电脑、扫描仪、打印机、摄像机及照相机等一系列自动化设备，网络是信息的巨大来源，做好网络基础设施的建设，同时要加强网络环境下安全认证体系，防止一些外来计算机病毒和黑客入侵，确保本企业数据和运行平台不受外界的攻击，维护本企业信息化平台的正常运行。

4.3重视人才培养，建立一支高素质的信息技术团队

既懂技术又懂管理的复合型人才是企业信息化建设的关键，由于我国企业信息化建设晚，对口专业的人才储备不足，所以缺少这一类复合型人才队伍，只有建设信息化系统后，加大对人才的培养，才能逐渐地造就这样一批精通专业知识，具有较高实践能力的信息技术队伍。企业可以通过人才的专业技术培训、同行业间技术的交流、对外合作等，在长期的实践中不断发现人才、挖掘人才、积累人才，逐渐充实企业的信息技术队伍，共同推进信息化建设的进程。

5结语

当今世界，企业之间竞争日趋激烈，经济全球化和信息化给企业的长期发展提出了更高的要求，企业要想在全球竞争中处于有利地位，必须科学合理的运用信息化技术进行管理的创新、技术的创新和产品的创新，加大信息化队伍的培养，加大基础设施建设的投资，才能更稳定的推进信息化，更好的适应全球经济的发展，在信息化时代中不断发展和壮大。

参考文献：

［1］搜狐网：中小企业信息化建设现状及存在问题分析：

［2］谷彦章.中小企业信息化建设问题与对策［J］.合作经济与科技,2016,(24):111-113.

［3］贾婷.浅谈企业信息化建设的实施策略及深远意义［J］.科技信息,2009,(09):347+358.

［4］杜昊.企业信息化建设与企业管理创新策略研究［J］.现代经济信息,2016,(24):108.

篇8

基金项目:国家自然科学基金资助项目（60672130）;西安文理学院科研项目（KYC200802）。

作者简介:陈广锋（1973-），男，陕西蓝田人，副教授，博士研究生，主要研究方向：微动特征提取、微动参数估计; 张林让（1966-），男，陕西宝鸡人，教授，博士生导师，博士，主要研究方向：阵列信号处理、自适应信号处理、雷达系统建模与仿真； 刘高高（1983-），男，陕西宝鸡人，博士研究生，主要研究方向：合成孔径雷达信号处理； 王纯（1983-），女，陕西西安人，博士研究生，主要研究方向：阵列信号处理。

文章编号:1001-9081（2011）08-02282-04doi:10.3724/SP.J.1087.2011.02282

（1.西安文理学院 数学系，西安710065； 2.西安电子科技大学 雷达信号处理国家重点实验室，西安710071）

（）

摘 要:目标的微运动所产生的微多普勒特征包含了目标的运动和结构信息，在目标的分类、识别等领域中有着重要的作用。建立了具有平动、加速与旋转运动的微动模型，定量分析了目标的微多普勒调制特征及其与微动参数的关系，利用提取时频分析矩阵频率向最大值的峰值提取法和最小二乘拟合直线法估计目标的加速度、旋转频率和旋转半径等参数,最后通过仿真验证了理论分析的正确性和参数估计的有效性。

关键词:微多普勒分析；旋转；加速度；时频分析；参数估计

中图分类号: TN911.72文献标志码:A

Parameter estimation of complex moving target based on micro-Doppler analysis

CHEN Guang-feng1,2, ZHANG Lin-rang2, LIU Gao-gao2, WANG Chun2

（1. Department of Mathematics, Xi'an University of Arts and Science, Xi'an Shaanxi 710065, China;

2. National Key Laboratory of Radar Signal Processing, Xidian University, Xi'an Shaanxi 710071, China）

Abstract: Micro-Doppler signature produced by micro-motion contains movement and structure information, which is useful for radar classification and recognition. In this paper, complex micro-motion scattering point with rotation and acceleration was modeled. Based on a quantitative analysis on micro-Doppler modulation, the acceleration, rotational frequency and rotational radius were estimated by peak value extraction method which extracted time-frequency analysis matrix maximum along the frequency and least square fitting straight line method. Finally, the simulation results verify the correctness of the theoretical analysis and the validity of the parameter estimation.

Key words: micro-Doppler analysis; rotation; acceleration; time-frequency analysis; parameter estimation

0 引言

目标的微动所产生的微多普勒特征包含了目标的运动和结构等信息，有效提取微多普勒特征可以反演目标的相关参数，可用于目标的探测、分类和识别等领域，在军事和民用方面有广泛的应用前景。

微动是指目标或目标部件除质心平动以外的振动、旋转和加速运动等微小运动。Chen等人指出目标的微动，会引起雷达回波的频率调制，从而产生雷达多普勒效应的旁瓣，并称其为微多普勒效应，它描述了微动激励的瞬时多普勒，反映了频率的瞬时特性［1-3］。关于目标微动及其产生的微多普勒的分析与提取已成为国内外众多学者的研究热点，并已经逐步应用于目标的探测、分类和识别等领域中［4-10］。

加速运动和旋转是两种典型的微动形式，加速运动、旋转或者加速运动与旋转的复合微动及其所诱导的微多普征勒特征，在目标的检测、识别中起着关键性的作用。建立合理的模型，有效地提取微多普勒并估计相关运动参数是解决这些问题的前提。

目前，国内外关于点目标、线形转动目标和进动、章动等锥形目标的微动分析已有研究［10-13］，但对于同时具有加速和旋转运动特征的这种更具一般性的复合微动形式却没有专门的研究，更没有关于加速度和旋转参数的有效估计方法。而在实际中，关于直升机和含有旋翼的舰船的检测和识别、逆合成孔径雷达（Inverse Synthetic Aperture Radar, ISAR）成像距离校正等问题中都需研究这种微动及估计其微动参数。基于此，本文首先建立了平动、加速与旋转运动复合微动目标模型（单独的旋转和加速运动可看作复合微动的特殊形式），然后通过对目标微多普勒特征的定量分析，提出了利用提取峰值法和最小二乘法估计目标的加速度、旋转频率和旋转半径等运动参数的方法，最后仿真实验验证了理论分析的正确性和参数估计的有效性。

1 复合运动点目标的微多普勒分析

1.1 具有平动、加速和旋转的点目标的回波模型

假设雷达和目标的几何关系如图1所示。空间坐标系（x,y,z）以O点为坐标原点，雷达固定于z轴的R（0,0,r0）处，散射点P0在xy平面内绕点Rc（rc,0,0）以角速度ω逆时针方向旋转，其到旋转中心Rc的距离为l，初始时刻t0时RcP0与x轴正向夹角为θ0，且目标以速度v和加速度a沿RcR朝向雷达运动。则P0的运动是旋转与平动、加速运动的复合，可看作是先旋转到P′，旋转到的位置与x轴正向夹角为ωt+θ0，再平移到P，由几何关系知P′点的位置为：

xP′（t）rc+l cos （ωt+θ0）

yP′（t）l sin （ωt+θ0）

zP′（t）0（1）

图1 雷达和目标的几何位置关系

在t时刻，雷达R到点P的距离记为RP（t），由于RcRl，因此根据空间几何关系可得：

RP（t）≈-vt-at2（2）

利用Taylor展开式1+x/2+o（x）可将式（2）进一步近似为：

RPn（t）≈+ ρPncos（ωt+θn）-

vt-at2（3）

简记为：

RP（t）B－vt－at2+A ρPncos（ωt+θn）（4）

其中：B，Arc/为常数且A为雷达到旋转中心的俯仰角的正弦值。

假设雷达发射的电磁波是以载频为f的单频正弦信号，则旋转点P的基带回波信号可表示为：

sP（t）σ exp j2πf

σ expj4πf（B－vt－at2+Al cos（ωt+θ0））/c（5）

其中σ为反射系数，与点P位置有关。

1.2 微多普勒特征分析

由式（5）可知sP（t）的相位函数φP（t）为：

φP（t）4πf（B－vt－at2+Al cos （ωt+θ0））/c（6）

对相位函数φP（t）求导可得到点P的多普勒频率为：

fP－－－sin（ωt+θ0）（7）

其中λ为载波波长。式（7）中右边第一部分为目标平动速度v所引起的多普勒频率，第二部分为由加速和旋转所引起的微多普勒频率，当对平动速度v进行补偿后可得微多普勒频率为：

fm－d－－sin（ωt+θ0）（8）

式（8）表明，当目标同时具有加速和旋转运动特征时， fm－d会受到线性调制，调频率与加速度成正比，同时随时间做周期性的变化，其变化周期与旋转周期相同，变化幅度与散射点到旋转中心的距离和俯仰角成正比。

当加速度a0时，得到旋转所引起的微多普勒fr－m－d：

fr－m－d－sin（ωt+θ0）（9）

此时，微多普勒频率的最大展宽为：

fw_max2×2Alω/λ4Alω/λ（10）

当目标不存在旋转运动时，得到目标加速运动所引起的微多普勒fa－m－d为：

fa－m－d－2at/λ（11）

式（8）～（11）将为通过提取微多普勒来估计目标微动参数提供理论依据。

2 平滑伪Wigner-Vill分布及微多普勒提取

微多普勒是随时间的变化而变化的，传统的Fourier变换缺乏局部时间信息，不能提供复杂的时变频率调制信息，因此有效地提取微多普勒需要使用高分辨的联合时频分析方法。时频变换包括线性时频变换和非线性时频变换，常见线性时频变化有短时Fourier变换（Short Time Fourier Transform, STFT）、小波分析、Gabor变换，常见的非线性时频变换有Wigner-Vill分布（Wigner-Vill Distribution,WVD）、伪Wigner-Vill分布（Pseudo Wigner-Ville distribution, PWVD）、平滑伪Wigner-Vill分布（Smoothed Pseudo Wigner-Ville distribution,SPWV）等［14-15］。各种时频变换在提取目标的微多普勒时各有利弊，比如短时Fourier变换能够很好地区分多分量信号，不会产生交叉干扰项，但不能同时满足高的时间和频率分辨率；而WVD虽有好的时频分辨率，但对于多分量信号却有很严重的交叉干扰项。下面介绍的SPWV可同时解决分辨率和多分量信号的交叉干扰问题。

平滑伪Winger-Ville分布的表达式可以看作信号的WVD和分析窗的WVD的二维卷积的形式:

SPWV（t, f）∫+∞－∞∫+∞－∞h（τ）g（u－t）s（u+τ/2）s（u－τ/2）e－j2πfτdudτ（12）

SPWV具有极高的时频分辨率和极好的时频聚集性，通过合理地调整窗函数的大小，可以使信号的时频表示基本上不受交叉项的影响，信号可读性增强，因此能够通过SPWV从中有效地提取出信号的微多普勒特征。

3 目标微动参数的估计

对于复合运动点目标人们往往关心其运动加速度a以及旋转角速度和旋转半径，下面给出这些参数的估计方法。由于目标平动速度容易被补偿掉，不妨假设目标的速度为0。

3.1 目标运动加速度的估计

由式（8）可以看出， fm－d会受到线性调制，调频率与加速度成正比，因此可通过提取fm－d获得加速度的估计值。当目标信噪比大于或等于0dB时，通过SPWV时频分析可得到明显的微多普勒特征，直接在SPWV时频分析矩阵上按频率向求取最大值，即按列提取峰值，可获得微多普勒频率曲线，此法称为峰值提取法。实际应用中，当信噪比较低时，受脉冲式环境噪声的影响，提取峰值法可能会出现偏差而不能获得良好的效果，此时可通过设定合适的门限，对过门限值作拟合处理，亦可得到微多普勒特征曲线。微多普勒特征曲线是加速和旋转特征共同作用的结果，其中曲线的周期和幅度反映了旋转的周期和幅度，而曲线的调频率则反映了目标运动的加速度，为曲线斜率。该斜率的拟合可通过最小二乘法实现，设拟合平面的基为：φ01,φ1t。待定系数为：常数a0、斜率k，微多普勒特征曲线为y，则：

a0

k〈φ0,y〉

〈φ1,y〉（13）

其中〈・,・〉表示内积。由于φ1，y均为向量，因此φ0在式（13）中扩展为与φ1等长的全1向量。通过解该二元一次方程可得斜率k的估计值k^ ，进而可得到加速度a在雷达视线方向上的估计值为：

||k^ λ/2（14）

3.2 旋转角速度的估计

由式（8）可以看出， fm－d随时间做周期性的正弦变化，其变化周期与旋转周期相同，因此可通过提取fm－d的变化周期来估计旋转周期。其周期可通过提取fm－d曲线相邻峰值的时间差ΔT得到。因此ω估计值为：

2π/（ΔT）（15）

3.3 旋转半径的估计

式（10）表明， fw_max与常数A，载波波长λ和旋转角速度ω有关，因此当ω估计出时，提取目标回波微多普勒频率曲线的最大展宽fw_max，进而利用式（10）可得到长度l的估计值为：

l^ （16）

3.4 参数估计步骤

步骤1 对回波做SPWV时频分析，得到时频分布图。

步骤2 提取时频面峰值得到微多普勒曲线，并由最小二乘法拟合调频直线，提取直线斜率，由式（14）估计加速度。

步骤3 对步骤2得到微多普勒曲线的加速分量进行校正，得到仅由旋转对应的微多普勒曲线。

步骤4 提取步骤3所得微多普勒曲线的周期，由式（15）得到旋转角速度的估计值。

步骤5 对步骤3所得到微多普勒曲线，估计微多普勒fm－d的展宽，由式（16）得到旋转半径的估计值l^ 。

当加速度a0时，即微动形式仅为旋转，则直接对步骤1所得时频面提取峰值得到旋转对应的微多普勒曲线，直接转到步骤4，5即可；若目标仅有加速微动形式，则可直接由步骤1，2提取加速度。

4 仿真实验

雷达和目标上某散射点P0的位置关系如图1所示，雷达固定于z轴的R（0,0,3000m）处，P0在x-y平面内绕旋转中心Rc（4000m,0,0）以角速度ω6π逆时针方向旋转，其距旋转中心Rc长为l3m，同时目标以加速度a10m/s2朝向雷达运动，假设目标平动速度已被补偿掉，即v0m/s。设t0时，θ00。雷达发射信号为单频正弦连续波，载频f03GHz，雷达回波中加入高斯白噪声，信噪比SNR2dB。

图2为回波信号进行SPWV时频分析所得时频谱,图3为理论推导微多普勒时频图,从图2与图3可看出仿真结果与理论结果完合吻合,且能明显看出fm－d随时间的变化规律。图4为对图2提取峰值法所得微多普勒曲线及通过最小二乘法拟合的调频直线。图5为对直线分量进行校正后所得到的仅由旋转所对应的微多普勒曲线。通过最小二乘法拟合直线得调频直线（图4中直线）斜率k^ 200.95，由式（14）可估计得目标在雷达径向的加速度为a10.0473m/s2，绝对误差为0.0473m/s2。提取图5中相邻峰值间的时间差可估计出曲线的周期约为T0.333s，从而由式（15）可估计得旋转角速度约为6π,提取图5中微多普勒曲线最大值和最小值，做差得到微多普勒频率展宽的估计值约为fw_max1803.6Hz，代入式（16）可得l^ 2.9902，绝对误差仅为0.0098m。

图2 回波信号时频谱

图3 微多普勒理论值

图4 峰值提取法时频曲线与最小二乘法拟合直线

图5 校正后时频曲线

仿真结果表明，通过采用SPWV时频分析的方法从仿真雷达回波中提取的微多普勒与理论推导完全吻合，参数估计方法有效，估计精度较高。

当目标存在相对于径向的速度时会使微多普勒频率曲线在时频面上沿频率轴方向偏离中心位置而平移,平移量的大小就是径向速度对应的多普勒频率,当速度在径向的分量较大时，某些速度（对应的多普勒频率在采样率或其整数倍附近时）可能会导致微多普勒发生折叠,使微多普勒分布在频率轴的两端;同样加速度、载频、旋转半径和旋转角速度等因素会影响微多普勒频率展宽的范围，也可能会导致微多普勒频率发生折叠。微多普勒发生折叠不利于有关参数的提取，解决的方法是可先补偿平动速度，再作后续处理，也可采用足够高的采样率以避免频率混叠。下面通过仿真来说明这一问题。

设目标在径向的速度分量为v10m/s，载频f04GHz，其他仿真参数同上。回波信号的SPWV时频谱如图6所示，从中可以看出，频谱发生了折叠，频率分布在频率轴的两端；图7为平动速度被补偿后，并将采样率由原来的8MHz提高到12MHz时，回波信号的SPWV时频谱。可以看出，经过处理后避免了频谱的折叠现象。因此，通过速度补偿或者提高回波采样频率可解决频谱的折叠问题。

图6 发生折叠的时频谱

图7 处理后的时频谱

5 结语

微动点目标的雷达回波相位中包含着目标微动的运动信息，正确的微动模型和有效地提取目标的微多普勒特征是准确反演目标运动信息和识别目标的首要问题。加速运动或者旋转或者旋转与加速运动的复合微动是常见的微动形式。本文建立了旋转与加速运动复合微动目标模型，通过对目标微多普勒特征的定量分析，利用提取峰值法和拟合直线法估计了目标的加速度，旋转频率和旋转半径等运动参数，仿真结果验证了理论分析的正确性和参数估计的有效性。

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