无线电的用途范文

导语：如何才能写好一篇无线电的用途，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。

篇1

软件无线电的结构

WIF（wirelessinnovationforum）定义了SDR的功能架构。如图1所示，射频天线、下变频、A／D与D／A转换、基带信号处理、通用处理器等功能单元为模块化形式，通过高性能的背板总线互连，组成一个模块化、开放性、便于灵活扩展和重复利用的可编程硬件平台。主要构成单元：1）宽带／多频段天线：软件无线电要支持多种通信标准／制式，因而要在很宽的频宽内工作，目前大多采用组合式的多频段天线；2）射频前端：射频前端包括低噪声放大器、功率放大器及滤波器等，其工作频率范围应当足够宽，如LTE等对灵敏度和BER要求更严格，这也对LNA／PA的线性度、功耗、噪声提出更高要求；3）A／D与D／A转换：目前大多数无线通信标准都工作在VHF、UHF、SHF频段，直接在射频上进行A／D和D／A变化还难以实现，一般是通过混频器完成模拟信号的上下变频。ADC和DAC的采样率／更新率、分辨率、动态范围（SFDR）、抖动等都是影响SDR性能的关键因素；4）DSP／FPGA／GPP：DSP／FPGA／GPP都是实现SDR的主流处理硬件，DSP的处理速度低但适于复杂算法的实现，对于数字信号处理非常擅长；FPGA的工作速率高但复杂计算能力相对较弱，适用于复杂性不高的计算密集型任务；GPP难以保证算法实时性要求但通用性和灵活性高，因此在实际的应用中会按它们各自的特点组合使用；5）系统总线：背板总线将系统中各功能单元互连，组成一个模块化、开放性、便于灵活扩展和重复利用的可编程硬件平台。高速数据传输能力、同步、供电等都是重要因素，另外还要考虑到总线的延续性；6）软件无线电系统和其他网络的接口，可以和PSTN、ISDN及其他移动网络实现互通。

频谱分析仪／矢量信号分析仪基本结构

Fourierseries证明时域中的任何电信号都可以由一个或多个具有适当频率、幅度和相位的正弦波叠加而成，这构成了频率测量的基础。频域测量可以帮助我们确认信号的谐波分量，这在无线通信、频谱监测、EMI分析中有重要应用。20世纪50年代HP发明超外差频谱分析仪，从图2中看到，射频信号经过衰减器和低通滤波器到达混频器，然后与来自本振（LO）的信号相混频产生中频信号，当输入信号的频率和本振频率之差是中频频率时，信号就会在显示屏上响应。超外差频谱分析仪的原理基于完成多次扫描的同时被测信号没有明显变化，因而它容易漏掉瞬态信号，无法完成严格的实时频谱分析。随着半导体技术的发展，ADC、DSP、FPGA、GPP等被引入到测试测量行业中，“实时频谱分析仪”就是最典型数字化改进，其利用DSP／FPGA／GPP对ADC后的数字信号做FFT；与超外差频谱仪扫描过程不同，“实时频谱仪”的频带处理是并行的、实时的，另外还可以完成触发、流盘回放等测试功能。DSP／ASIC／FPGA等信号处理单元的引入也扩大了频谱仪的功能，除快速、高分辨率频谱测量外还可以分析数字调制信号（误差矢量幅度、I／Q相位误差、I／Q幅度误差等）。受限于ADC、FFT硬件／DSP的发展水平，“实时频谱仪”在一开始还仅能做到基带部分数字化，如图3所示：射频信号要首先经过带通滤波器抑制带外杂散信号，然后通过低噪声放大器、下变频、中频滤波器输出中频信号，中频信号经过I／Q解调后生成2路低频模拟信号，低频模拟信号再通过2个ADC实现模数转换，随后再由DSP／ASIC／FPGA等实现数字基带信号处理。模拟器件一致性缺陷会导致I／Q信号在幅度、相位不平衡，2路信号时延不一致带来的判决点误差也将影响信号的性能，另外模拟器件的温度漂移也会影响系统的测试精度。SDR要求将A／D、D／A尽可能靠近射频端从而使信号尽早的数字化（见图4），而高性能ADC、FPGA／DSP的推出使得数字中频频谱仪实现。射频前端处理方面，数字中频频谱仪与模拟中频频谱仪无明显变化，重点在下变频后的中频输出直接通过ADC实现模数转换，使用数字处理方式实现数字下变频、中频滤波器、包络检波器、视频滤波器及幅度定标等，最终完成输入信号谱的计算和显示。与模拟中频频谱仪比，数字中频结构极大地改善了频谱仪的测量速度、精度及利用高性能FPGA／DSP测量复杂信号的能力（见图5）。虽然理想的SDR要求实现无线电信号的全带宽数字化，但当前的放大器还无法满足理想带宽，ADC／DAC在转换速度、分辨率及动态范围上也达不到技术要求，即便可以研发出这样水平的芯片，受限于高昂的成本、功耗和体积也很难普遍应用。

软件无线电的关键技术

1）A／D和D／A模数转换器和数模转换器采样速率和采样精度等性能的提高实现了数字中频结构，这使得距离理想的SDR更近一步。衡量A／D、D／A性能的主要指标是采样率、分辨率、信噪比、无杂散动态范围和总谐波失真等指标。大多数无线通信标准都工作在VHF、UHF、SHF频段，直接在射频上进行A／D变化还难以实现，一般先将射频信号经过下变频处理变为中频输出，然后再由ADC数字化。根据奈奎斯特定律，ADC的采样率要至少高于信号最高频率的2倍，否则将造成混叠。为了预防混叠现象的发生会在ADC前段增加抗混叠滤波器，但抗混叠滤波器的滚降速率有限造成在滤波器的通带和截止带之间有过渡带存在，因此ADC的采样率通常要高于信号带宽的2．5倍。3G、LTE、WiMAX等通过高阶调制来增强数据传输速率，复杂的相位和幅度调制对A／D的信噪比提出更严格的要求。作为衡量ADC性能的重要指标，信噪比的因素主要有量化噪声、等效热噪声和孔径抖动等［4］，其中量化噪声又是影响ADC信噪比的主要因素。量化噪声的信噪比为：SNR＝6．02N＋1．76＋101g（fs／2B）式中：N是分辨率，fs是采样频率，B是模拟输入信号的带宽。通过上面的公式可以发现增加分辨率或采样频率都可提高信噪比，但ADC的采样率和分辨率是相互制约的，过高的采样率会限制转换精度的提高，反过来，同时高的转换精度也是以牺牲采样率为代价的。因此，将输入的宽带信号下变频为IF中频窄带信号降低了对ADC采样率的要求，这样可以选择更高的分辨率。以泰克RSA6000系列为例，其中频A／D转换器是14bit，采样率是300MS／s。SFDR和总谐波失真是ADC的另一重要指标，这主要由A／D转换器的微分非线性特性导致。以基本频率为F0的射频信号为例，经过ADC转换后会产生以F0为倍数的谐波分量，而这些谐波之前互相调制又产生互调失真。一般通过改善A／D的线性特性来降低杂散信号带来的失真。2）数字中频技术随着WiMAX／LTE等宽带无线通信技术的逐渐成熟，对无线设备数字中频带宽和通道数的要求也越来越高。对于如此大的运算带宽需求，许多DSP处理器难以满足实际应用，引入数字中频处理减轻DSP处理负担成为关键。数字中频技术包括数字上变频（DUC）、数字下变频（DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）等。

数字上变频器主要对低速率的基带数字信号进行插值、滤波，形成更高速率的信号，然后再和数控振荡器（NCO）产生的相互正交的正余弦数字载波信号混频，完成频谱搬移后的信号还要经过波峰因子消减（CFR）后进行D／A变换。如图6、7所示，是Altera针对于WiMAX所设计的DDC／DUC，其基于1024点FFT的OFDM设计，工作带宽是10MHz。通过图示可以看到2路速率为11．424MSps的I／Q信号，经过3级FIR的插值滤波、NCO数字混频、I／Q信号相加后形成91．392MSps中频信号。数字下变频是A／D变换后的数字信号处理器件，首先将数字化后的中频信号与数控振荡器（NCO）产生载波信号混频，实现中频到基带信号的搬移；在对I／Q信号进行基带处理之前还要经过抽取、滤波等。还是以Altera针对于WiMAX所设计的DDC／DUC为例，91．392MSps的中频信号通过过采样、NCO混频，三级FIR，最终得到2路11．424MSps的I／Q信号。波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）技术主要用于通过采用数字信号处理线性化功率放大器，来提高无线电单元的传输效率。例如在LTE、WiMAX中，多载波信号的线性组合会导致中频信号产生较大的峰均比，而通常功放（PA）的线性区是有限的，这样容易出现信号失真和带外泄露。波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）技术可以改善PA输出的线性度，更好地满足LTE、WiMAX对误差矢量幅度（EVM）和邻道泄露比（ACLR）的要求。数字中频处理可以通过ASIC和可编程芯片方式实现，但因为频谱仪要支持2G、3G和4G等多种无线通信协议，而不同标准所采用调制制式对中频处理能力的要求不一样，采用可编程芯片实现将兼顾处理能力和灵活性。数字中频涉及的CIC／FIR滤波、NCO、插值／抽取、混频等需高速处理且算法简单，使用FPGA实现是一种很好的选择。3）DSP／FPGADSP和FPGA都是实现软件无线电的主流信号处理硬件，但在实际中一般根据它们的特点组合使用。以LTE、802．11ac标准为例，OFDM和MIMO技术的引入实现了高数据率和抗干扰能力，但矩阵分解及相乘对数字信号处理器提出很高要求，另外DDC／DUC中的有限脉冲响应（FIR）和级联积分梳状（CIC）滤波器使用DSP也难以实现，而FPGA的强大并行处理和密集计算可以满足要求。对于编码、交织、加扰、符号映射和子载波分配／导频等算法比较复杂，适合使用DSP来完成。除了以上的物理层实现外，无线综合测试仪等还包含协议栈及信令测试功能，比如LTE的呼叫建立和释放、小区搜索、HARQ协议、链路自适应及工控等有着严格的定时要求，这一般由专门的通信协议处理模块（DSP）来实现［6］。从成本、效率等方面来讲，DSP和FPGA组合应用是比较成熟的方案。FPGA和DSP组合方式一般分为2种［7］，一种是FPGA和DSP作为2个独立的单元；另一种是在FPGA芯片中嵌入DSP核，比如Xilinx的Virtex－6FPGA和AlteraStratixIII。与第一种方式组合方式相比，嵌入DSP核方式集成度高便于开发者调试。NIPXIe－5644R矢量信号收发仪采用了Virtex－6FPGALX195TFPGA，该FPGA与ADC、DAC、PCIExpress总线、DRAM、SRAM、PFI0、数字I／O和PXI触发器直接连接，允许通过自定义编程完成数字上下变频、IFFT／FFT、交织、扩频、符号映射、编码等物理层实现。虽然基于通用处理器（CPU）的频谱仪最接近于理想软件无线电的要求，但无线通信中直接利用CPU处理无线通信协议还难以实现。

无线通信涉及大量计算且要严格保证实时性，有时很多计算还是突发性的，CPU在信号处理能力上很难保证；无线通信中实时要求的精确度要达到μs级，而PC操作系统的实时性仅仅在毫秒级；综上从运算能力和实时性上讲，通用处理器很难直接代替DSP／FPGA。通用处理器虽然不是为实时信号处理设计的，但它的通用性很好且升级速度快，在传统的封闭测试仪器中一般负责人机界面及部分测试测量算法的实现，同时提供USB／GPIB／LAN等接口以实现仪器控制。以NI为代表的开放式射频测试厂商提供基于PXI总线平台，在该平台中通用处理器除完成以上功能外，用户可以利用LabVIEW和不同的无线通信工具包开发测试程序，这些程序可以直接下载到FPGA／DSP上实现特定应用。

射频测试厂家解决方案

自1992年美国科学家J．Mitole提出软件无线电概念以来，很多采用SDR理念和技术的设备不断涌现，但目前应用主要集中在军用领域。经历海湾战争后的美国意识到各军兵种电子通信设备互联互通的重要性，因此一直致力于基于“软件无线电”的联合战术无线电系统，如通用动力的数字模块化无线电（DMR）、雷神公司的联合战术终端（JTT－SR）、哈里斯的“猎鹰”。据美国军事与航空航天电子网站披露，自2009年开始德国军队就和射频测试巨头R＆S一起开发软件无线电应用［8］。在移动通信领域，软件无线电技术已经应用到3G／LTE／Wimax／LTE－A等基站中，日本NTT、中兴、华为、诺西等均已推出成熟产品并获得广泛应用，中兴通讯B8200和R8860还获得了由国际电工委员会（IEC）颁发的InfoVision大奖。限于功耗、成本、网络封闭性等因素，手机终端基本还是依靠硬件处理不同制式信号。

目前在移动通信测试领域，很多厂家的产品都采集了软件无线电技术，但在细节方面还是有很多不同。根据测试仪器的开放程度一般分为以Agilent、R＆S、安立为主的传统仪器厂商和以NI、Areoflex等为主的开放式仪器厂商。以上2类射频测试仪器都具有“软件定义仪器”的特征，在维持硬件平台基本不变的情况下，通过更新软件完成功能的拓展。传统测试仪器内部结构不公开，通过GPIB／LAN等总线控制仪器完成测试；用户根据需求先购买带有部分测试功能的仪器，随后再通过购买选件拓展测试功能或协议，但底层代码和程序一般是不开放的，如R＆S的FSQ／SMU系列。开放式仪器一般基于PXI、VXI总线，这种模块化设计的思路更接近于SDR的要求。以NI提供的模块化射频测试方案为例，在基于PXI／PXIe标准总线的机箱中插入模块化的射频前端、中频及基带处理、本振单元，在实时性要求不高及算法不复杂的应用中，中频处理模块仅完成数字上下变频的功能，编解码、符号映射等依靠模块化的CPU完成，比如第一代RFID标签测试（ISO14443、ISO15693等）。针对于3G／LTE／WiMAX等通信测试，NI提供基于Xilinx的Virtex－5FPGA、Virtex－6FPGA的中频和基带处理模块，其中FPGA完成数字上下变频（DUC／DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD），FPGA中的DSP内核完成编解码、交织、扩频、符号映射等复杂算法。可以选择PXIe－5641R这种将中频和基带处理集中在一起的板卡，也可以选择ADC和数字上下变频（ASIC）功能的PXI－5622，再使用单独的FPGA板卡完成基带处理。如图9和图10所示的2X2MIMO原型验证系统，PXIe－5673和PXIe－5663完成射频和中频处理功能，基带信号处理中密集算法都是在FlexRIO的FPGA上完成，包括FFT、符号映射、MMES均衡算法等，保证了系统的实时性。模块化的架构也使得单个PXI机箱中可实现多组RF信号生成和采集，因为同一机箱中的所有下变频器或上变频器可以共享同一本地振荡器实现相位相干（通道间载波抖动小于0．1°），这样能满足MIMO中空间数据流分离对同步的要求。NI提供P2P技术保证PXIe－5663／5673等射频收发模块和PXIe－7965R间高速传输数据，因为这些数据传输直接在模块间进行而不经过控制器，所以能减少数据延迟带来的问题。基于“虚拟仪器”概念的射频测试系统已经获得了广泛的认同和应用，安捷伦、Areoflex等都推出有基于PXI／PXIe总线的射频测试系统。2012年4月，Areoflex与移动芯片巨头Qualcomm签署授权许可协议［9］，PXI3000系统被更多的应用到移动通信测试中，截止到目前基于PXI／PXIe的射频测试平台也已支持2G／WCDMA／TD－SCDMA／CDMA2000／TDD－LTE／FDD－LTE／Wimax／Wifi／WLAN（802．11a－b－g－n）在内的各种无线通信标准。

软件无线电技术面临的挑战

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【关键词】 认知无线电技术 军事通信领域 应用价值

认知无线电是以软件无线电为基础的一种智能无线通信系统，认知无线电能够适应好周围的环境变化，动态识别没有被占用的合法频谱，在空闲频谱信号传输过程中不会对合理合法用户造成有害干扰。

一、认识无线电的基本概念和基本分类

1.1认知无线电的基本概念

随着无线通信技术的发展，软件无线电的概念被人们所熟知，并且将其逐步引入到军事通信领域中来。无线通信技术通过软件编程来实现对无线电台的各种操作功能，以软件无线电为媒介来实现无线调制解调算法[1]。也就是说，软件无线电的出现将改变目前基于硬件和面向用途的产品设计方法。在不断完善的军事通信领域过程中，应用认知无线电技术能够显著提高军事通信系统的信息化水平。另外一个角度来看，军事无线通信的需求在迅猛增长，军事通信系统对无线频谱资源的需求也在不断地增长中。针对上述问题，软件无线电和协同通信等技术不断推陈出新，导致无线频谱的利用率越来越低，从而降低了军事无线的通信性能。认知无线电的使用则有效解决了上述问题，认知无线电能够通过贫谱感知技术进入到授权频段，从而最大限度地提高无线频谱的利用效率，提高军队的作战能力。

1.2认知无线电的基本分类

1、频谱感知技术。主要指的是对电磁环境的感知能力，从而发现出频谱空洞，再从中熟悉好无线信号的基本特性，再进行合理利用。

2、频谱分配技术。频谱感知探测到的频谱空洞资源随着用户的需求而进行相应改变的，按照不规律的频谱资源进行整合能够实现频谱资源的合理分配与应用。

3、功率控制技术。军事通信系统中，频谱发射功率一旦不合适势必会影响到通信水平。在清楚认知传统功率控制方法基础上，再将信息论和对策论等互为结合，取长补短，不断 改善军事通信过程中的功率控制。

二、认知无线电的基本特点

现阶段来看，认知无线电技术的主要特点包括以下几个方面：（1）信息认知能力；（2）频谱管理能力。认知无线电技术是在无线电技术上的创新与进步，无线电的信息认知能力主要体现在能够有效感知或者捕获到所在工作环境中的相关信息，再从中挑选出最为合适的工作参数和频谱。频谱管理能力主要体现在对频谱的感知方面和判决方面，在很大程度上能够有效提高频谱的管理能力。除此之外，频谱感知能够通过监测可以用的频段，再发F其中的频谱空洞[2]。总而言之，认知无线电技术能够对无线电磁环境进行有效分析，再快速感应出相关数据信息，最终有利于提高军事通信系统的传输能力。一旦频谱管理不当或者分配方案不够灵活，势必会贻误战机，使得认知无线电技术无法快速且有效的完成频谱资源的合理分配，在通信过程中能够根据战场的频谱需要而进行相关调整，不仅仅能够提高军事通信系统对频谱的管理效率，而且还能够提高系统的抗干扰能力。

三、认知无线电在军事领域中的主要优势和面临的阻碍

认知无线电是一种能够感知军事无线环境，且通过对环境的理解与学习等实时调整内部配置，从而最终适应外部战场环境变化的一项技术[3]。

认知无线电目前面临的主要障碍。首先，认知无线电技术的终端研制制约其发展；其次，认知无线电软件技术的研究需要针对各种战场的实际环境进行相应的算法处理，最终应用到军用终端上，但是目前的技术尚未达到有关水平。随着通信技术的发展，高性能且软件化的射频终端将应用在军用认知无线电领域中。

主要优势。军用无线电电子对抗通过感知战场电磁频谱特性能够提取出干扰信号的特征，从而准确且快速地进行敌我识别。与此同时，进行电磁频谱侦察能够大大提高电子对抗效率，当敌方采用扫频式干扰模式时，能够采用更换频率集的对抗战略。一旦敌方变换姿势，采用跟踪式干扰方式时，我方可以采用变速跳频的对抗策略。在军用认知无线电抗干扰策略中主要应用的是抗敌方干扰策略，敌方干扰的常见方式有以下几种：其一，阻塞式；其二，扫描式；其三，瞄准式。认知无线电技术能够通过对频谱的感知，将敌方的干扰信号所在频段划分在门限以上，将没有干扰的信号频段划分在门限以下，基于此能够避开信号干扰。

四、结束语

综上所述，认知无线电技术具有接入非常灵活的特点，能够有效提高频谱的利用效率，在军事通信领域中发挥出很大的作用。

参 考 文 献

[1] 费利军，王亚鸽.认知无线电技术及在军事通信中的应用[J].现代电子技术，2014，15（17）：36-38，42.

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关键词 涂料；输电线路；防污闪；应用

中图分类号 TM85 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）111-0109-01

近年来，随着宜昌城市的不断发展，其范围内多个工业项目相继投产运行，大量粉尘、腐蚀气体杂质附着在绝缘子表面，严重威胁到附近高压输电线路的安全运行。为此我们进行绝缘子定期清扫并对所有线路完成了调爬工作，但经多年的盐密、灰密测试数据反映该区域杆塔绝缘子仍多处于污秽临界状态。同时在停电检修进行绝缘子清扫作业时，发现新更换调爬后的玻璃绝缘子仍污秽严重，很难清洁。鉴于以上情况，我单位于2010年首次试点在220kV楼公线和高楼线重污区段杆塔2200片玻璃绝缘子表面采用喷涂PRTV涂料，进行线路防污闪试验观察、跟踪。经过近3年的运行经验发现，绝缘子表面喷涂防污闪PRTV涂料后线路运行情况良好，其优异的憎水性和憎水迁移性能，显著提高了绝缘子的耐污闪水平。

1 PRTV防污闪原理

电力超长效防污闪涂料（简称PRTV防污闪涂料），它具有非常优异的憎水性能、憎油性、自洁性和不粘性，这是因为其非极性固体分子与表面水分子之间的作用力（吸引力）远小于水分子间的内聚力的缘故，同时PRTV内含有大量的游离态有机硅低聚物和小分子基团，这些物质都具有憎水性。当PRTV表面积累污秽后，PRTV内游离态憎水物质逐渐向污秽表面扩散，从而使污秽层也具有憎水现象。当把PRTV防污闪涂料涂敷于输电线路玻璃或瓷绝缘子表面后，在遇到雾、露、毛毛雨等潮湿天气后，污秽层很难润湿，即使吸附少许水分，也仅仅以不连续的小水珠的形式存在，不会形成连接的水膜，从而抑制了泄漏电流及局部电弧的产生和发展，显著提高了绝缘子的耐污闪电压。

2 PRTV涂料在输电线路防污闪措施的优点

目前，全国各地输电线路的防污闪工作主要是“爬、扫、涂”三种方式，即调绝缘子串爬距、增加清扫周期和在绝缘子表面涂刷憎水性涂料。在以上这几种方法中，宜昌供电公司早在几年前就根据多年的盐密测试数据和污染源的调查情况进行统计后，结合运行经验分析，重新对污区图进行了修订。但运行中发现新更换或清扫的绝缘子仍污秽严重，增加清扫周期一方面需要结合停电，另一方面劳动强度和安全风险较大，也需要一定的经济投入。相比以上两种防污闪措施，PRTV涂料具有以下优势：

1）PRTV涂料产品设计使用寿命在10年以上，10年之内能保持良好的憎水性和憎水迁移性，所以一般用不着其他防污闪专业处理。

2）PRTV超长效涂料层本身能广泛适应多种自然污秽和工业污秽，具有良好的适应性。

3）应用PRTV超长效防污闪涂料，可免除每年的短时效、低可靠性及大工作量的清扫工作，从而节省了大量的人力和维护费用。

4）应用PRTV超长效防污闪涂料，可大幅减少线路的停电检修次数，大大提高高压输电线路的可用系数，具有较高的经济效益。

3 PRTV涂料涂敷过程中的注意事项

1）PRTV涂料的施涂应在晴好天气下进行，应避免在雾、凝露、雨、雪等潮湿及风沙气象条件下施工，以确保施涂质量。

2）绝缘子表面在涂敷涂料前必须清扫干净且处于干燥状态，严格杜绝油脂、灰尘、水分残留在瓷绝缘子表面。对于油渍等可能影响PRTV附着力的污物，应采用合适的清洁剂或清洗程序进行处理。

3）PRTV涂层不应对设备的预防性试验有影响；对于盘形绝缘子，在施工前应进行绝缘电阻的测试，对处于零值和低值的绝缘子应及时更换。

4）为保证涂敷质量，原则上宜采用喷涂的方式，如遇山区机械设备不易运输时，也可采用刷涂方式，但必须经过现场质检人员的严格把关；涂层应均匀、平整、光滑、不堆积、不流淌、无气泡、无拉丝、无漏涂。

4 防污闪涂料的日常运行维护

1）对喷涂PRTV涂料的绝缘子应做好各项记录，包括原始记录和检测、检修维护记录等。

2）对于特别严重的水泥污秽、腐蚀气体、化工污秽地区应重点检测。

3）在喷涂PRTV涂料的绝缘子上进行检修蹬踏时，鞋底不允许有金属等尖利物件。

4）在正常巡视工作中，如发现涂层出现局部破损现象（由于检修或不明外力导致），应补涂或复涂。

5 防污闪涂料推广运用应注意的几个方面

1）因地制宜选用。输电线路污闪事故的发生除与设备外绝缘强度有关外，还与当地气象、环境条件密切相关，因此，防污闪工作必须因地制宜。以宜昌地区为例，其污秽特征主要是工业腐蚀气体及水泥厂等粉尘污染，污染物的盐密、灰密高；从地理位置来看，宜昌地处湖北省西部，属江汉平原向鄂西山区过度地带，海拨相对较高且雨水丰盛，冬、春季易出现大雾、毛毛雨等易发生污闪气象条件。全国各地气候条件和污秽种类均存在差异，应因地制宜使用PRTV超长效防污闪涂料。

2）应注意应用PRTV防污闪涂料的有效使用年限，一般质量较好的PRTV涂料喷涂成型后10年甚至更长时间内免维护。但运行维护人员应坚持对PRTV的定期检查，发现老化、起皮等现象应结合停电立即清除老化涂料并重新涂敷。

3）PRTV防污闪涂料涂敷应均匀，涂层不漏涂、不滴流、不拉丝。由于涂敷不当造成漏涂、涂层中掺入导电介质、涂层起皮，不仅不能提高设备外绝缘水平，还会形成设备安全隐患。

6 结束语

通过近几年来宜昌供电公司输电线路防污闪涂料的应用经验，我们认为输电线路绝缘子喷涂PRTV涂料具有不改变电力设备的原有结构，使用寿命较长，不需要进行清扫，运维工作量少等优点，值得在重污区段输电线路上大力推广，至今本单位已在多条线路重污区段绝缘子喷涂应用PRTV防污闪涂料，防污闪效果显著。但运行单位应加强现场施涂的控制，保证施工质量，同时也应重视对防污涂料喷涂后的运行维护工作，确保高压输电线路安全稳定运行。

参考文献

[1]DL/T 627-2004.绝缘子用常温固化硅橡胶防污闪涂料[s].

[2]陶元忠，包建强.输电线路绝缘子运行技术手册[M].北京：中国电力出版社，2003.

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关键词：大数据r代；大数据技术；无线电监测

1 大数据与无线电监测的概念分析

1.1 何谓大数据

如今大数据已经不再是个新鲜的词汇，但是它的热点与关注度却一直很高。因为应用大数据技术可以颠覆我们目前从事的许多行业，比如即将被颠覆的医疗、金融和保险这三大行业，因为这几个行业的特点是都需要对用户的数据进行处理，当应用了大数据技术后，会缩短处理这些问题的时间和空间，甚至会基于用户的数据信息分析出他自身存在的问题，医疗公司会利用基因技术锁定你身体中可能出现的病变基因，然后通过数据进行对比，得出你的病因后就可以主动出击进行治疗了。

大数据的特点之一就是数据庞大，它可以解决实际生活中的许多问题，即使是无线电监测问题也不例外。在去年的9月份，美国的互联网专家克莱・舍基曾经做过一次演讲，重点说明了数据时代管理信息的重要性，他在演讲中提出了一个重要概念，叫做无组织的组织。主要是利用大数据技术对数据进行分析与管理，在识别与筛选数据方面要将内容和技术结合起来才会形成合力。总之，大数据就是这样一种利用数据进行分析与管理的重要技术。

1.2 无线电监测的内涵和特点

2月16日至17日，国家无线电办公室在广西南宁组织召开了2017年全国无线电管理工作座谈会。由此可见无线电管理工作的重要性，所以从广义的无线电监测的概念上来说，它主要是指无线电监测机构所从事的工作，主要包括一般意义上的无线电监测、无线电检测、电磁兼容分析这几方面内容。从字面上的意思来看，这是一个关于检测性的工作，无线电技术的应用发展和频谱的高效利用在服务创新驱动、推动信息化深入发展、积极转变经济发展方式的过程中发挥着一定的促进作用。无线电监测的主要特点之一就是能够有效利用无线频率对区域内容进行重点监测，例如衡水中学在考试时当地的无线电管理局就会启动无线电管理预警机制，出动多辆检测车为衡水中学的考试保驾护航。利用无线电监测防高考作弊，这也是无线电管理的一大用途之一。

2 大数据时代下无线电监测业务的发展现状

身处在大数据时代的人们都明白一个非常明确的概念，那就是现在需要处理的信息数据非常庞大，企业内部所使用的常规处理工具已经无法满足数据处理的需求了，需要性能稳定、处理非常快速的处理工具来对数据进行分析与整合才能保证数据处理工作的正常运行。现如今，我国的无线电监测业务在发展的过程中，在数据的计算与处理方式上也遇到了一些问题，这些问题急需专业的数据技术处理人才来进行解决，这样在大数据时代才能保证无线电监测业务的顺利发展。

2.1 未能保证人工处理后的数据准确性

当一个时生变化时，人们是必定能够有所察觉的，比如新兴科技的诞生标志着一个新的时代的到来。大数据在未快速的进入人们的视野范围内时，所有工作都是需要通过人为操作来进行分析与处理的。比如无线电监测与管理工作，因为数据的庞大性和不可分辨性，需要多名的技术人员进行相关的技术操作处理。无线电监测业务需要一定的监测软件配合人工来进行工作，有时候软件的信息处理不到位时，就需要大量的人工操作，但是也恰恰正是由于人工处理的缘故，导致一些数据的准确度不够，这样就不能很好的对无线电进行监测。在我国的教育改革中，教师要充分了解教材的基础内容，在保证自己的输出内容学生能够准确接受时才是完整的教学。为什么说这样才是完整的教学呢？因为教师的教课目标之一就是要求传达知识的准确性。毫无疑问，我国的无线电监测业务也是如此，而且对监测数据的准确度要求更高。

2.2 无线电监测数据并未得到有效监测和挖掘

人的自身基因组成部分中总是带有一定的惰性，但是当突遇外部的阻碍因素后，也会激发出无限的发展细胞来。所以，只有被激活的人类才有可能创造出更加精彩的世界。虽然通过无线电技术对许多内容进行监测，也储备了一定数量的数据，但是这些监测数据未得到充分利用和有效分析，这样的话对于监测的结果来讲就不具备可探索性。所以，目前我国无线电监测业务发展过程中出现的主要问题之一就是有些监测的数据未能得到有效的挖掘和分析，总体上会使无线电监测的整体效果大打折扣。

2.3 人工操作不统一，阻碍了数据的分析与整合工作

目前我国已经建立了许多的无线电监测固定站，通过这些站点的监测设备可以开展频谱扫描、信号测量、占用度分析等工作，这些工作在进行的过程中都会产生大量的监测数据。那么数据产生后自然需要相关的监测人员对数据进行整合与分析，但是在实际的数据分析与处理过程中，由于人工操作，工作路径与方式方法都是不同的，不能保证最会得到的数据形态都是统一的，所以说这种通过大多数人为因素进行数据监测的结果就会阻碍数据的分析与整合。

3 大数据对无线电监测的重要作用

有人在的地方就是一个集体，集体下的生活中不是只有生活的琐事而已，因为任何事物的发展都需要有经济技术在其背后运作和调节。有的人可能认为无线电业务与我们的实际生活的联系并不密切，甚至没有太多的关联，这样的想法首先在思想上就是错误的认知。首先无线电监测业务在我们的生活中作用很大，比如我们每一个人都在使用的手机、对讲机、收音机到无线网卡、GPS、门禁卡、汽车遥控钥匙、公交一卡通等，都是应用了无线电技术才得以存在的。随着无线电技术应用日益普及和社会信息化全面推进，无线电已经渗透到国民经济、社会生活和国防建设等各个方面，无线城市、物联网、车联网、智慧地球正逐步变成现实，人类已步入了异彩纷呈的无线时代。

而且今年的2月13日是第六个世界无线电日，我国对于无线电的应用也越来越多，它正无时无刻的服务于经济社会发展和百姓生活，所以足以见得无线电业务发展的重要性。其次，各种无线电技术应用都离不开频谱资源，任何无线电业务的开展都需要以频谱资源为载体，频谱资源就是无线电监测发展的一个重要数据来源，一旦这些频谱资源受到意外干扰的话，就会使人们的正常经济与生活受到影响。

最后，因为随着大数据技术的应用与发展，无线电监测业务完全可以与大数据技术进行结合，这样就可以减少人为因素引发的数据不准确的影响。在具体的无线电监测过程中可以把大数据处理作为核心进行网格化监测，这样就可以借助大数据技术对数据进行深度加工，实现数据的精准挖掘。

4 结束语

综上所述，大数据已经真正的来到了我们生活的周围，目前也已经应用到了一些大的工业领域。同样的，大数据时代下的无线电监测业务也在面临着大数据技术带来的机遇与挑战，无论怎样，面对大数据，我们都应该抱以正确的态度来看待它，因为随着时间的变化与发展，它可以为人们的生活带来质的改变。

参考文献

[1]谭学治，姜靖，孙洪剑.认知无线电的频谱感知技术研究[J].信息安全与通信保密，2007（61）.

篇5

专 业：

姓 名：

学 号：

报告日期：

论文(设计)题目：

智能天线技术的基本原理及其music算法

指导教师：

论文(设计)起止时间：

一、论文(设计)研究背景与意义

智能天线是3g的一项关键技术，作为当今三大主流标准之一的td-scdma(time division-synchronous code division multiple access)是由中国自主提出使用的tdd方式的(时分双工方式)的第三代移动通信系统标准。td-—scdma的核心技术之一就是智能天线技术。在td-—scdma系统中使用智能天线技术，基站可以利用上行信号信息对下行信号进行波束成形，从而降低对其他移动台的干扰，同时提高接收灵敏度，增加覆盖距离和范围，改善整个通信系统的性能。

智能天线是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。　智能天线系统的核心在于数字信号处理部分，它根据一定的准则，使天线阵产生定向波束指向移动用户，并自动调整权系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决以下两个关键问题：辨识信号到达方向doa(directions of arrinal)和数字波束赋形的实现。在对信号doa估计的算法中，作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。

本文针对3g的需求背景，研究智能天线技术及doa估计算法。随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高，要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现，智能天线可将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(directions of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时，利用各个移动用户间信号空间特征的差异，通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰，使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下，使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

其实就是一种多天线系统，它按照某种算法来对准期望信号，使得期望信号得到最大增益，而干扰信号被压制。因此需要知道期望信号到来的方向，即doa。music算法是经典的用来估计波达方向的算法。

二、论文(设计)的主要内容

智能天线是一种安装在基站现场的双向天线，通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性，并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向，产生空间定向波束，使天线主波束对准用户信号到达方向doa(direction of arrinal)，旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向，达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

波达方向(doa,direction of arrival)估计是智能天线研究的一个重要方面,无论是上行多用户信号的分离,还是下行选择性发射,对用户信号doa的测定,都成为智能天线实现指向性发射的必要前提。在对信号doa估计的算法中,作为超分辨空间谱估计技术的music(multiple signal classification)算法是最经典的算法之一。本文主要介绍智能天线技术的基本原理，发展历程，技术分类，及智能天线对系统的改进和主要用途。写出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，用matlab仿真实本课题的主要研究内容如下：

(1)介绍智能天线技术的发展历程、研究现状和技术分类;

(2)在均匀线阵的统计模型下研究智能天线技术的基本原理;

(3)重点研究music算法的基本原理，并用matlab仿真软件实现;

(4)分析music算法的估计精度，得出全文结论。

三、论文(设计)的工作方案及进度安排

第一阶段(XX年9月7日-XX年10月11日)查阅有关智能天线技术，music算法和matlab仿真等方面的资料，关注国内、外当前的先进技术和发展前景，积累知识。

第二阶段(10月12日-11月8日)对智能天线的工作原理进行详尽地分析，给出均匀线阵的统计模型，研究music算法的基本原理，学习用matlab实现仿真

第三阶段(11月9日-11月22日)用matlab编写程序，程序调试

第四阶段(11月23日-12月20日)整理资料，结合设计经历撰写论文，备战论文答辩。

四、参考文献

1) 刁鸣，熊良芳，司锡才，超分辨测向天线阵性能的计算机仿真研究，电子学报，XX no.5

2) 何子述，黄振兴，向敬成，修正music算法对相关信号源的doa估计性能，通信学报，XX no.10

3) 张贤达，保铮，通信信号处理，国防工业出版社，XX

4) 刘德树，罗景青，张剑云，空间谱估计及其应用，中国科学技术大学出版社，1997

5) 李旭健，孙绪宝，修正music算法在智能天线中的应用，山东科技大学，266510

6) 陈存柱，浅析自适应智能天线技术的应用，北京师范大学，100875

7) [美]s.m. 凯依 著，黄建国等 译，现代谱估计原理与应用，科学出版社，1994

8)徐明远， matlab仿真在通信与电子工程中的应用 XX

五、指导教师意见

指导教师签字：

年 月 日

六、答辩小组意见

篇6

1、当前正在大谈创建节能型社会，我的两篇文章就是立足于“节能”作为出发点的，正像“王文”中所讲“促使人们开发交流关机功能最主要、也是最根本的原因”。为什么我讲“中大WS-9800A卫星接收机”适用于无有线电视和无无线电视的地区呢？因为，作为电视机接在中大WS-9800A卫星接收机的辅助插座上的这一连接方式，当电视机在能接受当地有线电视或无线电视的节目时，必然是在卫星机开机状态下进行的，这岂不是卫星机在“陪着夫人（卫星机陪着电视机运行）又折兵（降低了卫星机的寿命，且又浪费电能）吗”？所以，作为电视机接在中大WS-9800A卫星接收机的辅助插座上的这一连接方式，确实适合于“人为规定其应用场合和范围的（引用‘王文’中的话）”―――无有线电视和无无线电视的地区，例如，只有通过“村村通”才能收看到电视的地区。我也相信，如果当地有有线电视和无线电视，且主人是节能类型的，他就不会把电视机接在中大WS-9800A卫星接收机的辅助插座上了，而“那还不如将电视机的插头直接插入电源插座（引用‘王文’中的话）”了。既然这样了，那不就更说明了中大WS-9800A卫星接收机在哪些地区“英雄无用武之地”吗？

2、“王文”中的“原则上讲任何卫星数字接收机都会对有线电视某些频道产生干扰……，与有无交流关机功能是没有任何关系的”，怎么说没有任何关系呢？数字机在直流待机状态同其运行状态一样，都会对有线电视某些频道产生干扰，而数字机在交流关机状态下，其对有线电视某些频道产生干扰不就消除了吗？

3、对于“王文”中的“看法3”，我们的观点是一致的。我在国外见过双头电源插头的家电产品，其插头和插座是相配合的，即插头只能一个方向才能插入插座内（像我国三头插头与三孔插座的配合一样），而插入到插座相线孔中的插头中的那一根线，一定是与机内单极电源开关相连接的，这就确保了电源开关能断开相线。

4、在“王文”的“看法4”中，相同的一点是我和王秀军先生都是从久居的北方来到南方的，而对于冬天的室内温度是东北高还是南方高，却产生了分歧。可由此现象得出答案：东北人在东北一般不会得冻疮，而他来到江苏一带后，却易冻手冻脚！

5、对于王秀军先生对“文1”中两条建议的看法：“辅助插座仍然有电的作法又和后面的这一方面可节约电能有何相干呢？”，其实道理很简单：辅助插座仍然有电，电视机仍可工作，可收看有线电视或其他视频节目，而卫星机此时交流关机了，这不就是节约电能了吗？

6、王秀军先生对于“文2”中的“据笔者调查”提出质疑，说“市面上还见不到具有遥控交流关机功能的数字机”的结论，是前后互相矛盾的。事情是这样的，不能说“新颖实用的中大WS-9800A卫星接收机”的文章在杂志上一刊登，市场上它就会应运而生吧？其实当时我就登陆了珠海中大公司的网站（省略），直到目前，那2005年初就推出的“新颖实用的中大WS-9800A卫星接收机”，在其“产品介绍”的17种接收机中，仍然见不到它的踪影！既然那样的新颖、实用，又为何会不见厂家的介绍呢？依我的想法，本刊一旦刊登有关产品的介绍，此产品就应在“小硕器材屋”中销售，这称作一呼就出，方便了读者。

7、对于“文2”中的3点建议中的“取消直流关机，改为交流关机”，说不会有厂家接受的，这一点是有可能的。因为，改为交流关机是要增加成本的，特别是目前在大搞价格战的时候。至于直流关机“而是很有用途的”这一论点，我还是持异议的，正像我在“文2”中所说的“当然，对于具有定时开、关机功能的数字机，直流关机功能还是应当保留的”，而对于无此功能的数字机，直流关机功能是用途不大的。至于说其还“大受欢迎”，“它毕竟是一项十分实用的功能，为人们生活带来了极大的便利”（引用“王文中的话”）。不言自明，这十分实用的功能就是“极大的方便”！“要工作，就要耗电嘛”！这样的观点能站不住脚吗？之所以此观点有问题，是因为大多数人还有这样一个错觉：遥控（直流）关机了，又可遥控开机，多方便啊！认为遥控关机了，就不浪费电了！我到过很多家庭、办公室，那里的家电、电脑的待机指示灯亮着的占大多数。这说明人的素质亟待提高。“要工作，就要耗电嘛”，这句话还不完整，应补充一句：“要千方百计地节电！”

8、对于“零功耗直流待机”电路的问题，其实就是最大限度的降低直流待机状态下的功耗，使其功耗接近“零”。世界上无绝对的东西，都是相对的，功耗也不例外。你说架空线路在无负荷时耗电吗？其实也在耗电。因为，它和大地之间有阻抗，本身还要产生电晕，只不过这损耗很小罢了。对于老百姓来讲，在关机状态下，电度表只要不走字，就是零功耗。如果厂家在宣传中说，直流关机（待机）时，电度表不会走，老百姓肯定是欢欣鼓舞的。此种情况好像是供电部门吃了亏，实际上不然，线路上电流降低了，线路的损耗也会减少，这不是利己又利国吗？所以，接近零功耗的直流关机应作为研究的课题，是很有必要的，也是大有前途的。希望在不久，又会看到像柏伟萍先生的《不同品牌卫视接收机的功耗比较》（见2002年《电子报》）那样的文章出现，而列举的待机功耗将是都接近到“零”了！

9、对于黄春吉先生的文章（见2006年第6期《卫星电视与宽带多媒体》杂志，以下简称“黄文”）的观点，我是认同的。在目前还达不到交流关机后又能交流开机的状况下，利用电视机间接的实现卫星机的交流开关机，无异是一种比较好的办法。而笔者在2004年就试验成功了，见2004年第19期《卫星电视与宽带多媒体》杂志中的《用电视机的来遥控卫星机的交流电源》一文。电视机是影像家电的终端设备，只有用它来遥控它前端的影像设备（如卫星机、影碟机等），才是最实用的。而“WS-9800A卫星接收机的遥控全关机功能”是不太实用的。“王文”中说“黄文”中文字有“自相矛盾”的地方，我看不然。因为采用间接的解决“接收机无法再次遥控开机工作”的措施，也是办法之一。而黄文的“编者按”是讲“迂回的将交流开关机的任务转移到电视机身上，并未讲功耗的转嫁。我们来看“黄文”中的附图。附图中在数字机关机状态时要耗电的电子元器件只有四个：电阻R、二极管VD、继电器K和三极管VQ。三极管在截止状态下，通过其的电流是个什么数量级，是很清楚的。可以认为，数字机在此状态下的关机，电视机内附加电路的功耗是接近于“零”的。

10、对于“王文”中最后的总结：“有遥控交流关机功能，就一定不能再实现遥控交流开机功能的”的这一结论，我认为下的为时过早了。“黄文”不就是其中一个解决办法吗！

11、 对于王秀军先生在2005年11期上的那篇文章，我还有话要说。此文中说：“既保留了直流关机功能，又增加了交流关机功能，真可谓一举两得”。这一举两得似乎是不可能实现的。该机左边的交流开关，应当是不带保持功能的开关，即相当于一般的按钮开关，手按住开关触头接通，松手时，开关断开，开关触头且与继电器的动合触头相并联，也只有这样才能实现该机的遥控交流全关机功能。在此情况下，原有的直流关机功能就保留不了的。要想保留直流关机功能，除非该机左边的交流开关仍采用一般的有保持功能的，即所谓的船形开关。但是，如果这样，该机的交流全关机功能又将无法实现了！

12、不妨，我也在这里小结以下：

⑴重要的是实现“接近零功耗交流开关机功能”，不要刻意追求“零功耗”了；

篇7

UWB(Ultra WideBand)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百Mbit／s以上。UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定，UWB的工作频段范围从3.1 GHz到10.6GHz。最小工作频宽为500MHz。

超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面：一个是传输带宽，另一个是是否采用载波方式。从传输带宽看，按照FCC的定义：信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25％的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号，每秒可以发送数10亿个脉冲。然而，这些脉冲的频域非常宽，可覆盖数Hz～数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小，频率范围很广，所以，UWB对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。

UWB的技术优势及不足

1　技术优势

(1)传输速率高

理论上，一个宽度趋于0的脉冲具有无限的带宽，因此，UWB即使把发送信号功率谱密度控制得很低，仍可实现高达100Mbit／s-500Mbit／s的传输速率。在民用方面，UWB脉冲宽度一般为纳秒级。如果一个脉冲代表一个数位，那么，理论上UWB可达1 Gbit／s的速率，这样在实际中实现100Mbit／s以上的速率是完全可能的。

(2)发射功率低、功耗小

因为不使用载波，UWB仅在发射窄脉冲时消耗少量能量。从而省略了发射连续载波的大量功耗。这使得UWB在通过缩小脉冲宽度的同时提高带宽，并且不增加功耗。这就打破了过去任何一项传输技术的功耗和带宽成正比的定律。在短距离应用中，UWB发射机的发射功率通常低于1mW，这也是FCC为了避免对其它设备造成干扰而对UWB做出的技术指标要求。虽然现在实际上使用芯片实现后的整体电路能耗在300mW左右，但随着技术的不断成熟和进步，这项指标随之会降下来。

(3)UWB通信的保密性强

UWB系统的发射功率谱密度非常低，有用信息完全淹没在噪声中，被截获概率很小，被检测的概率也很低，这一点在军事通信上有很大的应用前景。

(4)UWB通信采用调时序列，能够抗多径衰落

多径衰落是指反射波和直射波叠加后造成的接收点信号幅度随机变化，而UWB系统每次的脉；中发射时间很短，在反射波到达之前，直射波的发射和接收已经完成。因此，UWB系统特点适合于高速移动环境下使用。

更重要的是，UWB通信又被称为是无载波的基带通信，UWB通信系统几乎实现了全数字化，所需要的射频和微波器件很少，这样可以减小系统的复杂性，降低成本。可以说低成本、低功耗、高速率、简单有效的UWB通信正是人们所期望的理想无线通信方式。

2　不足之处

当然，UWB通信也存在不足，主要问题是UWB系统占用的带宽很高，UWB系统可能会干扰现有其他无线通信系统，因此。UWB系统的频率许可问题一直在争论之中；另外，还有学者认为，尽管UWB系统发射的平均功率很低，但是，由于其脉冲持续时间很短，瞬时功率峰值可能会很大，这甚至会影响到民航等许多系统的正常工作。尽管如此，学术界的种种争论并不影响UWB的开发和应用。

超宽带技术的主要特点

(1)UWB的系统结构实现比较简单，设备集成更为简化。

(2)高速的数据传输。UWB以非常宽的频率来换取高速的数据传输，在10m范围内传输速率可达500Mbit／s，是实现个人通信和无线局域网的一种理想调制技术。

(3)低功耗，绝对的绿色环保产品。UWB发射功率严格小于0.56mW，功耗只相当于蜂窝手机的千分之一，不会影响人体的健康，并且可以大大延长电池的使用寿命。

(4)隐蔽性好、抗干扰能力强，安全性高。UWB系统的发射功率谱密度非常低，多数情况下其功率谱密度低于自然的电子噪声，从电子噪声中将脉冲信号检测出来非常困难，被截获概率小，安全性能高。

(5)多径分辨能力强。超带宽无线电发射的是持续时间极短的单脉冲，且占空比较低，很容易分离出多径分量以充分利用发射信号的能量。

(6)穿透能力强，定位精确。超带宽无线电的带宽很宽，具有很强的穿透树叶和障碍物的能力，可在室内和地下进行精确定位，定位精度可达厘米级。

与其他技术的比较

表1给出UWB与其他短距离无线通信的简单比较。从表中可见，除了在通信距离上UWB比其他三种短距离无线通信方式受限外，在传输速率、发射功率、空间容量、应用范围等方面，UWB都占有较大优势。

超宽带的应用综述

UWB的用途主要可分为军事和民用两个方面。UWB技术原本是为军事目的而开发，但巨大的民用市场使得UWB被批准对民用开放后迅速成为民用通信的研究热点。

1　军事应用

(1)军事通信

军事通信的要求呈现出大容量、低截获(LPI/D)、高速率的特征，UWB可以满足这些需求。

(2)军事雷达与导航

UWB技术可以实现雷达、定位、通信三种功能相结合的产品，特别适合雷达高检测分辩率和小型化的要求，便于安装在小型飞机和移动战车上。另外，UWB技术在穿墙／地成像探测雷达、警戒雷达、高精度定位导航系统等领域有着广泛的应用价值，这些技术有的在美军中已处于实战配备前的阶段。

2　民用

UWB在无线个域网、高速数据传输等方面市场广阔，前景诱人。其应用发展趋势将主要集中在以下几个方面。

(1)无线个人空间网络(WPAN)

也被称作家庭网络，是UWB的主要发展方向之一。如今，家庭电子消费产品层出不穷，随着网络技术的发展，人们希望将家庭娱乐系统与Internet连到一起，可以在任何地方使用。因此，将Ad hoc网络技术、IEEE1394接口标准与UWB传输技术相结合，把家庭娱乐设备、通信设备、计算机连接在一起构成家庭多媒体网络，非常有发展前景。

(2)无线Adhoc网络

UWB本身固有的优点可以显著提高无线Adhoc网络的性能，扩展它的应用范围。UWB抗多径干扰的鲁棒性解决了困扰无线Ad hoc网络多年的难题；UWB的低发射功率使得基于UWB的无线Ad hoc网络可与现有网络共

存，节省宝贵的频谱资源，提高了数据速率，从而使得大规模传感器网络的应用成为可能。

(3)无线USB(WUSB)

WUSB技术是基于超宽带无线通信技术的全新通信标准，它通过USB接口和最先进的无线通信技术扩展了设备之间的连通性。在继承传统有线USB2.0标准所具有的较高传输速率优势的同时，充分利用UWB传输技术的灵活性和极高的自由度，能在3m的距离内实现480Mbit／s的等效带宽，兼顾了安全性、可靠性、降低功耗等特性。

(4)智能无线局域网

智能无线局域网的基本要求是提供一个低成本、低功耗的智能传输网，UWB系统可以方便地应用于无线局域网，如智能交通系统中，提供高性能、低成本的解决方案。

(5)车藏叠达系统

基于超宽带技术的传感系统可提高传统近距离移动传感器的分辩率，依靠超宽带的高质量准确性和区分目标的功能。智能碰撞避免和巡航控制系统时代已为时不远了。

(6)室外对等网

这种网络主要是用在室外满足掌上电脑(PDA)的数据交换、数字报亭报刊文摘的快速下载、音像制品的租售等，这些实用价值构成了UWB应用的一个巨大潜在市场。

当然UWB还在医疗、服务等领域有着诸多的应用，它的最终目标是与其他异类网络无缝共存、协同工作，实现随时随地的通信。

超宽带的应用前景及分析

市场是新技术被广泛接受的最直接也是最终动力。超宽带技术要想得到长远的发展，必须对未来市场做出合理的判断，确定目标客户的数量和类型并进行细分。使业务不断增值。由于UWB技术在无线通信方面的创新性和利益性，使得它在商业多媒体设备和个人网络，特别是信息家电方面具有很大的市场潜力。

具体到我国而言，有着强大的超宽带市场空间。主要体现在以下三个方面：

(1)随着消费电子产品的需求剧增，超宽带能更好地满足人们对数据传输提出的更高要求。如今，人们生活水平不断提高。手机、MP3、数码相机、笔记本电脑等时尚类产品已经日益成为生活中不可或缺的部分。超宽带技术的高速数据传输和低功耗正是其“杀手锏”，将使未来家庭电子产品消费者的生活更加健康、简便和快捷。

(2)计算机网络、无线和消费电子产品正走向融合，为超宽带的生存发展提供了契机。一方面，随着家庭电脑的普及、无线技术的不断完善与发展以及互联网使用成本的降低，越来越多的家庭将会选择安装无线网络；另一方面。数字技术促进了消费产品与通信、计算机技术和网络的融合，使我们在任何时间、任何地点都可以得到节目内容和服务。超宽带技术是一个很好的选择，我们有理由相信高速UWB WPAN完全可以满足未来家庭无线通信的需求――“数字家庭”。

(3)我国对超宽带技术的充分关注，为UWB技术在我国的发展和应用注入了新的动力。目前。国内众多高校和科研机构正在致力于超宽带技术的研究，他们从国外研究成果中汲取经验，促进我国在UWB技术方面的全面发展，同时对我国在该研究领域拥有自主知识产权和相关产品。建立新的经济增长点，具有重大意义。也必将有效的培育UWB技术在国内市场的拓展，促进其从科研走向应用的实际进程。

超宽带技术发展的策略与方向

虽然国内存在巨大的超宽带市场发展空间。但由于标准的争论，预计真正的超宽带市场将经过较长的一段时间才能逐渐形成并壮大。这正是我们的机遇，我国UWB研究的策略应遵循以下几点。

(1)尽快制定民用UWB无线通信使用频谱的规定，促进UWB技术在民用领域的发展。

(2)国内的相关研究机构和企业应该联合起来进行UWB的研发，尽量避免重复的投入。这样才有可能缩小与国际最先进水平的差距。

(3)在研究中，应该着重开发具有自主知识产权的技术，不应简单地重复别人的工作。

(4)在研究的基础上，应该围绕我们掌握的知识产权，结合国际上UWB技术标准，进行我国UWB技术标准的制定，为UWB的产业化铺平道路。

篇8

摘要：这篇文章从GPS目前在工程测绘方面的发展以及技术概述入手，对GPS工作的特点以及组成原理进行了分析讨论，并且就工程测绘对GPS技术的各方面应用进行了重点讲解，这些应用包括了GPS实时动态、GPS外业测绘还有GPS布网工作等等。最后得出结论，日后在工程测绘之中，GPS将会不断地将我们测绘技术加以提高，得到更好的测绘成果，可以赢得更好的经济效益和社会效益。

关键词：GPS技术；布网；工程测绘；实时动态测绘

一、GPS目前在工程测绘中发展的情况和技术概述

现在社会已经有越来越多的人开始对工程测绘进行重视，人们关注的重点对象被放到了对好的测绘技术和测绘方法的寻求上。随着社会的不断的发展，各种各样的测绘设备和测绘方法不断地被人们发现，在这些发现之中，GPS就是里面非常重要的一项。在工程测绘的过程之中，GPS技术受到人们的普遍欢迎，因为它有着成本低、精度高、不需要通视、效率高等特点。并不断在工程测绘之中进行全球卫星定位，这种系统运用的是无线式导航，将已经被发射出去的地球卫星作为系统基础。我国在测绘上，采用了24颗美国发射的导航卫星。对定位或者导航的实现，是通过对地面上的三围坐标进行测绘进行的。

随着现代经济的不断发展，我国现在的工程开始面临着从未有过的挑战和机遇。GPS是一个系统软件，GPS技术对于测绘来说，有着非常多的优点。所以，它在测绘中不断被加以运用。有越来越多的工程测绘开始在里面应用GPS技术。在工程中，对GPS的初级运用是，用GPS快速静态或者是静态的方法，在里面建立沿线对测绘进行总体的控制。与此同时，在工程进行实施的过程之中，对渠道、堤坝、闸门进行施工的控制。而高级一点的运用，是将RTK技术运用到工程测绘之中，也就是说通常所说的即时动态定位系统。在工程运用之中，它的运用将有着更加广阔的前景。

二、GPS的组成，特点以及工作原理

（一）GPS技术关于工作的原理

GPS系统是关于卫星导航的系统，采用了距离交会法作为方法，这个方法运用的原理是，设置需要的某个点N在需要的地方，然后设置GPS接收机在那里，在发出的GPS卫星导航电文之中，然后，在某一个时刻，T会接收（A.B.C）三颗或者三颗以上的从GPS卫星里面发射出来的导航电文。在这之后，根据各种各样复杂的处理数据的方式和计算数据的方法，会把这个某一时刻计算出来，以及GPS卫星和GPS接收器之间的距离S1、S2、S3。在两者之间距离被求出来的同时，可以根据对这些卫星星历的接收，对这些卫星在这一时刻所存在的位置加以获取，这就是所谓的三维坐标。

在对坐标系统的使用之中，GPS测绘一般会对其中的两种进行采用：第一种为固定空间的坐标系统，第二种为对坐标系统进行地固。根据需要，可以通过对坐标系统进行同时转换，来对控制点所在的位置进行有效的表达，有利于对观测效果的促进。

（二）GPS的组成

我这次要做的是解释一下GPS的组成。GPS系统的两大组成部分是空间卫星群和地面监控系统，另外用户还应该具有相应的设备，来对卫星进行接收。也就是这三个部分组成了GPS系统。

1.空间卫星群

首先，我们先对空间卫星群做下解释。空间卫星群是在六个轨道上均匀分布的，是由GPS卫星群组成的，它们之间夹角为60度，大约有24颗，大概高为20万千米。地球赤道和轨道的大约有为55度的倾斜角，因为这样样的分布可以确保能够接收到4到11颗GPS卫星所发出的信号。

2.地面所存在的控制系统

组成GPS系统的第二部分地面控制系统，它是由1个主控站，5个监测站，2个注入站组成。这三个种站都具有不一样的作用。主控站是用来对卫星星历进行计算的，还有就是修改卫星钟的参数，不同的监测站所观察到的数据就是其依据，而注入站是将参考数据修改计算好以后传进去，所以说，注入站的作用是接受。用来接收信号的是监控站。总的来说，这三个部分是相互补充和联系的。

3.卫星接受设备

主要有数据处理软件、气象仪、接收机等等的组成部分，是用来接收信号，以及通过对定位进行导航。

（三）GPS定位上的特点

GPS测绘技术包含定位精度高、测站之间无需通视，观测时间短，可提供三维坐标，全天候作业，操作简便以及功能多用途广等七大特点。假设工程精密定位在300米到1500米范围内，观测时间以1小时以上解算，GPS测绘技术的平面位置误差在1毫米以下，这体现了其定位精度高的特点；不仅如此，GPS测绘技术还可进行测绘、测速和测时，能使接收到的信号不受干扰，这体现了其用途广、测站之间无需通视的特点；而自动化程度非常高的GPS系统，则体现了操作简便的特点。这些优点决定了GPS测绘技术的地位必然领先，并将在以后的实际运用中体现出来，我们将继续开发GPS技术的特点，为提高工程测绘水平不断努力。

三、在工程测绘之中，GPS技术的运用

GPS技术已经被用到了生活和工业等很多的领域。工程测绘的时候，GPS技术也得到了很好的运用。比如，三峡水利，小浪底工程里面都有GPS技术的影子。接下来我们重点讲下GPS技术在工程测绘里面是怎么用的。在水里测绘的应用之中，GPS重点包括了以下几个部分：GPS的布网、动态实时测绘技术、GPS的外业测绘等等方面的应用。

1.GPS外业测绘

首先GPS外业测绘最关键的是选点。为了保证正确的测绘结果，点的定位非常重要。选点前要求我们对测区的地理位置要做充分的了解，标架，标型要确保它们的完好状况，以及一系列的收集资料等等。做好了这些，就是做好了选点前的准备工作。

GPS的观测工作体现在两个方面，使它不同于常规测绘。一是无线安置，在进行无线安置工作中，首先要确保天线应架设在正确点位的三脚架上，其次它的基座上的圆水准气泡要整平。遇上有风天气频发地区，必须将无线进行三方向全面固定。

2.GPS布网工作

有关GPS布网方面的工作：线路和带状工程的测绘，比如引水工程等等，一般采用点连式、边连式等方法来构成不间断发展的三角锁同步的图形。对于处于工程枢纽部分地区的施工控制网以及变形监测网，则通常使用边连式、网连式等布设，用以增大所布网的几何强度，并提升网形的可靠性以及数据精度。

3.实时动态测绘方法

RTK工作的基本方式为以下几种：在某个已知的点上设立基准站且安装GPS接收机一台，针对所有可见的卫星开展现场测，使用无线电的传送设备，把观测得到的数据以及测站的信息以通过数据链的方式来传送到流动站。而在流动站接受以上数据的同时，需靠无线电的接收设备以接收基准站一方传输来的数据，根据基本原理中的相对定位，流动站和基准站拆分计算这个数据和本来观测得到的数据，进而对得到个观测点之间距离，计算出它们的相对位置。对流动站所占据的位置相关的三围坐标进行解算，并对其进行实时输出和储存。

结语：

根据上面所说的内容，有着非常明显的优点存在于GPS测绘技术之中，可以进行广泛的运用。只有充分对其应用方法还有过程进行掌握，才能够在以后将GPS更好更广泛的加以运用。但是特别需要强调的一点是，在测绘之中利用GPS的时候，要对测绘结果的实用性以及精确度特别的留意，这个是测绘技术之中GPS运用的最关键的地方。

在GPS技术以后的发展还有应用中，GPS将向着更先进的技能以及更完善的功能这一方面发展，对不同的水利测试，实行不同的方案，懂得因地制宜，进行最为合理的利用，这样，GPS技术在测绘之中的利用，将会为工程带来非常显著的利益以及更加广阔的发展。

参考文献：

[1]陈文相.刍议GPS技术在测绘工程的应用[J].中华民居，2012，（4）：674-675.

[2]刘群.论GPS技术在地籍测绘当中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（12）.

[3]朱秉友，刘峰.GPS技术在测绘工程相关领域的应用[J].科技与生活，2012，（9）：138-139.

篇9

[关键词]电学计量仪器；故障；排除

中图分类号：TM930.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01

电磁计量仪器大体包含电学计量仪器与磁学计量仪器两个部分。前者具有研究时间较早、检测技术相对成熟、且应用普遍等特征。然而，在实际的应用过程中，却往往会出现使用不当或自然老化等一系列问题，使计量仪器的测量数据失真，甚至损坏整个仪器。基于此，文章认为，对电学计量仪器及其常见故障展开分析，并归纳出其故障排除方法，有着非常重要的现实意义。

1 电学计量仪器常见故障及原因

电学计量仪器大体可分为下列几类：直流仪器类、电气测量器类、携带式电工与安装式电表类、无线电测试及校准仪器类等类别。鉴于电学计量仪器种类多样化，本文在此只列举其中的电气测量、交流电气及无线电测试仪器类三种为代表，对电学计量仪器中的常见故障进行总结和归纳，并分析故障产生的原因及对策。

1.1 交流电气类

生活中我们很容易接触到交流电，与之相应的交流计量仪器，如三相调压器、三相交流仪表效验台、交流耐压测试仪，以及数字工频频率表等均很普遍。交流耐压测试仪常被用于检测和判断家电产品（如电视等）、仪器仪表的安全耐压，同时它也可以用来测定强电系统的漏电流。在检测过程中，电流会随着电压的上升而发生变化，如电压增加的情况下，电流也会骤然上升，并以此形成电压谐振。在上述情况下，测试样品很可能会将仪器击穿，这样便会产生两种结果：一种是测试样品被损坏；而另一种则为，突然增加的电流会烧坏或使电压互感器（PT）发生爆炸。这两种结果都可能会损坏测试的设备元件，致使个仪器失灵。

1.2 电气测量仪器类

电气测量仪器大体包含下列几种，如万用表、应变仪、示波器及电压电流通断测试仪等等。着其中，万用表属于综合性仪表，能够用来检测交流电压或直流电压，同时还可用于检测元件电阻，晶体管的普通参数，以及放大器的增益等等。万用表中所使用的转换开关接线比较复杂，所以，接线间也往往成为故障频发区。如果分流电阻焊接不恰当或出现短路现行，那么直流电阻的读数很可能出现时大时小的情况。如果选择开关被烧坏，或是出现接触不良、附加电阻脱焊等问题，那么只有某量程电压回路则会不通畅，其他量程都会保持正常。

1.3 无线电测试仪器类

无线电综合测试仪是无线电测试仪器中代表性最强的一种检测仪器，这是由于它有着多种多样的用途及功能，如可被用作频率计、调制度计、功率计、数字电压表及频谱仪等。不过因控制测量数据时，采用了大规模集成电路或微机，所以出现的故障也大都属于一般性故障，如烧断了保险丝、电源线接触不合理等。本文在此只对集成电路容易出现的问题进行介绍。集成电路中的某处电路铜箔，可能会出现细小裂痕、铝电解电容温度升高、损坏驱动继电器晶体管或者高通滤波电容爆破，电路电压不上升及峰值保持电路的稳定性差等问题。一旦这些问题出现，很可能会使整个仪器系统运转不畅，严重时还可能导致其不能运作。

通过对三类电气计量仪器容易出现的故障进行分析，我们会发现，故障发生类别各异的根本原因，是由于仪器设备本身有着不同的测试原理及结构特性，有些故障之所以会出现，是因为本身测试就带有一定的不稳定性，另外也有些是因为仪器结构设计的复杂性所致。基于此，维修人员应善于分析和总结各类仪器设备所拥有的测试原理和结构知识，以便在故障出现时做出正确的判断。

2 排除方法与流程

2.1 观察故障现象

维修过程中，维修人员应先询问用户仪器设备在不同情况下出现的故障现象，其中还应设计操作人员的技术水准、故障出现时有什么特殊现象，如烧焦味道、出现了异样响动声等、仪器所处环境有没有强磁场作用等等。要对故障发生的各个细节进行询问，并做好相应的记录，以便下一步更好的开展维修工作。询问和观察故障现象，能降低维修人员误判故障问题的机率，使维修工作能顺畅进行。

在了解了故障出现的全过程后，维修人员还应现场观察仪器设备被损坏的情况。要遵循从外到里、从简到繁的具体原则。现实中可采用下列两种方式进行：1）查看仪器设备的外观，如电源线的接触状况、按键旋钮有没有被损坏等。假如我们从外观上发现不了明确的故障点，那么则可简单拆卸仪器设备，然后观察仪器内部元件有没有出现损坏情况。2）通电观察，在故障出现后，大多情况下，仪器设备仍有部分功能可被发挥。因此，应在通电的情况下，对仪器进行调试，并尽量找出其中的故障点。

2.2 分析故障原因

在调查和观察完故障现象后，我们大体上能判断出故障的类型。通过区域划分法还可进一步缩小其损坏范围，以便我们更快确定故障的发生部位。如果维修人员了解了仪器的测试原理和结构，还可通过检修工具依次将故障进行排除。若维修人员不了解仪器设备原理或结构，通过阅读仪器设备说明书，或与仪器厂家的技术人员沟通，也可对仪器设备情况有个全面的了解，进而做出合理的判断。

2.3 排除故障

有了前两项准备工作，根据故障不同的发生点，以及仪器设备元件实际的损坏情况，我们可适时对其进行调节或更换，以便仪器设备能顺畅运行。针对损坏的元件，应认真了解其参数，便于选择和更换零件。需要注意的一点是，更换元件的规格应尽可能与原件相同。特殊情况下，维修人员可根据其自身经验及对仪器设备运行原理、结构的了解，在确保元件不影响机器性能的基础上，适当挑选规格较大的部件。

3 故障检测、排除时应注意的问题

对仪器设备进行拆除时，应把握好力度，强行蛮拆很可能会损坏仪器或影响其外观。特别是仪器里的保护性装置，拆卸时更要注意。对损坏元件、拆除的电线或部件等，都应及时进行标记，确保其能快速恢复原貌。故障检测与排除通常是在仪器设备运行不正常的情况下进行，在通电检查时还应避免触及电源处或变压器等部位，保证人身安全。

4 结论

新时期，科技获得了快速发展，电子量子计量技术、数字化测量技术及虚拟仪表技术等各种新型的电学计量技术也不断涌现。新技术的应用为我们测量数据提供了便利，同时也对仪器维修人员提出了更为具体的要求。为此，维修人员应掌握新仪器的专业知识及应用特性，树立起高度的责任意识，通过不断学习和实践，将仪器维修工作做到位。

参考文献

[1] 刘润民.电能表现场校验仪常见问题解析[J].计量技术，2008（7）：70-71.

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关键词：机车监控系统；发展前景

中图分类号：TB

文献标识码：A

文章编号：1672-3198（2012）04-0293-02

0前言

目前以轨道传感器为主要技术的系统（DCS系统）仍占据着我国煤矿井下运输监控系统设备部分市场。随着国内科研和制造单位的日益发展壮大，研制水平的不断提高，品种齐全和多样化，以及它具有价格低和服务及时等诸多优势，不言而喻，以轨道传感器为主要技术的系统将会逐年下降。另外，随着我国高产高效现代化矿井建设发展的需要，以轨道传感器为主要技术的系统，远远不能满足现在煤矿井下辅助运输的需求。KJ221采用无线传感网络+现场总线控制结构（FCS），具有高效能、多用途、灵活方便、高效安全和适应性强等优点，在功能和控制范围上，可多可少，可大可小，以满足不同矿井井下机车运输的要求，在追加投资后系统能方便地扩充功能和扩大控制范围。该系统为整体优化设计，采用以软代硬的设计思想，强化软件，简化硬件，降低设备造价，减少设备数量，减少系统的故障点，提高系统功能及可靠性。而且系统的可扩容性大，兼容性强，能够满足国内所有的煤矿企业。系统采用工业以太网满足不同规模煤矿的需求，也可以接入现有的总线系统内，从而降低成本。所以井下运输监控系统在我国煤矿井下运输中占有的比例将逐年扩大，且前景看好。

1系统概述

（1）KJ221机车运输监控系统用于恶劣环境的无线网络+现场总线式工业控制系统（FCS系统），系统以运输监控系统为基础，在地面主控室对矿井大巷的矿车运输实现监控和自动调度。能实时显示井下大巷各列车位置、车号及信号灯、道岔状态和区段占用情况，指挥列车安全运行。系统能随时反映每段设备和传感器的工作状态，故障自动诊断、报警，记录运行过程数据，能生成管理报表和列车循环图；整个系统无动触点，采用电隔离，可靠性高。

（2）系统设计遵循《煤矿安全规程》、《井下机车运输信号系统技术装备标准》、《煤矿井下机车运输信号设计规范》等行业标准，技术先进，安全可靠。

（3）该系统主要由主控设备、通讯站、控制分站、接收器、发射器、司控电动道岔装置、系统显示器、语言告警装置和车辆传感器等设备组成。井下所有设备已通过煤炭工业防爆检验站和煤炭工业安全标志办公室的检验和审核，并发有防爆和煤安标志证书。

（4）系统设计采用先进的通信、监测、信息处理、计算机等技术构建以无线传感器网络（wirelesssensornetwork）为技术基础的井下轨道运输监控系统。它依靠无线接收网络检测车辆的运行状况，由就近控制分站传送到运输调度中心，在图形显示设备上以模拟图显示出来，供调度人员掌握，并且依靠计算机强大的记忆、判断和运算能力，将调度人员的调度意图分解为具体的控制指令，控制执行设备完成道岔位置与进路开放等调度动作，从而达到保障运输安全、提高指挥效率、增加经济效益的目的。

2主要实现功能

（1）调度功能：具有自动、手动、检修三种工作方式，可在上位机或主控台上切换，检修方式用于人工调整井下车场的信号灯。能根据设计及现场实际情况，完成信号闭锁和道岔控制。调度员能醒目地监视到矿井运输各主要区域内所有电机车的运行和设备工作状态，系统能按调度员发出的运行任务指令自动指挥列车循环运行，根据需要也可随时分进路、分车辆实施调度，即实现自动或半自动调度。

（2）闭锁功能：具有进路与进路之间的开通情况闭锁和区段自动解锁功能。道岔位置指示闭锁，保证进路上全部道岔闭锁在规定位置。列车占用区间闭塞，保证其他车辆不得进入占用区间。信号指示和电动转辙机联动并闭锁，确保信号指示与道岔实际位置相符，不致错发信号。具有道岔不密贴闭锁和挤岔显示及报警。系统应具备“故障导向安全”的功能及矿井运输“信、集、闭”所需要的其它闭锁功能。

（3）显示功能：本系统显示器和计算机进行双屏显示，显示形式可采用模拟图、表格、汉字、图像等。显示内容包括：①列车位置、运行方向等；②区段车辆情况；③信号灯及闭锁信号灯状态；④道岔位置及挤岔不密贴显示；⑤机车询问显示；⑥井下车场的模拟显示。

（4）管理功能：管理计算机能自动打印有关管理数据或图表。管理数据内容主要包括：①统计每班、每日、各煤仓的出煤量；②电机车和系统内各种设备的运行情况；③闯红灯时间、地点等。管理图表主要有：机车运行循环图表，系统运行日志及相关报表等。在计算机中能随时反映系统内设备的工作状态，并诊断出故障位置，即具备故障诊断功能。

（5）超速报警功能：能够及时提醒由于各种原因导致机车行驶过快，同时当车辆进入区段时，设备有语音提示：“该区域车辆占道，其它车辆禁止进入”。能够在现场提供超速、追尾、掉车等报警，让机车司机能够及时了解机车的运行状况。

（6）故障自诊断功能：能随时反映系统内设备和传感器的工作状态，能自动进行故障诊断并完成报警。

（7）可视化监测功能：在计算机终端和图形设备上以文字、模拟图和表格等形式实时显示各列车位置、车号、运行方向、车皮数及信号机的状态、道岔位置和区段占锁等运行状态信息。实时显示运输大巷运行机车状态，运行过。操作员能统观全局，知道每辆车的具置，便于整体控制。

（8）重演功能：能够根据记录的运行过程数据，对记录信息进行分类查询，在图形设备上以随意速度重现指定时间内的实际运输过程，重演站场状态，查看调度主机的各项系统信息，对记录信息的分类查询，为分析事故原因、改进调度策略提供技术支持。

（9）防追尾功能：通过无线网络传感器获取机车的位置，同时报警，避免机车追尾。

（10）其它功能：弯道语音报警功能：系统应具备语音功能，有清晰的语言报警功能，具备声、光、电一体的提示输出。兼容性和可扩充性：系统具有优良的兼容性和可扩充性，例如：可接温度、瓦斯、湿度等其它传感器，并配合相应软件以形成运输、生产和环境三合一的监控系统。远程诊断与维护功能：远程计算机可以通过网络，在不影响系统运行的情况下对系统进行诊断和维护。

3工作原理

KJ221井下系统主控器通过网络电缆，一方面接受工控机的访问，将所收集的检测信息整理打包，上传给工控机，同时接受工控机下发的控制指令；另一方面系统主控器自己将不停地对所连接的检测设备进行检测，如接收器机车累计请求信息、显示器和司控道岔的回测信息等，并下达控制命令，控制司控道岔和显示器。具体处理过程如下：

系统主控器对显示器的处理过程：主控器除按上位机命令以编码方式发送显示器点灯模式外，还不停地检测显示器的显示状态，并判断是否与命令模式一致，否则就向上位机告警。如果和分站失去通讯时间超过10秒，则显示器将自动归为显示器初始模式。

系统主控器对司控道岔执行器的控制和检测过程：首先将定位或反位命令以编码的形式连续发送给执行器驱动模块，同时不停地检测执行器的状态回测信号。若回测位置与控制位置不一致或道岔不到位时，系统主控器将及时把信息上报给上位机，上位机将给系统主控器连续发3次执行命令，直到道岔到位，否则上位机将报警挤岔。

系统主控器对接收器信息的处理过程：接收器将从天线接收到的信号转换成编码信号传给系统主控器，系统主控器将这些编码转换成固定代码，如：车类、行车方向、行驶速度等各种请求，然后传送给上位机。

显示器的基本工作原理是：系统根据路段占用情况和机车位置状况，决定对显示器发出何种显示信号命令，显示器接收显示信号命令时，显示所需的信号，如红灯或绿灯。同时显示器也将自身当前显示模式，回送给系统主控器，以告知自身显示状态。若显示器与系统失去通讯，10秒钟后自动复位。

在KJ221系统中，将KJ221-FS发射器安装在机车司机驾驶室内，天线安装在车顶棚中间，供电采用机车逆变器输出的24V电源。系统运行时，发射器将机车车号编码及机车调度、管理所需的其它编码信息键控调制后用无线电的方式发送出去，这些信息被安装在平巷各监测点的接收器接收后，传给系统主控器，再由系统主控器通过网络传至上位机监控系统，从而使系统实时显示车号、车类等信息。

车辆传感器采用电涡流式无接触传感方式工作，即当机车车轮经过安装在轨道内侧的一对车辆传感器时，车辆传感器产生感应信号并上报系统主控器，从而实现机车车位的监测。另外，每对车辆传感器的安装均错开一定的距离，这样除了可以监测机车车位外，还可以判别机车运行方向以及通过的车轴数，使计算机能够计算出车皮数，从而实现运量的月报表统计工作。

4结语

相对于传统的系统，KJ221优势明显：

KJ221采用无线传感器网络，把无线网络传感器分布在大巷的顶端或两侧，信号布满大巷内可以有效解决由于车轮挤压、机车震动、积水的情况造成的信号失灵问题。

KJ221采用无线传感器能够实时、准确的把采集到的信息输送到主控器上，由主控器发送到工控机上，达到显示机车的位置、方向、机车的运输过程。通过调节无线网络传感器的分布来精确机车位置，可以精确到10米，给机车精确定位提供有效依据。

KJ221系统采用无线传感器网络技术，每辆机车只有一个发射器相当于每辆车只有一个信号源。从根本上杜绝了传统“信集闭”由于轨道上轨道传感器信号不稳定产生很多信号源造成的大量的假车现象。

KJ221使用无线网络传感器技术，对机车的精确定位、跟踪、监控、调度全是无线双向传输，有效解决了这一难题同时也降低了成本。另外，KJ221系统为现场总线控制结构（FCS），各分站就近安装在控制现场，并联挂接在一条通信电缆上，比较以集散分布式（DCS）控制结构和轨道计轴传感器为技术核心的系统，节约电缆30%以上；KJ221系统为分布式现场总线控制系统，只有一条总线，单个设备都能够直接挂接在总线上，1000米一台分站，不需要单独的电源箱和接线箱。