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随着因特网、多媒体和无线通信技术的发展,人们与信息网络已经密不可分。当今无线通信在人们的生活中扮演着越来越重要的角色,低功耗、微型化是用户对当前无线通信产品尤其是便携产品的强烈追求,作为无线通信技术一个重要分支的短距离无线通信技术正逐渐引起越来越广泛的观注。
1短距离无线通信技术简介
近年来,由于数据通信需求的推动,加上半导体、计算机等相关电子技术领域的快速发展,短距离无线与移动通信技术也经历了一个快速发展的阶段,WLAN技术、蓝牙技术、UWB技术,以及紫蜂(ZigBee)技术等取得了令人瞩目的成就。短距离无线通信通常指的是100m以内的通信,分为高速短距离无线通信和低速短距离无线通信两类。高速短距离无线通信最高数据速率>100Mbit/s,通信距离<10m,典型技术有高速UWB、WirelessUSB;低速短距离无线通信的最低数据速率<1Mbit/s,通信距离<100m,典型技术有蓝牙、紫蜂和低速UWB。
2蓝牙(Bluetooth)技术
“蓝牙(Bluetooth)”是一个开放性的、短距离无线通信技术标准,也是目前国际上最新的一种公开的无线通信技术规范。它可以在较小的范围内,通过无线连接的方式安全、低成本、低功耗的网络互联,使得近距离内各种通信设备能够实现无缝资源共享,也可以实现在各种数字设备之间的语音和数据通信。由于蓝牙技术可以方便地嵌入到单一的CMOS芯片中,因此特别适用于小型的移动通信设备,使设备去掉了连接电缆的不便,通过无线建立通信。
蓝牙技术以低成本的近距离无线连接为基础,采用高速跳频(FrequencyHopping)和时分多址(TimeDivisionMulti-access—TDMA)等先进技术,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接。蓝牙技术使得一些便于携带的移动通信设备和计算机设备不必借助电缆就能联网,并且能够实现无线连接因特网,其实际应用范围还可以拓展到各种家电产品、消费电子产品和汽车等信息家电,组成一个巨大的无线通信网络。打印机、PDA、桌上型计算机、传真机、键盘、游戏操纵杆以及所有其它的数字设备都可以成为蓝牙系统的一部分。目前蓝牙的标准是IEEE802.15,工作在2.4GHz频带,通道带宽为lMb/s,异步非对称连接最高数据速率为723.2kb/s。蓝牙速率亦拟进一步增强,新的蓝牙标准2.0版支持高达10Mb/s以上速率(4、8及12~20Mb/s),这是适应未来愈来愈多宽带多媒体业务需求的必然演进趋势。
作为一个新兴技术,蓝牙技术的应用还存在许多问题和不足之处,如成本过高、有效距离短及速度和安全性能也不令人满意等。但毫无疑问,蓝牙技术已成为近年应用最快的无线通信技术,它必将在不久的将来渗透到我们生活的各个方面。
3超宽带(UWB)技术
超宽带(Ultra-wideband—UWB)技术起源于20世纪50年代末,此前主要作为军事技术在雷达等通信设备中使用。随着无线通信的飞速发展,人们对高速无线通信提出了更高的要求,超宽带技术又被重新提出,并倍受关注。UWB是指信号带宽大于500MHz或者是信号带宽与中心频率之比大于25%的无线通信方案。与常见的使用连续载波通信方式不同,UWB采用极短的脉冲信号来传送信息,通常每个脉冲持续的时间只有几十皮秒到几纳秒的时间。因此脉冲所占用的带宽甚至高达几GHz,因此最大数据传输速率可以达到几百分之一。在高速通信的同时,UWB设备的发射功率却很小,仅仅是现有设备的几百分之一,对于普通的非UWB接收机来说近似于噪声,因此从理论上讲,UWB可以与现有无线电设备共享带宽。UWB是一种高速而又低功耗的数据通信方式,它有望在无线通信领域得到广泛的应用。UWB的特点如下(1)抗干扰性能强:UWB采用跳时扩频信号,系统具有较大的处理增益,在发射时将微弱的无线电脉冲信号分散在宽阔的频带中,输出功率甚至低于普通设备产生的噪声。
(2)传输速率高:UWB的数据速率可以达到几十Mbit/s到几百Mbit/s,有望高于蓝牙100倍。
(3)带宽极宽:UWB使用的带宽在1GHz以上,高达几个GHz。超宽带系统容量大,并且可以和目前的窄带通信系统同时工作而互不干扰。
(4)消耗电能少:通常情况下,无线通信系统在通信时需要连续发射载波,因此要消耗一定电能。而UWB不使用载波,只是发出瞬间脉冲电波,也就是直接按0和1发送出去,并且在需要时才发送脉冲电波,所以消耗电能少。
(5)保密性好:UWB保密性表现在两方面:一方面是采用跳时扩频,接收机只有已知发送端扩频码时才能解出发射数据;另一方面是系统的发射功率谱密度极低,用传统的接收机无法接收。
(6)发送功率非常小:UWB系统发射功率非常小,通信设备可以用小于1mW的发射功率就能实现通信。低发射功率大大延长了系统电源工作时间。
(7)成本低,适合于便携型使用:由于UWB技术使用基带传输,无需进行射频调制和解调,所以不需要混频器、过滤器、RF/TF转换器及本地振荡器等复杂元件,系统结构简化,成本大大降低,同时更容易集成到CMOS电路中。
光通信技术中最有发展前景的当属光纤通信技术了,在最近几十年来发展最好最快的也是光纤通信技术。光纤通信技术的发展经历了三代,从工作波长为0.85μm的多模光纤通信逐渐发展为工作波长为1.3μm的单模光纤通信,并在此基础上发展到工作波长为1.55μm的光纤通信系统,这些年的进步很好的解决了光通信系统的色散问题。不仅如此在这些年光源也放上的很大的变化,发生了从发光二极管到半导体激光器的变化。半导体激光器的出现大大的提高了传输信息的效率,而且半导体激光器与二级发光体比较具有更高的功率和更长的使用寿命。光纤和光源的发展大大的缓解了信息衰减和色散的问题,加大了光纤的通信容量,提高了光纤通信的效率。另外在光网络协议方面也有了很大的发展。目前的技术种为了方便用户使用图像、数据、语音等业务,目前的重点是宽带接入网建设。宽带接入包括光纤、无线、同轴电缆和xDSL这几种方式,这些主要是基于分组交换方式的接入,其中以光纤接入为主。光纤接入分为有源方式接入和无源方式接入两种,即利用SDH或PDH为传输通道和无源光网络方式,光纤的非线性问题随着光纤放大器的广泛应用而逐渐显现出来。光纤的非线性主要指四波混频效应、自相位调制效应、交叉相位调制效应、受激喇曼效应、受激布里渊效应等。其中一些效应会使得系统的技术指标恶化,使得信号脉冲展宽、波型畸变、信号之间串扰。通过合理的使用某些非线性效应,我们可以研制出新型的光器件。
光通信技术的发展前景
1光纤通信技术的发展前景
为了更好的建设下一代网络就必须得构建一个拥有巨大传输容量的光纤基础设施,而由于光缆高达20年的寿命以及过高的造价,光纤基础设施的设计和构建必须具有前瞻性,应该结合设备和系统技术的发展趋势来设计。同时由于下一代电信网对容量的高要求以及频率的高宽度,这一代的光纤性能已经无法满足需求,必将被淘汰,那么开发新一代的光纤将势在必行。在G.652.A光纤的基础上进行改进并取得一定成果的G.652C/D光纤很好的解决了色散斜率的问题,减低系统成本,而且能实现更长距离和更大容量的传输。基于这些原因,具有更长使用寿命的新一代光纤必将得到更好的发展。
目前在油田现场广泛应用的无线通讯技术主要有GPRS/CDMA、数传电台、扩频微波、无线网桥及卫星通信、短波通信技术等。
其中GPRS和CDMA技术中国移动和中国联通公司的主营数据传输业务,在数据传输方面有着很强的优势,即信号覆盖范围广。对于陆上油田生产区域基本完全覆盖。但由于海上油田地理位置特殊,远离陆地的基站,因此很多海上生产平台还无法为GPRS/CDMA信号完全覆盖。此外经过测试,GPRS的平均速率为20kbit/s~40kbit/s,CDMA的平均速率为80kbit/s~100kbit/s,可以满足传输小数据量的生产数据要求,但无法满足大数据量的信号(例如视频信号)远程无线传输。虽然有利用CDMA技术进行视频信号传输的案例,但效果并不理想。
数字电台用于点对点或点对多点的工作环境,能够提供标准RS-232接口,可直接与计算机、RTU、PLC等数据终端连接,实现透明传输。数传电台的传输速率从1200~19.2Kbit,传输距离20~50公里。具有抗干扰能力强、接收灵敏度高等特点。数传电台技术比较成熟,标准统一,一直以来广泛用于油田的数据遥测/数据采集与监控(SCADA)项目中。但随着GPRS/CDMA技术的日渐成熟,相应的设备价格的降低,使得在很多应用场合中数传电台被GPRS/CDMA所取代。但同时,数传电台的相关技术也在不断发展,智能化、网络化、高带宽的数传电台也不断涌现。结合数传电台误码率低、信道可靠的特点,数传电台必将成为海上油田通信技术应用的可靠选择。
扩频微波和无线网桥技术是近几年兴起的一门数据传输技术。扩频微波最大优点在于较强的抗干扰能力,以及保密、多址、组网、抗多径等,同时具有传输距离远、覆盖面广等特点,特别适合野外联网应用。而无线网桥是无线射频技术和传统的有线网桥技术相结合的产物。无线网桥是为使用无线(微波)进行远距离数据传输的点对点网间互联而设计。它是一种在链路层实现LAN互联的存储转发设备,可用于固定数字设备与其他固定数字设备之间的远距离(可达50km)、高速(可达百Mbps)无线组网。这两项技术都可以用来传输对带宽要求相当高的视频监控等大数据量信号传输业务。
例如,对于远离陆地且无法进行中继的海上平台,通讯链路只能通过卫星通信和短波通讯。其中卫星通信范围大,只要卫星发射的波束覆盖进行的范围均可进行通信。不易受陆地灾害影响,建设速度快,易于实现广播和多址通信等等优点。但其运行费用相对昂贵,且系统维护要求高。短波通讯以往只在军事通信、专业通信、业余通信中发挥着极为重要的作用,因其传输速率低、噪声大,电离层反射天波为主,通常不能稳定的使用固定频率工作等缺点,因此在其他领域已慢慢淡出人们的视线。尽管短波通信存在一些缺陷,但对于海上油田而言,短波通讯作为可靠性高、覆盖区域广的通信方式,用于海上平台的紧急通信及小数据量传输应该是一个比较好的选择。
3环境因素对技术应用的影响
偏远油区的环境因素以以海上油田最为特殊。海上油田除了考虑信道带宽,传输数率,传输距离,发射功率,天线要求等通信设备本身的技术参数外,在应用无线通讯技术的过程中,还必须全面地考虑海上平特的地理环境与地理条件对无线通信技术应用的影响。
3.1对信号传输的影响
可以通过选取性能好的设备或应用抗干扰措施以减少甚至避免干扰。但无线通信过程中的信号衰落问题则是普遍存在的,而且是不可避免的。由于海上油田远离陆地,与陆地之间的广阔的海域、多变的气候使得在陆上应用效果很好的技术在海上应用时没有了用武之地。
微波在空间传播中将受到大气效应和地面效应的影响,导致接受机接受的电平随着时间的变化而不断起伏变化,我们把这种现象称为衰落。从衰落的物理因素来看,可以分成以下几类:吸收衰落、雨雾衰落、K型衰落、波导型衰落、闪烁衰落等等。在各种衰落因素中,吸收衰落、雨雾衰落及K型衰落对海上油田的无线通信应用影响较大。
3.2对技术应用的影响
各项通信技术在海上油田应用中还存在的另外一个问题就是其独特的现场环境。海上平台一般空间狭小,还要考虑海上多风,平台最高点一般较低的特点。
首先是对天线安装的限制。海上微波通信受地形地貌影响,相同的通信距离要求两端天线的高度更高。对于卫星通信、扩频微波、短波通信等天线体积较大的应用,由于海上风力较大,抗风性的要求也使得设备在小平台的安装变得十分困难。
此外,对于无人值守的平台,设备必须具有高可靠性、可自动维护、参数远程设置等功能。而对于卫星通信、短波通信等要求平台上配备专业管理操作人员进行设备的管理维护,这一特点也为技术的应用带来一定的限制。
4无线网桥技术在海上平台视频监控中的应用
在实际的现场应用中,我们选取了基于5.8G无线网桥设备进行了现场应用测试。测试地点为浅海油井,测试内容为4路视频监控图像的传输。该系统具体解决方案是利用摩托罗拉Canopy5.8G无线网桥建立通信链路。在平台一侧首先通过视频服务器将模拟视频信号转化为可在网络传输的IP数据流,之后由无线网桥将信号传输到陆地端。陆地端一侧通过无线网桥进行接收后由视频监控服务器处理后,对视频信号进行录像存储及Web。相关用户可依据相应权限在局域网内进行视频图像的浏览、录像等操作。
系统通讯链路建立后,可远端对设备参数进行设置,设备维护方便。监控视频图像清晰、连贯,满足监控要求。从系统的链路冗余可以看出本次测试的应用距离已接近5.8G无线网桥技术在海上应用的最远距离。从系统的稳定性出发,在更远一些的类似应用中应谨慎选择这项技术。
结论
无线通信技术在偏远油区的应用已逐渐成为各种监控系统的主要链路方式。在选取相关技术时除了要考虑包括传输距离、信号带宽、天线安装条件、发射功率、设备功耗、系统成本等各方面因素外,同时还要充分考虑环境对通信的影响。信号的衰弱会使很多通信技术达不到理论标定的距离,因此无法适应现场需要。面对大量的数据传输管理的需求,在选择无线通信技术手段方面还应统筹计划。特别是要对采用技术的先进性、可靠性及系统的可扩展性等多方面进行综合考虑。
参考文献
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[2]许东.网络化的全数字图像监控系统.北京:有线电视技术,2002:27-56
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进入21世纪,随着我国市场化步伐的加快,社会对新知识的需求日益增加,无论是国民经济管理,还是公司企业乃至个人的经营、投资决策,都越来越依赖于数量分析,依赖于统计方法,统计方法已成为管理、经贸、金融等许多学科领域科学研究的重要方法。教育部也将《统计学》课程列为财经类专业本、专科专业的核心必修课程之一。力图通过《统计学》的学习,使学生掌握探索各学科内在的数量规律性,并用这种规律性的解释来研究各学科内在的规律。同时,由于统计学所倡导的尊重客观实事,通过调查研究用实事说话,这也有利于培养学生的实事求是的学习、工作和科学研究精神
一、《统计学》课程教学面临的挑战
1、内容日益丰富。长期以来,在我国存在两门相互独立的统计学——数理统计学和社会经济统计学,分别隶属于数学学科和经济学学科。20世纪80年代以来,建立包括数理统计学和社会经济统计学在内的大统计学,逐步成为我国统计学界的共识。1992年11月,国家技术监督局正式批准统计学上升为一级学科。国家颁布的学科分类标准已将统计学单列为一级学科。随着大统计学思想的建立和统计学在实质学科中的应用的需要,大多数学校和老师在财经类专业的本、专科专业《统计学》教学过程中,除了保留社会经济统计学原理中仍有现实意义的内容,如统计学的研究对象方法、统计的基本概念、统计数据的搜集整理、平均及变异指标、总量指标、相对指标、抽样调查、时间序列、统计指数等;同时也系统的充实了统计推断的内容,如:统计数据的分布特征、假设检验、方差分析、相关与回归分析、统计决策等。这一变化使得《统计学》的内容更适合相关实质学科的发展需要。
2、学生的学习难度加大。首先、结合《统计学》的课程特点——概念多而且概念之间的关系十分复杂、公式多且计算有一定难度等。如果学生不做必要的课外阅读、练习和实践活动,是很难理解和掌握的。对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,本身的专业课学习负担已不轻。其次、对于财经类专业的本、专科专业的学生来说,由于其本专业的课程体系要求,使得学生的数学或者数理统计的基础不是特别好,对于专科学生来说更不用说,推断统计将是他们学习的困难。再说,《统计学》作为专业基础课,一般安排在一年级或二年级第一学期,在这个学习时段也是大多数专科生和本科生忙于计算机课程和英语课程的考证时段。如果以牺牲授课内容和降低要求来减轻学生的学习负担,显然有悖于《统计学》课程的教学和相关专业的发展要求。所有这一切对于学生学好这一课程面临的困难可想而知。
3、教师的教学难度加大。授课内容越来越丰富;课程难度太大可能导致学生兴趣下降;在倡导学生自主性学习的背景下,授课时数大为减少(一般安排一个学期共17~19教学周,每周2~3课时);高等教育扩招后,由于师资力量一时没有跟上,大多数学校,授课班级学生人数越来越多,一个教师跨越不同专业授课不再新鲜。这要求授课教师必须深刻领会授课内容的核心和相互关系,学会控制和驾驭课堂教学,学会激发学生的兴趣,注重统计学在不同专业领域的具体应用等等。作为这门学科的授课教师特别需要认真考虑该怎么办?
二、《统计学》教学的发展趋势分析
1、统计学从数学技巧转向数据分析的训练。在计算机及计算机网络非常普及的今天,统计计算技术不再是统计学教学的重点了。统计思想、统计应用才应该是重点。现代统计方法的实际应用离不开现代信息处理技术。统计软件的使用,不仅使统计数据的计算和显示变得简单、准确,而且使统计教学由繁琐抽象变得简单轻松、由枯燥乏味变得趣味盎然。所以,在统计教学过程中,大量的内容只需要给学生讲清楚统计基本思想、计算的原理和正确应用的条件、正确解读计算的结果,而对大量复杂具体的计算可以交给计算机去完成。
比如方差分析,手工计算量非常大,没有计算机软件的支撑,是很难教学实际问题分析的。现在我们只要讲清楚方差分析要做什么,为什么方差分析要解决的中心问题是判断有无条件误差,而原假设又是K种不同水平下总体的理论均值是否相等,检验结果表示什么等就可以了,大计算量的工作让计算机去完成。
2、通过统计实践学习统计。也就是以学生为中心,通过课堂现场教学、引导学生先读后写再议、模拟实验、利用课余时间完成项目、利用假期时间,通过参加学校组织的某些团队、小组或自己组织去开展一些与专业有关的活动,如社会调查、专题研究、提供咨询、参与企业管理等方法。全方位地激发学生的学习兴趣、培养学生的专业能力、方法能力和社会能力。
比如依同学们在设计调查问卷和调查方案的基础上,让他们组成若干调查小组(如以寝室为单位),在校园内真正进行一次统计调查活动,从具体调查对象和单位的确定,样本的抽取(不一定要很大),问卷的发放、回收与审核,数据输入与资料整理,估计与分析,一直到调查报告的编写,调查总结或体会的形成,全部由同学自己来完成。这样,同学们就亲身参与了统计调查、统计整理和统计分析(含统计推断)的整个过程,效果很好。
三、基于EXCEL的《统计学》教学设想
如何从烦琐的数理统计技巧转向数据处理的训练,同时还要使学生容易掌握并有机会辅之于实践。教师的导向是第一位的,要求必须选择容易获得而且普及性比较强的统计分析软件,并在课堂教学和引导学生实践中广泛采用。
(一)微软公司开发的EXCEL软件无疑是我们最好的选择
专业的统计分析软件SPSS、SAS、BMDP、SYSTAT其功能固然强大,统计分析的专业性、权威性不可否认,但是对于没有开设统计学专业的院校这些软件并不常用,如果学生要进行自主性学习也比较难以找到相应的工具,此外专业统计分析软件的英文操作界面,也让中国人用起来不是很顺手。微软公司开发的EXCEL软件作为一款优秀的表格软件,其提供的统计分析功能虽然比不上专业统计软件,但它比专业统计软件易学易用,便于掌握。在Windows操作系统极为流行的今天,EXCEL也是随处可见。对于《统计学》这门课程而言,利用EXCEL提供的统计函数和分析工具,结合电子表格技术,已能满足统计方面的要求。
(二)基于EXCEL的《统计学》教学设想
1、在教学内容上,依据EXCEL的函数功能、电子表格功能、数据分析功能,结合统计学原理的基本理论和方法,整合教学内容。比如传统的统计学原理教学过程中,对统计数据的搜集主要强调统计报表制度,在EXCEL环境应该更注重抽样推断,EXCEL提供的随机抽样工具使得抽样调查不再是十分复杂的技术,统计图也可以被广泛运用于对数据的描述;再比如现有统计学教材很多都讲根据整理的数据计算平均数时,都用加权平均的方法,当用组距式变量数列计算平均数时,用组中值作为各组的代表值进行计算。我们知道,组中值作为各组的代表值是假定各组变量值在组内是均匀分布的,如果实际数据与这一假定相吻合,计算结果比较准确,否则误差比较大。事实上实际数据往往就不是均匀分布的,因此用组中值计算的平均数都是近似的,而且相同资料编制的不同变量数列计算的平均数还不相等。其实为了编制变量数列,我们必须输入原始数据,EXCEL的有关程序可以得到准确平均数,哪里还有必要按加权算术平均的方法计算近似的平均数呢?那么有没有必要编制变量数列、特别是组距式变量数列呢?有没有必要按加权的方法计算平均数呢?我们认为有必要,但是组距式变量数列的主要功能不再是提供计算资料了,而是用于表现资料的分布状况和进行分析用;加权平均方法主要是介绍和要求学生掌握加权平均的思想,用于综合评价分析中。
2、案例教学成为《统计学》课程的重要内容。案例教学法不仅可以将理论与实际紧密联系起来,使学生在课堂上就能接触到大量的实际问题,而且对提高学生综合分析和解决实际问题的能力大有帮助。结合学生所学专业精选案例教学,比如对于金融专业的学生可以设计用几何平均数计算投资的平均收益率、运用标志变异指标考察投资组合的风险大小等。对于经管专业的学生,精选抽样推断、假设检验、方差分析对于控制产品质量,经营决策等方面的案例,深入浅出地介绍这些方法的基本思想、并用EXCEL进行分析。既激发了学生的兴趣、扩大了学生的视野,也使统计学的课堂不再是教师一块黑板、一支粉笔、一本教材、一张嘴巴就能将一门专业课程从头讲到尾。
3、改革考试方式和内容,合理评定学生成绩。考试是教学过程中的一个重要环节,是检验学生学习情况,评估教学质量的手段。对于《统计学原理》的考试,多年以来一直沿用闭卷笔试的方式。这种考试方式对于保证教学质量,维持正常的教学秩序起到了一定的作用,但也存在着缺陷,离考试内容和方式应更加适应素质教育,特别是应有利于学生的创造能力的培养之目的相差较远。在过去的《统计学》教学中,基本运算能力被认为是首要的培养目标,教科书中的各种例题主要是向学生展示如何运用公式进行计算,各类辅导书中充斥着五花八门的计算技巧。从而导致了学生在学习《统计学》课程的过程中,为应付考试搞题海战术,把精力过多的花在了概念、公式的死记硬背上。这与财经类专业培养新世纪高素质的经济管理人才是格格不入的。为此,需要对《统计学》考试进行了改革,主要包括两个方面:一是考试内容与要求不仅体现出《统计学》的基本知识和基本运算以及推理能力,还注重了学生各种能力的考查,尤其是创新能力。二是考试模式不具一格,除了普遍采用的闭卷考试外,还在教学中用讨论、答辩和小论文的方式进行考核,采取灵活多样的考试组织形式。学生成绩的测评根据学生参与教学活动的程度、学习过程中提交的读书报告、上机操作和卷面考试成绩等综合评定。这样,可以引导学生在学好基础知识的基础上,注重技能训练与能力培养。
参考文献:
[1]谢安邦.高等教育学[M].北京:高等教育出版社,1999.
二、增强电力系统网络安全的策略
(一)物理安全
计算机网络的物理安全指的是对计算机硬件设备、计算机系统、网络服务器、打印机等硬件的安全防护,同时还包括了对通信链路等各种连接设备进行保护,避免被人为的破坏和各种自然灾害带来的损失。在物理安全中海需要为各种硬件设备提供一个良好的电磁兼容工作环境。计算机系统在工作时,系统的显示屏、机壳缝隙、键盘、连接电缆和接口等处会发生信息的电磁泄漏,而电磁泄漏也会泄漏机密。所以在物理安全策略中如何抑制与防止电磁泄漏是一个十分重要的问题。目前主要的措施有:第一种是对计算机设备内部产生和运行串行数据信息的部件、线路和区域采取电磁辐射发射抑制措施和传导发射滤波措施,并视需要在此基础上对整机采取整体电磁屏蔽措施,减小全部或部分频段信号的传导和辐射发射,对电源线和信号传输线则采取接口滤波和线路屏蔽等技术措施,最大限度的达到抑制电磁信息泄漏源发射的目的;第二种是使用电磁屏蔽技术,将涉密计算机设备或系统放置在全封闭的电磁屏蔽室内;第三是使用噪声干扰法,即在信道上增加噪声,从而降低窃收系统的信噪比,使其难以将泄漏信息还原。
(二)进行访问控制
网络安全的目的是将企业信息资源分层次和等级进行保护,而访问控制的主要任务就是保证网络资源不被非法使用和非常访问。访问控制是进行网络安全防范和与保护网络的主要手段。它是对网络安全进行保护的核心策略。访问控制手段有多种,其中主要的有以下的几种手段。第一种是入网控制。它是第一层的网络访问控制,其重要性不言而喻。入网访问控制是对用户可以登录的时间和允许他们可以登入的工作站进行控制。第二种是网络权限控制,其主要目的是防止各种可能出现的网络非法操作,它的做法是根据用户组与用户的身份赋予相应的权限,并对用户与用户组可以访问哪些资源和进行什么操作进行规定限制。第三种是目录级安全控制。该种控制指的是对用户在目录一级的文件和子目录的权限进行控制,例如用户的读权限、写权限等。第四种是属性安全控制。属性安全控制指的是网络管理员根据需求为给各种文件和目录所指定相应的安全访问属性。第五种是服务器安全控制。该种控制指的是为服务器设置口令、登录时间限制、非法访问者检测等,以防止非法用户对信息的修改和破坏等。最后的是防火墙控制。防火墙控制,在内部网与外部网的节点上安装防火墙对一些危险的数据信息进行过滤已形成一个较为安全的网络环境。
(三)对数据进行加密
数据加密的目的是为了隐蔽和保护具有一定密级的信息。对于网络上的数据加密方法常用的有以下三种,分别是链路加密、端点加密和节点加密。链路加密是传输数据仅在物理层前的数据链路层进行加密,它必须要求节点本身是安全的,否则其加密也相当于没有加密;端到端加密允许数据在从源点到终点的传输过程中始终以密文形式存在,与链路加密和节点加密相比更可靠,更容易设计、实现和维护,它的目的是对源端用户到目的端用户的数据提供保护;节点加密的目的是对源节点到目的节点之间的传输链路提供保护。而各个电力企业应该根据其自身的需求去选择合适的加密算法。
(四)制定完善的管理制度
通过对《新疆农业科学》刊登论文学科分布的分析,可客观反映我区与农业相关的学科现状和发展趋势,对于了解不同学科发展状况,促进知识创新、技术创新有重要意义。据统计,2012年《新疆农业科学》论文刊登数量前6个学科分别是:林学与园艺、作物栽培与育种、草业与环境、畜牧兽医、植物保护、生命科学,共296篇,占总总数的81.76%,其中排名第一的林学与园艺,占论文总数21.56%,表明在我区农业研究领域中,这些学科领域的科研工作较为活跃,科技产出较多,论文数量有明显增加,被引频次也有所增长[1]。上述学科相对发展较快,属于优势学科,见图6。
2通讯作者构成情况分析
对通讯作者的构成进行统计和分析表明,2012年《新疆农业科学》的论文中具有正高级职称的通讯作者达263人,占作者总数的72.65%,具有副高级职称的通讯作者83人,占作者总数22.92%,合计:95.57%。年龄构成分析表明,年龄在40~50岁的通讯作者有196人,占作者总数的54.14%,年龄在50~60岁的通讯作者113人,占作者总数的31.21%,年龄在40~60岁的通讯作者309人,占作者总数的85.35%;博士生导师119人,占作者总数的32.87%,硕士生导师153人,占作者总数的42.26%,具有硕导和博导身份的通讯作者占作者总数的75.13%。表明《新疆农业科学》的通讯作者主要是高级职称、高学历的高层次研究人员,均为项目主持人、学科带头人,相应撰写的论文学术水平和质量较高,对《新疆农业科学》载文质量的稳定和提高办刊质量与水平起到了关键作用,见图7。
3年度基金项目资助论文数量的统计与分析
对2012年《新疆农业科学》科技论文来源统计分析:国家级项目论文225篇,占全年总数的62.15%,省部级项目论文114篇,占全年总数31.49%,地厅级项目论文23篇,占全年论文总数的6.35%。2012年度国家级、省部级以上的基金总数为339篇,占总刊登论文数的93.64%,表明《新疆农业科学》超过90%的论文来源于国家级、省部级以上基金项目。其中国家级项目近几年均保持了高百分比。上述统计分析还表明,《新疆农业科学》的基金资助论文数量呈高比例态势,在科技领域投入不断增长的社会大背景下,新疆农业科研机构和高等院校承担的国家、省部级项目的数量在稳步上升,农业科技领域的竞争实力正在逐步增强,农业科研的国际交流、合作研究和技术引进工作稳步发展。总体来说,《新疆农业科学》目前已经形成了以撑、公益性行业专项)和自治区级(科技攻关、自治区基金、成果转化、重大专项)项目产出论文为主,地州级、高校基金、研究机构基金等为辅的多层次的资助体系论文。
近年来,由于学术竞争的激烈和职称评审体制等原因,出现了作者署名随意、署名滥用、挂名等种种不规范现象,由此带来一系列学术道德问题、法律纠纷以及科研管理问题[1]。本文就温州医科大学附属第二医院日常科研管理过程中发现的医学论文署名不规范的表现做一总结,分析产生的原因,并提出解决对策。
1论文署名不规范的表现
1.1论文仅单作者署名,但事实上该类论文并非是综述,系统评价,而为临床研究的总结,是临床科室成员多人参与,为团队的共同成果,而该作者仅仅是将该临床研究进行了总结、数据分析,仅为论文的撰写者。1.2论文中通讯作者学历和职称明显低于第一作者和其他合著者,且以往没有任何科研成果;通讯作者与所的学术专业完全不一致;通讯作者在作者排序中不在最后位,等等。可见作者不重视甚至不了解通讯作者署名的原则和要求。通讯作者署名是对论文负主要责任的作者,一般排名在所有作者的最后[2]。通讯作者要熟悉课题设计,掌握数据材料,参与论文撰写,能够全面处理稿件中的一切,对论文的真实性、可靠性、科学性等均负有全责[3]。1.3论文中的合作署名不规范。随着学科的交叉和融合,科研合作日益增强的情况下,来自不同学科领域的研究者之间的合作也越来越频繁,因此,共同署名的文章越来越多。但是在合作署名的论文中有些是上下级,有些是同学,有些是夫妻,有些是朋友等,而这类论文“真正的作者”无法辨识。1.4研究生论文署名不当情况。研究生在导师的指导下,利用我院的科研条件、课题组甚至科研经费完成实验,撰写研究论文,毕业后到另一家单位工作,将该毕业论文投稿时却只标注其工作单位,不仅没有导师的署名,也没有我们医院的署名,甚至有好多从未参与过该课题研究的无关人员的署名。1.5进修生论文署名的不规范,包括来我院进修和外出进修人员发表的论文。如来我院进修人员,利用我院的仪器设备、临床病例资料甚至经费开展科研活动,撰写好的论文投稿时仅将我院标注为第二单位,甚至只署名其原来工作单位。而我院外出进修人员,也有出现类似情况。1.6作者在开具单位投稿介绍信后,文章被录用时或要求其出具版权转让书时,至科研管理部门申请要求更改作者署名,新增作者,删减已经署名的作者,调换作者顺序等。1.7临床工作者把科室他人的中文文章翻译成英文论文再投稿,而大部分作者与原来中文文章署名作者不一致,甚至完全不一样。
2署名不规范带来的后果
2.1滋生学术腐败现象
学术论文的作者作为原始著作权人,是科学研究的主体。如果不具备署名资格的人作为著作权人,破坏科学研究的严肃性和真实性,严重损害了学术研究和学术期刊在社会公众中的地位,放纵了投机取巧、不劳而获的坏风气,给科研学术的评价也造成了不公平和混乱现象。
2.2不利于学术交流
论文的通讯作者是对论文负全部责任的人,论文刊出后,如他人需反馈意见或探讨问题总是与通讯作者联系,若通讯作者对论文内容毫无所知,论文的发表只流于形式,不利于学术交流与评价,影响科研合作的可持续性。
2.3侵犯他人的署名权
根据《著作权法》和《向生物医学期刊投稿的统一要求》[4],明确规定了作者资格的条件,作者署名应在投稿时确定。随意增加或减少作者署名,以及变换署名顺序,都是对其他作者署名权的侵犯。同时会降低部分作者在论文中的地位,贬低其对论文的实际贡献程度,甚至可能产生知识产权的纠纷。
2.4影响职称评定的真实性
撰写学术论文是科学研究者科研能力和学术水平的具体体现。医院职称评定是为充分调动科研工作者的学术研究积极性,将发表的论文数量和质量作为硬性指标,但是如果有人通过学术论文“挂名”、“搭车”等不当途径通过职称晋升,将会影响职称评审的严肃性和公正性,同时引发学术上急功近利的发生。
2.5不利于科研成果的进一步推广
科研论文撰写完成后,涉及到知识产权的归属问题。在申报成果时,因为完成人员的限制,部分论文往往因为当时的挂名,在报奖时要求其退出成果完成人员的行列,但往往遭到拒绝,难以协调,从而影响科研成果报奖及进一步的推广。
3规范作者署名的建议
3.1大力宣传论文署名的意义
科研管理部门加强宣传和教育,开展院内讲座,宣传我国著作权法和国内外杂志相关规定[5],让医护人员明白作者署名的条件和资格,增强作者依法保护自己署名权的意识,维护自己的合法权益,著作的作者获得的利益与其所承担的责任是同时的,并是所有署名作者共有的,保证论文署名的科学合理。
3.2加强学术论文的署名管理
署名权属于作者,其他人员无权剥夺,但是作为科研管理人员有责任和义务指导、帮助作者正确行使署名权,维护自身合法权益。我院科研管理部门重视署名问题,制定科研论文作者署名规范,明确论文作者的署名条件,按贡献大小排序的具体原则,出现署名问题的处罚方法等。科研管理部门在开具论文介绍信时,要求每个作者签名,以示作者的知情权以及对论文署名负责,尤其是通讯作者,投稿以后原则上不允许变更署名。对于提出更改署名要求的,科研管理部门认真核实,履行监管责任,如果因为作者首次投稿时疏忽错写作者姓名、漏写作者姓名等确属合理要求,必须提供变更理由充分的书面申请,由所有作者亲笔签名同意,科研管理部门才给予盖章审核。3.2.1对于研究生投稿,科研管理部门要求第一作者的研究生提供其导师、论文所有作者亲笔签名同意发表的证明,同时核对其署名单位。3.2.2对于作者因研究生毕业、工作调动或者在研究单位进修学习等要求,更改署名单位的,原则上按照知识产权归属确定署名单位,但可在论文作者单位备注项中注明作者现在的单位。3.2.3对于研究涉及多中心、多单位合作完成的论文,我们要求作者署名由所有合作单位的研究参与者自主协商决定,建议署名作者在研究过程中加强沟通交流,署名及排名顺序取得一致意见后再投稿,并在论文中注明合作研究的单位,避免以后署名争议。
3.3制定科研道德规范
根据近年来我国出台的系列科技工作者科学道德、科研活动诚信指南等规范[6-7],我院科研管理部门制定科研道德规范,要求科研人员以科学严谨的态度,实事求是地反映科学成果,自觉抵制一切违反科学道德的研究活动。科研工作者不能为了眼前利益,在自己没有做出任何贡献的论文上挂名,甚至请或向论文机构购买论文。也不能为了朋友、领导的利益,主动让出科研成果,互挂获利。同时制定明确处罚条例,一旦发现存在违反科学道德的行为,科研管理部门将严肃调查,查实后网络公示,并要求作者做出改正,且记入职工不良行为记录,抄告人力资源部、监察审计处,并与其年终考核、职称晋升等挂钩;甚至要求编辑部对该论文停发,且3年内不再接受该作者投寄的论文。科研管理部门还建立检举、揭发科研不端行为等平台,逐步杜绝不正之风。
以《管理》为数据源,在CNKI中检索获得2004年~2013年3111条数据,剔除新闻、通讯、卷首语、文苑、休闲等,得到2343篇论文,参照《GB/T7714-2005文后参考文献著录规则》,通过自编程序在SPSS19.0中输入参考文献相关数据,得到参考文献引用次数5679次。
2 统计结果与分析
2.1 篇均引用及普赖斯指数(整体)。《管理》2343篇论文中被引总数660篇,引文总量5679次,平均被引率28.17%,篇均引用2次,低于王文统计的同期《通讯》和《研究》的篇均引用7.49与6.74次[1]。根据表1中的年度变化,除2010年外,整体上《管理》呈现稳健上升趋势。普赖斯指数(引用文献中5年内引文量与总引文量之比)是评价期刊新颖度的数量指标[2],10年《管理》总引文量5679次,5年内引文量2619次,普赖斯指数平均值为46.12%,其中2005年达到64.05%,说明2005年引用文献的内容新颖度最高,《管理》作者在档案学领域新信息的吸收与使用,引文新颖度的提高方面仍是今后努力的方向。
表1 2004年~2013年载文被引及引文量情况
2.2 文献类型分布(整体)。《管理》的引文按照中文、译文、外文划分,统计出中文5332次,译文171次,外文176次,占比分别为94.3%、2.6%、3.1%,说明《管理》的主要参考来源也是中文参考文献。比较而言,《管理》译文外文5.7%的引用低于《通讯》《研究》12%与14%的引用量[3]。根据GB3469-83《文献类型与文献载体代码》规定,将无法归类和未说明的文献统一归为“Z”,并将中文参考文献单独统计。表2可见,中文与整体,其J、M、OL的比例和均超过了92%,其他类型差别不大,这与《通讯》《研究》的比例相当。在中文中,期刊文章和专著占比85.18%,明显主导着参考文献的比例。此外,网络文献OL占比8%左右,明显高于除J和M外的其他类型,说明网络在文献引用中的作用逐渐显现。
表2 文献类型分布
2.3 期刊文章(中文)。期刊被引3468次,涉及463本期刊,为便于与王文比较,排名前15见表3,排名前10高被引论文见表4。从统计数据可知,一是《管理》对排名前15的期刊引用2452次,占比70.7%,集中性强,其中对《通讯》《研究》《中国档案》的引用占比30.7%,虽略低于《通讯》《研究》的35.91%和36.53%[4],但仍占引用总量的三分之一。二是在463本期刊引用中,仅引用1次的有283本,占比61.12%,低于《通讯》《研究》的64.48%和63.97%[5];引用9次以上的有35本,仅占7.6%,略高于《通讯》《研究》的5.72%和5.65%[6],分散性大。三是《管理》自引率13.75%,介于《通讯》的20.96%和《研究》的11.29%之间[7],同时,排名前10高被引期刊论文有7篇来自《管理》,自引率高。四是《管理》对《通讯》《研究》的引用高达13.52%和8.13%,但《通讯》《研究》对《管理》的引用仅为3.16%和3.03%[8],互引率不对等。五是《管理》排名前15的高被引期刊均为档案学专业期刊,且与《通讯》《研究》有12本期刊相同,学科独立性强。
表3 高被引期刊分布(前15)[9]
表4 高被引期刊论文(前10)
2.4 图书(中文)。中文图书被引1074次,涵盖492本图书,其中仅被引1次的图书有343本,占69.72%,高于王文图书被引1次的66.11%[10]。其中,冯惠玲、周雪恒、吴宝康、何嘉荪、陈兆?、邓绍兴等6人7本专著位列《管理》《通讯》《研究》高被引专业书籍的前10,说明此6人的书籍在档案学领域影响力很大;非专业书籍排名前10的无一相同。详见表5。
表5 高被引图书(前10)
2.5 学位论文、报纸、报告等其他类型文献(中文)。学位论文、报纸、会议集、标准等在参考文献中有372次,占6.98%,详见表2。(1)学位论文。涵盖30所高校,仅被引1次的有18所(60%),高于王文25所(43.1%)高校被引1次的数据;被引5次以上的集中在苏州大学(18),黑龙江大学(7),安徽大学(6),中北大学(5),其中苏州大学与安徽大学在王文统计中亦位列前六[11]。(2)报纸。涉及24份报纸,其中,中国档案报(19)、中国青年报(9)、光明日报(8)、人民日报(8)排名前四,仅被引1次的报纸有15份,占62.5%,与王文61.22%相差无几[12]。(3)会议论文集。54次被引涉及35个会议,其中17个涉及历届档案工作年会,9个属于档案工作文集、文选,9个无法核实到具体会议;被引频次最高的是“曾三档案工作文集”,其次为2010年全国档案工作者年会。(4)标准。排名前2的是GB/T18894-2002《电子文件归档与管理规范》与GB/T20988-2007《信息安全技术――信息系统灾难恢复规范》。其他类型数据甚少,不再赘述。
2.6 网络文献(整体)。《管理》网络文献引文有507篇,占8.93%,篇均数不到0.4,低于《通讯》《研究》的23.34%、24.48%[13],虽所占比例很小,但整体数量上在逐年增加。按照丁敬达的档案学期刊网络引文类型分类[14],《管理》10年间网络引文以静态类网页(244)为主,占48.13%,其他网站类(164)占32.35%,动态类网络(99)最少,占19.52%;整体可访率为41.8%,而动态类网络可访率最低仅为21.21%,说明动态类网络稳定性和持久性较差,作者在引用时要更加审慎[15]。从网络引文域名来看,《管理》引文集中分布在.com(168)、.gov(139)、.org(34)、.edu(32)、.net(31)中,占79.68%,与丁敬达统计的2002年~2011年《通讯》《研究》的数据一致[16]。
2.7 译文、外文文献(整体)。在171次引用中,图书引用 121次,涵盖50本,只被引1次的有36本,最高被引的为谢伦伯格的《现代档案:原则与技术》,高达52次;期刊35篇,仅被引1次的有13篇,高被引前3的均为(加)特里?库克
表6 网络文献引用年度变化表
的文章,即:“铭记未来――档案在建构集体记忆中的作用”“档案学与后现代主义:旧意新解”“电子文件与纸质文件观念:后保管及后现代主义社会里信息与档案管理中面临的一场革命”,与王文统计一致。
表7 译文类型分布
外文被引共176次,表8可见。整体上外文引用呈上升态势,平均篇引用为0.07次,低于《通讯》《研究》的最低值0.1[17]。引用主要集中在网络文献(88)和期刊(43)上,说明作者对外文的获取主要依靠网络渠道。其中,43次期刊被引中涉及27本期刊,高被引外文期刊与王文统计相同的有《Archival Science》《The American Archivist》《Government Information Quarterly》[18]。
表8 外文引用年度变化表
3 结论与探讨
3.1 加强参考文献著录规范性。参考文献作为一种引证凭据和对他人成果尊重的表达,其著录规范性可在一定程度上反映作者的学术研究水平。5679次引用中存在“四缺”,即:缺作者(561次)、缺标题(178次)、缺来源(124次)、缺时间(250次);“五错”,即:作者名字错,如“刘东斌”标成“刘斌东”,类型错,如“N”标成“J”,文献标志码与期刊位置放错,出版时间标错,刊名写错;“两不规范”,即:多名作者间的标注符号用“、”“,”不一,文献标志码“M”“C”“G”混用。
前言:目前在热力汽轮发电机中广泛应用冗余技术,其特点是自控系统安全可靠,便于集中管理,本文重点从几个方面介绍汽轮发电机自控设备中冗余技术的安全措施:
1.冗余的控制系统配置
目前莱钢煤气-蒸汽联合循环发电工程自控系统采用ABB公司的AC800FR控制系统,过程站采用冗余的PM803总线控制器和分布式S800I/O,两个配置完全一样的AC800控制器可实现控制器1:1冗余,主备控制器之间可无扰动切换。每个控制器上都插有两个Ethernet网卡,第一个网卡用于连接系统网络(diginets),而第二个网卡彼此互连以形成专门的冗余通讯链接(diginetR),确保主备控制器之间的冗余信息同步。一旦主控制器故障,备用控制器能迅速无扰的从主控制器中断点接替工作。
现场过程控制器AC800F、操作员站OS及工程师站ES之间的数据通讯由系统网络(diginets)来完成,采用标准的TCP/IP协议、RJ45通讯传输介质和网络拓扑布局,控制器上的第一个Etherent网卡提供控制器与系统网络(diginets)的通讯接口。工程师站上组态好的用户控制程序由diginets和第一个网卡下载至控制器的RAM中,Ethernet网卡的电池卡槽上装有RAM后备电池,可在控制器掉电时保持RAM中的用户控制程序实现上层工业以态网络通讯和下层Profibus现场总线的冗于,保障通讯数据传送的稳定安全性。
冗余的CPU过程站处理器,保证数据的正常采集、处理。冗余的网络通讯技术,信息数据得以畅通无阻。冗余的监控平台就象运行人员的两只眼睛,监控设备工况,使运行人员在第一时间内得到信息资料,及时处理故障,保障设备安全运行。
见图1
图1 系统网络图
2.可靠的并联式不间断的冗余供电模式
电源作为设备的动力来源,是设备关键性因素。突发性系统供电中断将会直接导致计算机随机存储器中数据丢失,设备停机,造成无法挽回的损失。控制系统中引入不间断电源UPS,外来两段母线市电先经过UPS,再分路供给DCS系统及仪表器件。一方面可对输入电源起到稳压作用,另一方面当市电故障停电时UPS可在小于5ms时间间隔内利用蓄电池逆变自动切换至由UPS供电,根据所带负荷及UPS容量大小设计要求UPS至少能够提供半小时时间。市电恢复正常后,UPS自动切换市电供电模式,从而保障自动控制系统电源始终连续与稳定,彻底解决因电网波动或突发性失电损坏自控设备,影响设备的正常运行,造成无法挽回的损失。
两台不间断工装UPS电源,正常运行时同时工作,共同分担负荷。当其中任意一台故障时,另一台自动切换至主机状态,全带负荷。并联UPS的软件和硬件完全一致,其控制电缆形成闭环连接,保证自动控制系统稳定、持续的供电电源。
3.关键停机仪表设备参数采用模拟和数字信号相结合的冗余思路
汽轮发电机油压力低低联锁停机参数灵活运用,保护机组工况安全运行。论文格式。论文格式。论文格式。油压是否正常,作为汽机联锁停机的信号,采用了在油进汽轮机轴承末端管道上安装了油压检测压力开关,其设定值均为30KPa,用于采集开关信号,优点抗干扰能力强,同一位置安装智能变送器提供模拟信号,优点精度高显示方便。二者在DCS系统中进行与逻辑关系,再通延时1秒钟判断,若二者同时低于设定值30KPa,证实油管路油压低,则保护机组停机,有效的消除了外界磁场干扰信号源的突发性。见图2:
图2逻辑图
汽轮发电机轴承油温度采用外装双质热电阻,两模拟信号同时采集去DCS系统,并判断温度可能存在的误差,逻辑判断再发出停机指令。更有推力瓦温度选用内藏式热电阻,每个瓦块上安装四个相同热电阻信号采集,根据工艺要求灵活运用或四选二、或四选三,并进行温度断路或开路逻辑判断发出停机指令,大大提高了机组连续安全生产。
TSI轴系监测装置是一种面向汽轮发电机组的多通道监视保护系统,主要监视转子和汽缸的机械运行参数,如轴振动、轴向位移、胀差、转速等,输出的模拟信号至DCS系统显示、处理报警,输出的接点信号可用于停机保护。目前,应用最广泛,技术成熟的美国本特利公司生产的3500系列大型旋转机械监测装置。其重要的联锁停机信号采用双传感器进行数据采集,内部冗于判断数字量输出去DCS系统并在程序中判断,延时控制联锁停机,有效的消除了误信号造成不必要的停机。
结论:生产过程中冗余技术安全可靠、灵活多样的控制思
参考文献:1、《汽轮机设备运行》北京:中国电力出版社,1997
RTK(Real Time Kinematics)是一种基于载波相位观测值的实时动态定位技术,它能够实时地提供测站点在指定坐标系中的三维定位结果,并达到厘米级精度。论文格式,CORS。自20世纪90年代初,RTK技术一经问世,就以其高精度、高效率的优点,极大地拓展了GPS的使用空间,被广泛应用于控制测量、地形地籍测量、工程测量等领域。论文格式,CORS。
在RTK作业模式下,基准站通过无线电数据链将其观测值和测站坐标信息一起传送给流动站。流动站不仅接收来自基准站的载波相位信息,还要接收来自于GPS卫星的载波相位信息,并组成相位差分观测值进行实时定位。目前生产中常用的RTK作业模式由电台模式、GPRS模式和CORS模式,下面就这三种常用作业模式的原理和优缺点加以浅析。
1、常规(电台)模式1.1、系统组成及原理常规RTK系统主要由一个参考站(基准站)、若干个流动站及数据通讯系统(电台)组成。在常规RTK作业模式下,一个临时建立的基准站对所有可见的GPS卫星进行连续观测,并通过数据通讯系统将其观测值和测站坐标信息直接传送给流动站,流动站采集GPS观测数据的同时,通过数据通讯系统接收来自基准站的信息,并组成差分观测值进行实时处理,得到厘米级定位结果。
1.2、工作流程1)、基准站获得用户输入的测站坐标信息,采集GPS观测数据,并将二者通过数据链直接向流动站发送。
2)、流动站采集GPS观测数据,同时接收基准站发送的信息。
3)、流动站组成差分观测值进行实时处理,得到厘米级定位结果。
1.3、作业方式常规RTK作业时利用2台以上GPS接收机同时接收卫星信号,其中一台安置在视野开阔、已知坐标且点位精度较高的控制点上作为基准站,另外的GPS接收机用来测定未知点的坐标(流动站)。基准站将GPS观测值和设站点的坐标信息通过数据通讯链传送给流动站,流动站根据所接收的信息和本身所采集的观测数据进行实时数据处理得到未知点的坐标。
1.4、作业优缺点相比传统测量技术,常规RTK技术存在以下优点:
1)、观测时间短,有效地提高了工作效率,缩短野外作业时间,大大减少了劳动强度。论文格式,CORS。
2)、定位精度高。只要满足RTK的基本工作条件,在一定的作业半径范围内(一般为8km),RTK的平面精度和高程精度都能达到厘米级,这是普通测量方法很难达到的精度。
3)、全天候作业。RTK测量不要求基准站、移动站间光学通视,只要求满足“电磁波”通视,因此和传统测量相比,RTK测量受通视条件、能见度、气候、季节等因素的影响和限制小,在传统测量看来难于开展作业的地区,只要能满足RTK的基本工作条件,它也能进行快速高精度定位,有利于按时、高效地完成外业测量工作。
4)、RTK测量自动化、集成化程度高,数据处理能力强。RTK可进行多种内、外业测量工作。移动站利用自带软件,无需人工干预便可自动实现多种测绘功能,减少了辅助测量工作和人为误差,保证了作业精度。但常规RTK技术本身也存在一定的局限性,使得其在应用中受到限制,主要表现为:
1)、用户需要架设本地的参考站;
2)、误差随距离增长,可靠性和可行性随距离加大而降低;
3)、误差增长使流动站和参考站距离受到限制。
4)、常规RTK数据通讯通常采用无线电技术(常规电台),流动站和参考站距离受到基准站电台天线高低及障碍物影响限制较大。
2、GPRS模式2.1、工作原理及方式GPRS模式的系统组成、原理及工作方式和常规RTK类似,只是数据通讯方式的不同,这种作业方式使用GSM、GPRS/CDMA模块或带串口线的手机(具备蓝牙功能的GPS主机可直接使用蓝牙手机),参考站信号以GSM或GPRS/CDMA的方式通过移动通讯的发射基站实时播发,流动站以相应方式接收差分数据。
作业时通过GPS生产厂商或服务商提供用户的服务器IP地址及端口号登陆,基站启动后数据会自动通过服务器转发,移动站与其绑定即可获得基站数据。论文格式,CORS。
2.2、作业优缺点相比常规电台通讯,由于减少了常规电台及相关设备,故仪器配置简单,携带方便,减轻了野外作业的劳动强度,且作业距离有较大改观,特别是在城区,建筑物严重影响常规电台作业距离,而GSM或GPRS/CDMA是借助于移动通讯的发射基站,能保证有手机信号的地方均能接收到来自基站的差分信息,测量范围更加广泛。此外,基准站位置的选择更加不受限制,无需架设在高点。但采用GSM或GPRS/CDMA通讯的稳定性较差,容易受一些外部电磁信号干扰,作业范围取决于移动通讯的网络覆盖度。一般来说,因地理区域不同稳定性差异很大,经济发达地区信号稳定较好,行政区域交界处移动通讯网际切换频繁而导致稳定性较差。对于需持续采集点位、稳定性要求较高的作业如水下地形测量定位,受影响较大。采用GSM或GPRS/CDMA通讯还会产生费用,尤其是以GSM通讯,按照移动通话的标准收费,跨区域作业时还存在漫游费。
3、CORS(网络RTK)模式3.1、CORS系统组成及原理为了解决常规RTK技术存在的缺陷,实现大区域范围内厘米级、精度均匀的实时动态定位,网络RTK技术应运而生。网络RTK也称多基准站RTK,是近年来在常规RTK、计算机技术、通讯网络技术的基础上发展起来的一种实时动态定位新技术。论文格式,CORS。它由基准站网、数据处理中心、数据通讯链路和用户部分组成。论文格式,CORS。
3.2、作业方式采用CORS模式的作业方式非常简单,只需一台有GPRS模块(或具有WAP上网功能的蓝牙手机)的流动站主机、一个控制手簿、一根对中杆,登陆当地的CORS系统就可以作业了。为此要做以下准备:
1)、从当地CORS系统管理部门获取IP地址、端口号、源列表、用户名和密码等信息;
2)、办理一张手机卡,并开通GPRS net 流量,可以采用包月的方式,一般两小时的GPRS 流量为一兆,可以根据每月的作业时间计算总流量,包月套餐。
3.3、CORS系统优缺点CORS系统彻底改变了传统RTK测量作业方式,其主要优势体现在:
1)、改进了初始化时间、扩大了有效工作的范围;
2)、采用连续基站,用户随时可以观测,使用方便,提高了工作效率;
3)、采用了多个参考站的联合数据,可以有效地消除系统误差和周跳,大大提高了可靠性;
4)、用户不需架设参考站,真正实现单机作业,提高了仪器使用效率;
5)、使用固定可靠的数据链通讯方式,减少了噪声干扰;
6)、提供远程INTERNET服务,实现了数据的共享;
7)、扩大了GPS在动态领域的应用范围,更有利于车辆、飞机和船舶的精密导航。
CORS模式除了具有GPRS模式的缺点外,还有以下不利之处:
1)、由于目前各种方法都不是十分成熟,技术上还没有统一的国际标准或行业标准;
2)、系统的首期投入较大,需要较多的启动资金,而且日常维护费用大。