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測控與傳感論文范文6篇
測控與傳感論文范文 第一篇
1基于組件的軟件復用技術
目前制定實現規范并比較適用于復用的組件模型有CORBA/ORB、COM/ActiveX、JavaBean以及.NET等。通過對以上組件模型的研究與對比,本系統選定.NET中的WindowsForms作為本實時測控軟件的組件模型,使用.NETFramework的公共語言運行時,組件都建立在一個共同的底層基礎上,不再定義使用復雜的管道接口,對象可以直接交互訪問,有利于組件的自由配置,同時,利用.NET技術的分層結構特點,采用“搭積本”的方式生產軟件,大大提高軟件開發效率。
2基于組件技術的實時測控軟件開發
軟件架構設計
在組件技術中,一個組件就是一個接口集,它通過接口對功能進行封裝。因此,對于同一個應用程序架構,只要其使用的接口集合不變,即可通過更換支持同樣接口集的組件來獲得不同應用,也可重復利用同一個組件或對組件進行二次開發。而基于組件建立的軟件架構和應用開發,其最大優點在于可以復用的應用結構和軟件單元。實時測控軟件主要是對實時測控數據的處理、評估和顯示,而測控數據主要包括光測、雷測、遙測及GPS測量等類型,其處理過程通常包括數據采集、數據解析、數據處理和結果評估等四個部分,針對以上4種數據類型,在基于組件技術思想下,其處理架構可統一進行設計,如圖1所示。針對靶場測控系統中光測、雷測、遙測及GPS測量等數據處理應用,通過將數據采集組件、數據解析組件、數據處理組件、結果評估組件替換成相應功能的組件,即可實現在保持軟件架構不變的前提下開發出不同的應用系統。
基于組件技術的軟件升級維護
組件接口是對某一功能的一套抽象描述,具有封裝性,它通過接口與其功能實現分離開了,并以接口作為客戶與組件(或組件之間)交互的唯一方式,因此,只要保持接口不變,就可以將系統中的組件用新的組件替換,以隨時進行系統升級維護。下面以實時測控數據處理軟件中的雷測數據處理應用為例,其軟件的架構如圖2所示。當需要對系統進行升級維護時,在軟件架構完全保持不變的前提下,對具體的組件進行替換,只要保持接口不變,程序無需重新編譯鏈接,系統即可通過使用更新后組件中的新接口來獲得新特性,從而實現系統的升級維護。
利用組件復用技術實現軟件功能擴展
組件復用是利用已有組件創建新組件,即通過第三方產品來構建自己產品。組件復用是通過包容和聚合來實現的,包容時外部組件包含內部組件的接口,它由外部組件接收此調用請求再交由內部組件來處理,聚合時外部組件直接調用內部組件的接口,它讓內部組件直接處理該調用請求。在C++語言,通過在外部組件中增加內部組件接口,并把調用請求轉發給內部組件即可實現包容,對于聚合,在內部組件中維護一個外部組件接口指針(如m_pUnknownOuter),通過委托機制,讓內部組件接口提出的查詢接口請求由一個委托接口轉發至外部組件,再由外部組件接口查詢內部組件。這樣就可以實現一致的訪問,即不管是通過外部組件的接口,還是內部組件的接口,都可以查詢到內外組件所支持的接口集合。在實際應用中,軟件開發不僅有大量的、功能強大的商業化組件可以使用,而且有應用廣泛的、成熟的靶場測控系統專用組件可以使用,如組件化的數據接收、量綱復用、坐標轉換、濾波平滑、精度評估等功能模塊。因此,利用好組件復用技術可以有效擴展靶場測控數據處理系統的軟件功能,對于靶場測控系統建設具有重要的現實意義。
3結束語
基于組件技術的實時測控數據處理軟件開發可以大大提高軟件開發效率,大幅度降低系統的開發費用,有效解決靶場測控數據種類多、規模大、復雜性高的難題,為靶場測控手段的不斷發展提供了技術支持。
測控與傳感論文范文 第二篇
1測控系統設計分析
1.1試驗臺結構設計
測試系統的作用是控制機械部件進行運作,其中,驅動部件帶動試驗臺面部件,使其能夠在床身上進行往復的運動;加載部件能夠對被測導軌進行正確的加載,并且可以調節力的大小,從而使試驗裝置進行模擬加載跑合試驗;并對相關壽命試驗參數進行監測和采集。這些功能的實現需要搭建完善的測控硬件系統,并且根據所需要實現的功能,編制完善的試驗控制軟件、測試軟件、數據分析軟件等,使試驗臺能夠按照預計的方案進行試驗,并能夠獲得導軌副相關參數如:型號、載荷、震動等相對工作時間的變化曲線。本試驗臺主要由測控系統、加載力控制系統、驅動電機控制系統及數據采集系統組成。
1.2加載力控制系統
1.2.1試驗的加載力分析
我國目前的壽命試驗臺可以進行單條導軌的試驗,然而加載力不能變化,加載方式單一,不能提供高加載。為了提高試驗效率,試驗臺面上表面設置相互平行的三條被測導軌副轉接板,每條被測導軌副轉接板上均設置一條被測導軌副,被測導軌副轉接板可以根據被測導軌副型號的不同進行更換,保證了試驗裝置的通用性,因此需要三組加載力裝置分別對三條被測導軌進行加載,實現被測導軌可以分別加載或是同時加載;由于工作時,導軌所承受的載荷是變化的,因此加載力的調節范圍需要較大,并且現在廠家所使用的導軌最大承載可達到30t,根據以上要求,選擇液壓加載的方式,液壓加載可以提供高壓力(30t),并且其傳動平穩,可以實現自動過載保護,具有使用壽命長、體積小、重量輕等優點,滿足本試驗臺的需求。因此加載部件主要由龍門和三個液壓缸組成,三個液壓缸并排安裝在龍門頂部,可分別對三條被測導軌副進行加載,并且可以根據實際加載要求更換不同上下加載工裝。
1.2.2加載力控制系統設計
液壓缸加載的控制分為加載動作的控制和加載力大小的控制。加載動作即為液壓缸的伸出和縮回,可以通過三位四通電磁換向閥來控制;加載力的大小通過減壓閥來控制。根據試驗要求,現設計加載力控制的液動原理圖,當液壓站本身通路正常時,三個減壓閥8接收到AO電壓信號后,輸出相應的壓力,壓力變送器可以監測減壓閥輸出壓力的大小,換向閥10接收到減壓閥給的壓力信號后,可以給油缸11相應的液壓力,換向閥的左右電磁鐵的通斷,可以控制油缸流量進入的方向,從而控制油缸的伸出和縮回動作,蓄能器7的作用是保壓,可以避免電機長期連續工作。減壓閥的控制信號AO要求可以通過程序提供0~10V的電壓信號,工控機給輸出卡信號,使板卡輸出相應的模擬電壓信號給減壓閥,經分析PCI-1720是一款具有4路模擬量輸出口的輸出卡,可以提供0~10V范圍的電壓,滿足試驗需求。結合所選板卡及試驗要求,設計加載力大小控制接線,工控機控制采集卡PCI-1720輸出0~10V的電壓信號,板卡VO口輸出的電壓信號發送給相應的減壓閥,減壓閥為液壓缸的運動提供壓力。電磁閥的控制信號DO要求所選的控制板卡可以給出六位的數字信號,每兩位高低信號控制一個電磁閥,,當電磁閥右電磁鐵為高信號,左電磁鐵為低信號時,油缸的活塞向下運動,實現伸出動作;當電磁閥左電磁鐵為高信號,右電磁鐵為低信號時,油缸的活塞向上運動,實現縮回動作。經分析PCI-7260可以提供8通道大功率繼電器輸出,并且可以單獨控制,滿足試驗需求。結合所選板卡及試驗要求,設計電磁閥的控制接線,工控機控制板卡PCI-7260的NO和COM口向電磁閥發送數字信號,六個DO口分別控制三個液壓缸的伸出與縮回動作。由于電磁閥里有磁鐵線圈,當斷電時,它會產生電感電流,其中與電磁閥并聯的二極管就是為了釋放這些電感電流,防止這些電流加在板卡的端口,影響板卡的性能。
1.3驅動電機控制系統
1.3.1電機控制的分析
,本試驗臺的運動通過在試驗臺面的一側安裝齒條,齒條與驅動部件中的齒輪嚙合,在驅動部件的帶動下實現試驗臺面部件往復運動的功能。驅動部件主要是由電機與減速器組成,電機的轉速及其正反轉一般是由變頻器[9]控制的,變頻器根據工控機輸入的電壓量,來控制電機的轉速,從而控制試驗臺面的移動速度,并且變頻器通過接受相應的數字信號可以控制電機的啟動和停止;電機要實現正反轉控制,將其電源的相序中任意兩相對調即可,當試驗臺面運動到最大試驗位置時,變頻器會接收到相應的數字信號,并且可以輸出信號給電機來改變轉向。同時,由于電機的控制程序有出錯的可能,使電機不能正常的正反轉,所以還要設計一個急停開關,可以通過人工控制使機床瞬停。
1.3.2電機控制系統設計
變頻器接收到的電壓量和數字信號都可以由工控機的板卡提供,電機的啟動、停止和正反轉要求所選的控制板卡可以給出三位的數字信號,并可單獨控制,經分析PCI-1716可以提供16位數字量輸入/輸出通道,并且可以提供0~10V的模擬輸出,由于變頻器輸出的電流量比較高,但是板卡輸出的的較小電流信號,因此選用繼電器用于電機的控制系統中,起到電控開關的作用,根據所選板卡、電器元件及試驗要求,設計使用五個繼電器分別控制電機的停止、啟動和正/反轉信號開關以及正向到位和反向到位開關,當繼電器的輸入端接受到板卡PCI-1716相應DO口發出的數字信號后,繼電器便處于接通狀態,變頻器的端口接受到信號后,在輸出信號控制電機的電機的停止、啟動和正/反轉;正向到位和反向到位信號時要通過光電開關控制的,光電開關安裝在試驗臺面試驗范圍的最遠端,試驗臺面運動到最大試驗距離時,會遮擋光電開關,光電開關給PCI-1716相應DI口的發出信號,通過工控機中所編程序控制反饋給電機正反轉開關,改變電機的轉向,從而實現試驗臺面的往復運動。正極限和反極限開關是由兩個限位開關實現的,兩個限位開關安裝在試驗臺運動的最遠端,串聯接在變頻器的急停端口處,一旦試驗臺接觸或是人工觸碰到任意限位開關,試驗臺都會當即停止,防止試驗臺沖出床身,造成事故。
1.4數據采集系統
1.4.1數據采集分析
試驗臺往復運行時,被測導軌的振動狀態可以體現導軌的使用壽命狀況,通過監測振動量相對工作時間的變化曲線,可以分析導軌的磨損狀況;同時,加載力也要實時監測,確保被測導軌所承受的載荷是按預設的大小施加的;,由于液壓系統中的油缸及油路管道對于減壓閥輸出的壓強有損耗,所以減壓閥的輸出壓強也需要進行監測。
1.4.2數據采集系統設計
振動量、加載力及液壓力的采集都可以通過板卡采集,并傳送給工控機中顯示出來,經分析PCI-1716可以提供16路單端模擬量輸入,滿足試驗需求,傳感器將采集的信號傳送到板卡的AI口,板卡將接收到信號傳送給工控機,工控機將信號的變化曲線顯示在電腦界面上,實現了實時監控被測導軌參數的目的。試驗臺進行壽命試驗時,工控機通過輸出卡PCI1716給變頻器信號,變頻器控制驅動電機的轉速,使試驗臺按預計的速度運行,當試驗臺接觸到光電開關時,光電開關給變頻器信號,實現試驗臺的正反轉,當試驗臺運行超過設計范圍時,限位開關起到急停作用,工控機還可以通過控制采集卡的數字輸出,來控制泵的使用,對被測導軌進行;試驗臺正常運行時,需要對被測導軌進行加載,PCI1720輸出卡給減壓閥相應的電壓信號,使液壓缸輸出預計的壓力,電磁閥接受PCI7260輸出卡的數字信號,來控制液壓缸的動作,液壓力計記錄液壓缸的內部輸出壓強,力傳感器監控被測導軌所受的加載力,幫助液壓缸提供符合試驗要求的加載力;試驗臺正常加載運行時,振動傳感器不斷的將采集到的三條導軌的機械振動量轉化成電信號,電信號通過調理儀的分析轉化,傳送給采集卡PCI1716,從而可以在工控機的記錄儀里觀測到振動的變化曲線,記錄試驗臺不同運行速度和不同加載力情況下的被測導軌振動變化曲線,從而來分析導軌的壽命。
2控制系統軟件設計
根據試驗的需求,系統的軟件設計包括試驗控制軟件、測試軟件、數據分析軟件,針對本試驗臺所要實現的功能,控制軟件主要是電機的控制、液壓缸的加載及泵的控制,測試軟件主要是液壓缸壓強、被測導軌加載力及振動變化曲線的監測,數據分析軟件的功能主要是對于試驗數據的分析、記錄、調用及輸出打印等。
2.1系統主程序流程圖
系統主程序流程圖,試驗開始時,首先要確定被測滾動直線導軌副的型號和加載力大小及其試驗環境,數據處理軟件記錄這些參數的設置,接著把被測件安裝在被測導軌副轉接板上,通過按鍵控制開啟系統,為試驗的進行做準備;接下來,啟動加載液壓缸對被測導軌副進行加載(先空轉,然后逐步加載),通過控制伺服閥以及壓力傳感器的監測將載荷加至指定值,并保持載荷不變,來模擬導軌實際工況;然后,啟動振動傳感器,在線監測振動量的變化情況,啟動電機控制系統,使工作臺面按試驗計劃往復運作。在測試軟件里,可以對振動量實時監測顯示,試驗者通過觀察振動變化曲線來分析導軌使用壽命的狀況。當變化曲線有異樣時,需要觀測被測導軌是否有點蝕,如果有的話,并且導軌的行程沒有達到額定值,說明此產品不合格,數據處理軟件記錄下此不合格導軌的信息;若被測導軌沒有發生點蝕現象并且行程達到額定值,則說明導軌的壽命合格,數據處理軟件同樣也記錄下此合格導軌的信息,如此完成導軌的壽命試驗。
2.2試驗臺程序主界面
程序的主界面是利用VisualBasic6.0編寫的,程序的主界面,界面上包含了參數的設置、壽命試驗的實施、加載力及振動的監測、板卡及電機的測試和被測導軌數據的分析,數據存儲、數據查詢及數據的輸出報表等功能。
2.3壽命試驗程序界面
壽命試驗運行的程序界面,可以控制試驗臺往復運行以及加載力的控制。
2.4參數監測界面
,可以實時觀測加載力的變化,振動變化曲線是通過iocomp控件來繪制的,縱坐標為板卡所收集到的傳感器測得的信號。
2.5數據處理軟件
本測控系統的數據處理軟件是采用VisualBasic6.0編寫,并結合Access數據庫設計了導軌副壽命測量信息數據庫、人員及測量標準數據庫以及數據庫管理軟件,用于保存導軌副參數信息,壽命測量原始數據,分析數據結果等,能夠很好地滿足工廠的實際生產測量需要。
3試驗臺設計成果
為滾動直線導軌壽命試驗臺實物圖,在已經設計好的試驗臺機械結構的基礎上,運用上文所分析設計的測控系統,試驗臺面已經可以模擬工況的往復運行,并且液壓加載系統可以為三根被測導軌提供0~30t的加載力,在加載力為30t時,試驗臺面可以最高速度正常運行,振動傳感器所收集到的信號可以在參數監測界面進行監測,同時試驗數據通過數據處理軟件保存在數據庫中,隨時可以被調用分析。
4結束語
本文針對滾動直線導軌副試驗臺所需實現的功能問題,對其測控系統進行了研究。結合滾動直線導軌副壽命試驗裝置,提出了試驗臺測控系統的設計方案,用以實現模擬被測導軌在工況下的運行、導軌的加載以及參數的監測功能。本文提出的滾動直線導軌副試驗臺測控系統的設計方案,可為滾動直線導軌副試驗臺的研制提供參考,有助于提高國產滾動直線導軌副的性能。為滾動直線導軌副壽命參數的分析提供了試驗基礎。
測控與傳感論文范文 第三篇
一、測控技術與儀器專業認證的現狀
1997年,教育部進行高等院校本科專業調整,將原來的10個儀器儀表類本科專業調整為一個集光、機、電、算為一體的寬口徑、電類專業,即測控技術與儀器專業。[1]截止到2014年,全國共有300所左右高等院校開設測控技術與儀器專業。由于歷史原因,各高校的專業基礎和行業背景存在較大差異,測控技術與儀器專業通常隸屬于電氣工程學院、機械工程學院、儀器科學學院、光電工程學院等單位。這給測控技術與儀器專業認證標準的制定帶來了不少困難和問題。2013年8月和2014年8月,教育部儀器學科教育指導委員會暨教學研討會分別在上海和西安召開,會上專家們對中國工程教育認證協會的通用標準進行了詳細解讀,并對照通用標準,制定了適合于測控技術與儀器專業特殊背景的專業標準。2014年8月,教學指導委員會主任、天津大學曾周末教授做了題為《把握認證理念,推進專業教學改革》的報告,教學指導委員會委員、重慶大學王代華教授做了題為《儀器類專業認證標準解讀》的報告,這兩個報告從認證專家角度介紹了工程教育專業認證的意義和認證準備工作的要點。目前,已有少數高校通過了測控技術與儀器專業認證,如天津大學、合肥工業大學等;有很多高校已提交了認證申請,正在積極準備參與專業認證,如桂林電子科技大學、西安理工大學等。越來越多的高校認識到專業認證的重要性和緊迫性,以專業認證為契機,持續穩步發展專業建設,提高人才培養質量和水平,增強畢業生的就業競爭力成為各高校專業負責人的共識。
二、省屬高校測控技術與儀器專業培養模式探索與思考
針對目前國際、國內經濟環境、工程教育的現狀和發展趨勢,在國際工程教育專業認證背景下,省屬高等院校測控技術與儀器專業人才培養模式應做出怎樣的改變和探索?這是各個省屬高等院校面臨的亟須解決的一個難題。下面以西華大學為例,結合我校實際情況,對國際工程教育專業認證背景下,測控技術與儀器專業本科人才培養模式的幾點思考進行簡要分析。
(一)西華大學測控技術與儀器專業概況西華大學是四川省省屬重點大學,我校的測控技術與儀器專業隸屬于電氣信息學院,是在整合已有的電氣工程與自動化、信息工程、自動化等專業建設的基礎上申報的新專業,于2002年成立,以電子類測控為主。其主要專業方向為測控技術和智能儀器,具體領域為工業化信息領域的檢測與控制技術等。經過10多年的建設,截止到2014年,已畢業本科學生近700人,在校生400余人,省內生源和省外生源比例約為8:2。
(二)西華大學測控技術與儀器專業發展現狀近年來,全國開設測控技術與儀器專業的高等院校越來越多,畢業生就業競爭壓力日益增加。如何基于學校地域、師資隊伍、生源質量等具體情況制定合理的培養計劃和方案,如何凝練專業特色及方向顯得日益重要,這也成為我校測控技術與儀器專業面臨的熱點及難點問題。這具體體現在以下幾方面:1.第一志愿報考率偏低,特別是省外第一志愿,多數為調劑生源;2.專業方向和特色還需進一步提煉;3.本科教學實踐基地建設有待加強。
(三)西華大學測控技術與儀器專業本科學生培養模式探索在國際工程教育專業認證的大背景下,基于我校自身的特點,探索出一條合適的測控技術與儀器專業本科學生培養模式顯得尤為重要。針對上述問題,我們認為可以在以下幾個方面進行探索和嘗試。1.積極修訂本科學生培養方案工程教育專業認證對“目標導向”提出了較高要求。社會對教育的需求和社會環境在不斷變化,本科學生培養方案也必須發生相應變化,必須將學生的要求及其培養目標放在重要的位置,用培養目標和方案來引導學生。應在現有專業課程體系的基礎上,本著系統性、主體性、先進性、特色性的原則,進一步優化課程體系,修訂培養方案。修訂時務必具體、明確、可量化,每一門課程的開設都必須完成一個或幾個培養目標,任課教師也必須承擔相應的培養責任。2.凝練專業特色,突出學校辦學的自主性工程教育專業認證是鼓勵學校辦學自主性的,它鼓勵各高等院校根據自身特色和優勢,結合所在區域經濟社會地位及人才培養方案,制定培養目標,體現特色。[4]合理有效地解決這個問題,可增強畢業生的動手能力、創造能力、就業競爭力等。與此同時,這對增強該專業在省內、外的聲譽也有較大好處,有利于提高第一志愿報考率和生源質量。3.突出實踐教學的重要性,積極拓展實習基地建設工程教育專業認證重視培養學生的動手能力和對工業企業的適應能力,這就要求我們在制定培養目標和計劃時,必須將實踐性環節放在十分重要的位置。[5]雖然目前培養計劃里有很多實踐環節,但大多缺乏過程監管,落實不到位,效果不明顯。因學校經費投入有限,我校本科教學實踐基地的建設一直滯后,每年都在換公司或企業,沒有長期穩定的實習基地。在制定實踐性環節培養計劃過程中,應盡可能地參考用人單位的意見,并定期跟蹤社會需求變化情況,積極拓展實習基地的建設。4.增強學生創新能力的培養工程教育認證重視創新能力的培養。培養創新能力主要有以下幾個途徑:(1)在制定培養計劃時,預留2-3學分作為創新學分,鼓勵學生積極參與各種創新競賽;(2)將本科生實驗室免費、長期開放,鼓勵學生長期泡在實驗室,自主動手設計一些小實驗,完成一些小制作,不能僅滿足于課堂上簡單的驗證性實驗;(3)將部分優秀本科生帶入碩士生導師的團隊,接觸本領域的前沿技術和方法,增長其見識,培養其思維。5.突出學生的主體地位,變自我評價為社會評價工程教育認證突出以學生為中心,把絕大多數學生真正學到什么作為衡量人才質量的評價標準。只有每個學生都很好地滿足本校本專業的培養目標,才符合工程教育認證的要求。對人才培養目標的評價應以社會評價為主,主要體現在畢業生到工作單位后的適應度,及用人單位對畢業生的滿意度。同時定期回訪,持續改進,而不是像以前那樣單純追求就業率,部分學生就業單位跟所學專業毫無關系,且實行“一錘子買賣”,畢業后就跟學校無關。這就要求我們建立定期的回訪機制,不斷完善培養計劃,從而獲得較高的社會評價。
三、結論
測控技術與儀器專業的工程教育認證已拉開帷幕,各高校都在積極認真準備,爭取通過專業認證。在國際工程教育認證背景下,省屬高校應該如何做?筆者認為一個動態的反饋和改進體系非常重要,要對培養目標、培養內容、畢業要求和教學活動實施等環節實施持續有效的監管、反饋和改進。專業認證不是目的,而是一種促進和激勵手段,省屬高校更應以專業認證為契機,提升本科教育質量和水平,爭取建立有鮮明特色的測控技術與儀器專業人才培養模式。
測控與傳感論文范文 第四篇
摘要:本研究主要采用問卷調查法,通過自編問卷對遼寧省大連、丹東、沈陽等地的112名中小學校長職業道德現狀進行調查,以分析和諧社會背景下中小學校長職業道德的和諧狀況。分析調查結果發現,當前中小學校長由于受自身因素和社會因素的影響,存在職業道德失范現象,本研究對此提出一些相應控制對策:完善道德制度建設;加強校長道德自律;推進教育體制變革;改善社會道德風尚。
關鍵詞:中小學校長;職業道德;和諧社會
近年來,隨著社會變革的不斷深入和由此帶來的社會矛盾的日益加深,構建和諧社會被日漸提上日程,并受到社會各界的廣泛關注和高度重視。一個社會是否和諧,很大程度上取決于社會成員的思想道德素質、共同的理想信念和道德規范,可以說道德是衡量社會和諧的價值標尺,也是構建和諧社會的重要精神動力。而職業道德作為道德的一種,它是由經濟基礎決定的特殊的社會意識形態,是通過社會輿論、傳統習俗和內心信念來維系的,對人們職業行為進行善惡評價的原則規范和行為活動的總和。當代社會最需要的是道德領導,學校作為一種重要的社會道德規范化機構,尤其如此。中小學校長在學校管理中處于核心地位,是黨和國家教育方針的直接貫徹者、實施者,其必須德才兼備,憑借自己符合道德規范的工作才能成為學校的核心領導力量。長期以來,中小學校長作為一個獨立性的專業群體,其具有專業性特征的職業道德規范體系的構建并沒有引起廣泛關注,這種明確職業道德引導的缺乏對中小學校長的教育管理活動和應有的社會地位都帶來了不良影響。
基于這樣一種研究現狀和社會大背景,本研究力圖結合和諧社會建設過程中道德建設的應有之義,從新時期中小學校長職業道德現狀出發,分析其存在問題的原因,并提出一些相應的控制對策,以期為中小學校長職業道德建設輸入符合時展的內涵。
一、中小學校長職業道德現狀本研究
采用問卷調查法,通過自編《關于中小學校長職業道德現狀調查問卷》對中小學校長職業道德現狀進行調查研究。在遼寧省大連、丹東、沈陽等地共發放問卷120份,回收有效問卷112份,回收有效率為。問卷分為四個維度,每個維度14道題,共56道題,其中1-14題為道德認知維度,15-28題為道德情感維度,29-42題為道德意志維度,道德行為維度越高代表與實際情況越相符。最后將所得有效數據資料錄入到統計軟件包中進行數據整理與統計。
各個因素的總體分析基金項目:本文為遼寧省教育廳人文社科項目建構和諧社會背景下中小學校長職業道德的研究成果之一。項目批號為:2009GH44。
表1知情意行四因素的平均數與標準差(n=112)根據對樣本全體的調查結果,中小學校長在職業道德認知、道德情感、道德意志、道德行為四方面的平均分都在4-5分之間,略高于4分,四項得分按由高到低依次為:道德情感、道德認知、道德意志、道德行為。這說明:從總體上看,當前中小學校長職業道德較高,但也存在不足之處,問題主要體現在職業道德行為方面。
從總體差異矩陣可以看出,20-35歲與36-49歲兩個年齡段校長的職業道德差異顯著(P=.028),而20-35歲與50歲以上兩個年齡段差異(P=.090)、36-49歲與50歲以上歲兩個年齡段差異(P=.125)則不顯著。
二、中小學校長職業道德失范的原因分析
校長自身因素
道德意識淡薄職業道德不僅僅是外在的行為規范要求,更重要的是道德主體內在的職業道德觀念意識及其所表現出來的職業道德行為品質。行道,有得于心,謂之德,這說明從道德規范到道德意識,再到道德行為品質,道德主體的內化和踐行是提高道德修養不可或缺的必要條件。
受社會大環境的影響,當前部分中小學校長自身職業道德意識較為淡薄,表現為沒有真正認識和體會到職業道德的重要性、不夠重視自身職業道德修養的提高和職業道德行為的內控等,這些職業道德意識的欠缺會直接導致一些職業道德失范現象的出現。可見,缺少將外在的道德規范內化為自身道德信念的意識是職業道德失范的重要原因之一,應該引起中小學校長的高度重視。
不同職齡校長在職業道德意志方面存在差異,其中任職3年以下校長道德意志平均分最高為,任職4-6年校長平均分最低為。新任校長多數對事業抱有一腔熱情,面對職業角色轉變過程中一些工作上的新困難,多數校長能以堅定的意志去克服,較注重自身職業道德修養的提高和強化,而隨著工作中問題的增多,其困惑可能也會隨之增大,從而部分校長也就會出現意志動搖現象,任職4-6的校長可能更注重去基礎教育解決工作中的實際問題,如升學率問題、學校資金問題,自身科研任務問題等等,從而弱化了職業道德中本該堅持的東西,因此,職業道德意識淡薄會成為校長職業道德失范的一個影響因素。
道德觀念偏失校長道德觀念偏失主要指校長的價值觀念、教育觀念與社會主流價值觀、教育觀有失一致,從而造成道德失范行為。隨著社會的不斷進步和教育改革的不斷深入,傳統的教育觀念越來越成為影響職業道德發展的制約因素。應試教育忽視人的主體性和全面發展,勢必造成校長以分取人、只關心學生的學習,不關心其他方面,注重效率忽視公平等職業道德失范現象。據統計報表4:小學校長和中學校長相比,小學校長職業道德行為平均分高于中學校長平均分,且二者差異顯著,此外,小學校長職業道德總體平均分也高于中學校長平均分,且差異顯著。這說明小學校長職業道德行為相對中學校長要好一些,其中傳統教育觀念下的升學率壓力是造成這種現象不可忽視的原因之一,中學校長由于面臨中、高考的升學率壓力,往往較重視成績而忽視了學生其它方面的發展,而小學校長相對較重視培養全面發展的學生,雖然也存在校際之間成績的競爭,但小學更注重總體優勢和特色優勢的比較。
此外,在社會轉型中,任何事物都呈現出變化性和瞬息性,價值觀念亦如此。在新的價值觀念和道德觀念替代舊觀念的過程中,舊觀念的約束性逐漸減弱,新觀念的約束力又不能一時被人們普遍接受而發生效應,這樣就會導致衡量價值觀念的是非標準或優劣尺度模糊不清,導致社會成員感到困惑和迷惘,出現價值觀念多元化現象,因而在職業道德觀念和行為中,難免出現一些混亂、無序和失范狀況。調查顯示,部分中小學校長在校內理財道德、職業交往道德、學術道德方面得分較低,說明現實中存在,權錢交易的腐敗現象,摻雜物質因素的職業交往現象,為追逐地位、聲望而不顧一切的學術造假現象以及在校內資金使用上的鋪張浪費現象等等。在多種價值觀并存的局面下,一些中小學校長追逐功利至上的價值目標,并為達到目的而不擇手段,由此引發其道德觀念與主流價值觀的偏失是造成以上現象不可回避的原因之一。
道德情感淡漠心理學認為:情感是動力系統,樂觀、熱情等積極情感是正動力,抑郁、冷漠等消極情感是負動力。情感是認識轉化為行為的聯接點,也是開啟人的心扉教師職稱的鑰匙。中小學校長是一所學校的領導核心,既是教育者,又是管理者,既要管理校內事務,又要協調同社會不同階層之間的關系,因此工作中不可避免會遇到方方面面的壓力,比如:社會對校長期望值過高;工資待遇偏低;工作負擔太重;學校管理不盡如人意;還有由于教育改革和社會轉型帶來了太多的不確定性,使得比較單純的管理問題變得較為復雜等等。職業壓力的情緒反應是焦慮、恐懼、憤怒、冷漠,而行為上則表現為:逃避、退化、無助、攻擊等。以上職業壓力帶來的校長職業道德情感淡漠往往會導致校長在例行公事時出現職業道德偏頗,如校長在與上下級的交往中有失熱情、平等,對待教職員工工作上的錯誤缺少容人所短的胸懷等。統計報表3-1顯示,在職業道德情感方面,不同年齡段中小學校長存在顯著差異,其中36-49歲校長職業道德情感平均分最高為,50歲以上校長次之,平均分為,20-35歲校長平均分較低為,且與前兩個年齡段差異較大。分析其原因,年輕校長由于從業時間相對較短,經驗不夠豐厚,對職業壓力缺乏有效的自身情感調節,對校長這一職業情感投入相對較少,因此道德情感淡漠是導致職業道德道德失范的主觀因素。
社會因素
外在約束制度的缺陷校長職業道德是社會道德的一種,其存在問題必然有著深刻的社會根源。社會學家普遍認為,在社會轉型過程中必然要經歷體制混變和觀念混變階段。在社會轉型時期,社會的基本控制力量--制度和體制的不完善、不健全,是導致社會道德失范的根本原因。這種社會制度和體制的不健全、不完善,主要表現在兩個方面:一是缺少制度,二是有制度,但不科學、不合理。體制的混變使校長在面臨與解決特定問題時陷入無章可循、有章難依或隨意擇章的境地,結果產生職業道德失范行為。
不良社會風氣的誘惑一個社會制度化程度低,必然導致對外部環境反映的僵化,不能有效地迎接各種面臨的挑戰,不能進行有效的社會整合,并容易為外界勢力所左右。商品經濟使人產生強烈的謀利動力,這種利益驅動雖然在一定程度上是社會進步的動因,但它的過分膨脹卻不可避免地帶來一系列的負面效應,導致道德失范行為的產生。在價值多元化的今天,由于受不良社會風氣的影響,一些校長與不同階層之間的交往較為經常地、普遍地表現為一種經濟交往,情感、友誼的因素有所弱化。具體體現在職業行為上如:上下級之間收受賄賂、人事安排上,校內資金使用上鋪張浪費等等。正如迪爾凱姆指出:社會生活的劇烈變化也自然而然地使欲望迅速高等教育增長。繁榮愈盛,欲望愈烈。就在傳統約束失去權威的同時,可望得到的報酬越厚,刺激越大脫緩野馬般的激情就更加劇了這種無規則的混亂狀況。道德失范正是這種混亂狀態的必然產物。
應試評價機制的牽制目前,雖然國家大力推行素質教育,但是應試教育仍沒有得到根本性扭轉,單純以升學率評價學校和校長功績的現象還較為常見,這一點在中學體現的更為明顯。應試教育形成了重業績,輕品德的評價觀,校長面對校際之間激烈的學業競爭,在學校管理中便會形成片面追求升學率的觀念,改變以培養全面協調發展的人為辦學宗旨這一初衷,最終形成以分取人的學生評價觀。
從統計報表4來看,小學校長職業道德行為平均分高于中學校長平均分,小學校長職業道德總體平均分也高于中學校長平均分,且二者差異顯著。這說明小學校長職業道德總體上較中學校長高一些,受制于應試教育評價機制,小學校長在實際管理活動中更注重學生多方面能力的綜合發展,而中學校長面臨升學率壓力,教育教學管理過程中應試教育的成分更多一些,應試教育評價機制導致中學校長職業道德總體上較小學校長低一些,這在育人、理財、交往等職業道德方面表現得較為明顯。
三、中小學校長職業道德失范的控制對策
完善道德規范建設每個人的道德意志都有其薄弱的一面,尤其是在各種新舊道德觀念并存、是非善惡界限模糊的社會轉型期尤其如此。為強化那些尚不具備足夠道德自覺性的個體在面對外部誘惑時的道德意志,社會需要揭示職業道德所蘊涵的公正、平等等意蘊,建立一整套明確的、穩定的、可操作的校長職業道德規范體系,告訴教育者什么行為是善的或惡的;什么行為是被鼓勵的、允許的或被反對的、禁止的,以協助中小學校長建立明確的道德價值觀和道德價值導向。通過職業道德規范的外在監控,提高中小學校長的道德認識,堅定其道德觀念、道德意志,最終實現從他律走向自律。此外,任何規范都不是完滿無缺的,總是存在著某種先天內在缺陷,同時規范本身也不是萬能的,在社會結構和社會生活激烈變更的時代,需要對道德規范本身加以調整和完善。
加強校長道德自律任何事物的發展都是外因和內因共同作用的結果。中小學校長職業道德的形成既需要外部的職業道德教育和強制性的監督保障機制,更需要校長自身的職業道德內控。因為中小學校長職業道德品質的培養與完善是一個循序漸進的過程,其道德素質的提高,歸根到底要靠自律,即依靠內心信念來約束自己,并逐步實現從他律向自律升華。德國古典哲學家康德是道德自律理論的集大成者,他曾提出道德之第一目的,在養成品格。品格之養成,端在行為悉本諸道德律。美國著名哲學家羅爾斯也提到過:人應當具有自覺不利用制度缺陷的義務,當人們具備了這種自律精神與義務感,那么,制度的缺陷就會在一定程度上得到有效矯正。這些都強調道德自律的重要性。
筆者認為,中小學校長在具體的教育管理過程中實現道德自律應主要從兩方面做起:一方面,中小學校長應自覺提高道德認知水平,自主地、有選擇地學習社會公共道德規范和要求,并將其轉化為自己的道德準則和價值觀念,做到言行一致、表里如一,使自己的道德符合一定的職業道德規范。另一方面中小學校長應自覺實踐職業道德準則,通過反省和檢查自己履行義務與職責的情況,適時地調整自己的道德行為方向。如校長應克服自身無限制的物質欲望、樹立正確的價值觀等。
推進評價機制變革建立科學合理的教育
評價機制是中小學校長職業道德建設的一個重要環節。校長的職業道德一方面受自身的工作、學習、生活狀況影響而出現波動,另一方面受外界壓力的影響也比較大,其中應試教育的評價機制就是中小學校長職業道德失范行為的誘導因素之一。以應試為中心的傳統教育體制,把升學率作為評價學校辦學質量的唯一標準,這種教育評價觀忽視學生德、智、體、美、勞各方面的協調發展,導致教學任務單一化,即讓學生掌握知識越多越好,這會使校長在實際的教育教學管理過程中出現育人單一化、職業交往淡漠化、功利化等職業道德失范行為。因此,必須對由應試教育向素質教育轉換這個大背景中的教育評價體制進行徹底變革,變單一的以成績定功績的校長評價觀為培養全面發展的學生這一教育理念,為校長的教育管理活動設立一個相對寬松的環境,使他們能夠走出過分追求升學率壓力的陰影,相對自由寬松的辦學,這才是從根本上控制校長職業道德失范行為的良方。
優化校園道德環境校長職業道德
作為學校這一特定環境中的觀念形態,必然要受到學校道德氛圍的影響和制約,因此優化校園道德環境是完善校長職業道德的有效途徑。勞倫斯科爾伯格提出的公正團體學校理論就著重強調了道德行動的環境,弗雷德紐曼也提出道德教育的社會行動模式,他把重點放在公民行動上,強調每個公民都有對公共事務施加影響的權利。這些環境影響道德理論指導我們應該積極優化校園道德環境,從根本上為中小學校長職業道德的完善創造一種積極健康的氛圍。
首先,建設有校園特色的先進文化。校園文化是校長職業成長與發展的環境因素,中小學校應該把握和挖掘中國優秀傳統文化蘊含的精神資源,實現傳統文化向現代校園文化的創造性轉化,營造積極向上的人文環境和育人氛圍,充分發揮校園文化在職業道德建設中的導向、凝聚和激勵作用。這樣中小學校長就會在不知不覺中接受學校文化氛圍的滲透,隨之調整自己的行為,改變自己的思想意識和價值觀念,完善自身的職業道德。這一過程可以通過各種途徑,開展形式多樣的活動,引導和啟迪全校師生正確觀察世界,認識社會,選擇人生,確立共同理想和堅定信念。如:通過組織學術科研活動,培養團隊合作和創新精神;通過開展文化藝術活動,提高人文素養;通過民主管理與決策,增強師生使命感、責任感等。
其次,改善學校教職工成長的外部環境。職業道德作為一種一定社會關系下的觀念形態,必然要受到社會環境、社會條件等諸多因素的影響和制約,當前,由于一些本屬于經濟領域的運作方式和法則不適當地運用到學校這個文化知識的領域,致使校園倫理環境受到較大的沖擊。因此,應該利用一切宣傳工具統一思想、正面灌輸、系統教育,堅持廉政建設,消除社會生活中的各種腐敗現象,此外,還應當在全社會進一步形成一種尊師重教的良好氛圍。
呼吁社會尊重知識、尊重人才、尊重教育、尊重教師,使中小學校長在在承擔工作壓力的同時也能時刻感受到自身的價值,通過外部環境的滲透,時刻調整自己的行為??傊?,通過凈化大環境來改善小環境的道德氛圍也是完善中小學校長職業道德建設的有效途徑。
總體上看,中小學校長職業道德普遍較高,其存在的問題主要體現在職業道德行為上,這需要校長自身職業道德意識和修養的提高、外在道德規范的約束、應試教育評價機制的變革及校長生活的校園小環境的優化等多方面共同作用,這樣中小學校長的行為才能更好地符合職業道德規范要求,進而成為職業道德高尚的人。
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測控與傳感論文范文 第五篇
摘要:軟件無線電技術正日益廣泛地應用于現代通信的各個領域。本文介紹以高速DSP芯片為核心實現通用的衛星測控平臺。該通用平臺的調制方式、碼速率、載波頻率、指令數據格式、調制碼型等工作參數具有完全的可編程性。
關鍵詞:軟件無線電數字信號處理調制解調TMS320C6701
軟件無線電是隨著計算機技術、高速數字處理技術的迅速發展而發展起來的,其基本思想就是將寬帶A/D/A變換器盡可能地靠近天線,將電臺的各種功能盡量在一個開放性、模塊化的平臺上由軟件來確定和實現。該平臺的調制方式、碼速率、載波頻率、指令數據格式、調制碼型等系統工作參數具有完全的可編程性。
傳統的衛星測控平臺存在著性能不完善,調制方式、副載波、碼速率組態不靈活,體積偏大等問題。研制和開發通用化、綜合化、智能化的測控平臺,通過注入不同的軟件,實現對調制載頻、調制方式、傳輸碼速率等參數的改變,應用于各種軌道衛星平臺的遙測遙控任務。數字信號處理器(DSP)是整個軟件無線電方案的靈魂和核心所在。通用平臺的靈活性、開妻性、通用性等特點主要是通過以數字信號處理器為中心通用硬件平臺及DSP軟件來實現的。經過比較,我們采用TI公司的TMS320C6000系列DSP芯片和匹配的芯片形成一套實時的DSP系統。
圖1TMS320C6701結構框圖
1軟件無線電通用平臺的DSP技術
芯片介紹
TMS320C6701是TI公司的高性能DSP芯片,具結構框圖如圖1所示。
TMS320C6701的主要特點為:
*單指令字長為32位,8個指令組成一個指令包,總字長為256位,引腳與TMS320C6201系列的引腳兼容。
*體系結構采用甚長指令字(VLIW)結構;
*硬件支持IEEE標準的單精度和雙精度指令集,支持字節尋址獲得8位/16位/32位數據,指令集中有位操作指令(包括位域抽取、設置、清除以及位計數、歸一化等);
*1Mb(位)的片內存儲空間,其中程序存儲空間和數據存儲空間各512Kb;
*32b外部存儲器接口(EMIF),有52MB的外部存儲器尋址能力;
*四通道自加載DMA協處理器,可用于數據的DMA傳輸;
*16位宿主機接口(HPI);
*兩個多通道緩沖串口(McBSPs);
*兩個32位通用定時器;
*靈活的鎖相環路(PLL)時鐘產生器,可以對輸入時鐘進行不同的倍頻處理;
*芯片內部有標準邊界掃描仿真器(JTAG),可用于芯片的自檢和開發;
*芯片共352腳采用BGA封裝,以獲得好的高頻電氣性能,并使芯片尺寸變?。?/p>
*采用μm工藝,則五層金屬組成,輸入輸出接口電壓為,核心電壓(167MHz時為)。
技術在軟件平臺中的應用
每套測控平臺含雙機備份的遙控調制器與遙控解調器,雙機分別由獨立電源供電。系統總體框圖如圖2所示。調制器與解調器分別通過不同的RS232串口與遙控處理計算機通信,完成對調制解調器的控制及其帶數據的收發。
用戶在每次任務前通過控制計算機設置調制方式、調制參數及通信連接方式,并調用算法參數生成程序產生調制器和解調器中算法的預置參數,并在設備初始化時以批數據方式從串口送入DSP芯片,經校驗后送FlashROM中。為保證程序傳送的可靠性,采用IRQ差錯控制方式,DSP每接收一個數據包在存儲的同時向計算機回傳數據信息,計算機一旦發現數據出錯即轉入重傳方式。參數設置成功后,調制解調器根據協議發送和接收遙控指令,并將工作狀態回送遙控處理計算機,同時在遙控前端機面板上顯示。
調制器與解調器硬件結構與功能描述
硬件系統以DSP為核心,電路主要由下述模塊組成:電源模塊、系統時鐘及模式設置模塊、存儲器模塊、系統監控模塊、與控制計算機通信模塊、調制輸出模塊、B碼時鐘接收模塊和顯示控制模塊。在解調系統中,除解調輸入模塊、解密接口模塊和顯示控制模塊外,其余模塊均與調制系統一致,如圖3所示。
調制器加電時,DSP首先通過外部存儲器模塊完成自加載。自加載完成后,由DSP主程序對狀態顯示監控模塊進行參數初始化設置。在有調制任務時,首先由控制計算機對DSP進行參數設置(如濾波器參數、調制制式、調制副載頻、調制碼速率等),然后發調制數據給DSP,由DSP的串行通信口接收數據,在DSP內完成副載頻調制;調制數據經DSP串口發送給數模塊轉換進行數模轉換,轉換的信號過低通可編程濾波器濾波后輸出。解調器的工作過程與上類似,在檢測到有已調副載波進入A/D通道時,啟動解調模塊進行解調,將解調的數據送到控制計算機。
2DSP實現信號調制和解調
信號調制
調制器的設計目標是在可編程的硬件平臺上,通過注入不同的算法或執行軟件,實現不同載波頻率、調制方式、傳輸速率和碼型的多制式的通用型調制器。它將以靈活的重構性支持各種通信發射機的不同需求,更有利于各通信設備的互連互連??紤]到數字直接合成技術具有數控靈活、頻率分辨率高、頻率切換快、相位可連續線性變化、覆蓋帶寬大、生成的正弦/余弦信號正交性好等特點,我們的設計方案是以DSPs芯片為內核,采用軟件DDS技術,實現高精度、高性能的數字調制器。調制器的總體框圖如圖4所示。
幀分析在設備初始化時完成程序數據的接收、校驗和轉發(向FlashROM送)。在正常工作時,從幀數據中分離出調制參數及等調制數據,分別送參數寄存器與數據寄存器。
圖5BPSK接收總體框圖
在數據格式變換中,完成將輸入的數據分別轉變為調制參數控制字(如相應調制方式下的頻率控制字K、相位控制字φ和副度控制字A)和相應格式的被調制數據,經滾降處理后(對于FSK方式可不用滾降處理)對正弦載波進行調制。
信號解調
對于BPSK接收,我們采用相干解調方式,如圖5所示。接收信號經帶通采樣得到原始信號序列后,首先與本地產生的正弦序列相混頻,然后經低通濾波除高頻分量,得到其帶信號樣值序列(正弦序列的頻率與相位也由此樣值序列獲得)。再對基帶信號樣值序列進行最佳判決點時刻波形估計,估計值送往均衡器做均衡處理,均衡結構再做0、1判決得到最終的解調數據。解調的關鍵點在于本地載波的同步和符號定時誤差的提取。
ASK(FSK)信號的解調方法可分為相干解調和非相干解調兩類。由于相干解調的抗干擾能力較強,本方案采用相干解調方式。圖6為采用相干解調時,接收端的解調總體方案流程框圖。
接收信號首先經低通濾波器,濾除帶外噪聲(此處的低通濾波器由專用器件設計)。然后經A/D變換,得到樣值序列,按照工作的不同階段,分兩路分別與本地相應的相干載波進行解調,主要包括混頻和低通濾波兩過程。解調后的信號經低通濾波器后,恢復出基帶信號?;鶐盘栠M行位定時和碼元判決,得到最終的解調數據。
圖6ASK/FSK相干解調總體流程框圖
3結論
軟件無線電通用測控平臺是衛星測控平臺發展的方向,可以很好地解決原來平臺開發成本高、周期長、通用性差的問題。以新一代DSP芯片TMS320C6000作為軟件無線電平臺的核心,可以很好地滿足需要,且有較大的冗余度,利用升級。
測控與傳感論文范文 第六篇
金星借力的速度匹配:用探測器飛入金星的到達速度與飛出金星的離開速度進行匹配,如果能找到速度大小相等的時刻,則可以確定金星無動力借力的軌道。如果前后速度大小不相等,則該時刻不存在無動力的借力軌道。如果仍想在該時刻實現金星借力,則施加脈沖機動,使探測器借力后能夠滿足到達火星的條件。具體借力過程分析如下:探測器沿雙曲線軌跡飛越借力天體,并進行引力輔助,飛出借力天體后,相對于借力天體的速度轉角為δ,引力輔助前后探測器相對于行星的速度分別為(式略)
初始軌道設計的等高線圖法
在火箭運載能力一定限制的條件下,假設探測器離開地球的逃逸速度不能大于3km/s。以借助金星引力輔助的火星探測軌道設計為例,采用等高線圖法設計2015年~2016年的軌道方案。等高線圖上的每一點都是通過求解相對應的發射時間與飛行時間組合的Lambert問題得到的。地球逃逸速度可以由地球-金星的發射逃逸雙曲線超速等高線圖獲得,如圖1所示,圖中橫軸表示發射時刻,0時刻是2015年2月10日,縱軸是飛行時間。,2015年~2016年之間發射能量最小的時間區間大約在2015年5月至6月之間,飛行時間為160天左右,雙曲線逃逸速度小于。經計算得到雙曲線逃逸速度最小的時刻發生在2015年5月16日,雙曲線逃逸速度為,到達金星的時刻為2015年10月25日,到達金星時相對于金星的雙曲線速度為。借力前后速度的匹配就是指:引力輔助飛越前后,探測器相對于行星的相對速度不變。借力前的速度|V∞1|可以由探測器到達金星的等高線圖獲得,而借力后的速度|V∞2|可以由金星-火星軌道段的金星離開的等高線圖獲得(圖略)。圖2中橫軸0時刻是2015年2月10日,縱軸是飛行時間;圖3中橫軸0時刻是2015年7月27日,縱軸是飛行時間。搜索這兩張圖上地球-金星的到達時刻和金星-火星的離開時刻相等時探測器的相對速度,如果此時|V∞1|=|V∞2|,則存在無動力借力飛通過搜索可以得到,在離開地球的逃逸速度不能大于3km/s的約束下,不存在無動力金星借力到達火星的機會,匹配的最小誤差為(圖略),對應的出發時間為2015年5月17日,離開地球時的雙曲線超速為,到達金星的時間為2015年12月19日,并于2016年9月13日抵達火星,達到火星時相對于火星的速度為。當逃逸速度為時,存在無動力借力飛行機會,對應的發射日期為2015年7月1日,到達金星的時間為2015年12月14日。以金星借力到達火星的借力飛行軌道的設計為例,速度不匹配時,采用脈沖機動。性能指標函數為J=Δv1+Vm∞,其中Δv1為引力輔助后施加的脈沖,Vm∞為探測器到達火星后相對于火星的速度。以J最小得到以下軌道:離開時間為2015年5月12日,離開時相對于地球的速度為;到達金星的時間為2015年10月17日,借力后施加脈沖大小為Δv1=,施加脈沖時的時刻為2015年10月22日,到達火星的時間為2016年6月30日,到達火星時探測器相對于火星的速度為Vm∞=,性能指標J=。
基于遺傳算法設計
借力飛行軌道等高線圖法原理簡單,結果準確可靠,但是其缺點是計算量大,計算量隨搜索范圍成幾何級數增長,計算時間長,效率低。針對此問題,本節將采用遺傳算法設計借力飛行軌道,并對引力輔助后施加脈沖提高探測器能量的方法進行驗證。借助金星引力輔助的火星探測器軌道參數優化設計的目標函數定義為(式略)選擇、交叉和變異:首先,采用賭的方式進行選擇操作。將隨機產生的序列與適應度的累計概率進行比較,產生新的個體。其次,進行交叉操作,即以概率pc挑選2個父個體來產生子個體,pc太小時難以向前搜索,太大時則容易破壞高適應值個體的結構,一般取~。最后進行變異操作,即子個體以很小的概率pm發生轉變,pm太小時難以產生新的基因結構,太大時則遺傳算法退化為隨機搜索,一般為以金星借力的火星探測軌道設計為例,進行仿真。發射時間選擇在2015年至2016年之間,地球逃逸速度不大于3km/s,以Jmin為優化目標。遺傳算法的參數設置,計算10次后,得到的最優結果為:J=,地球出發時間為2015年5月14日7時,到達金星的時間為2015年10月17日19時,抵達火星的時間為2016年7月15日。轉移軌道示意圖,圖中參考坐標系為J2000日心黃道慣性坐標系,1AU=×108km。
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