軍械工程學院研究生精選(九篇)

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第1篇：軍械工程學院研究生范文

關鍵詞：工程碩士；培養(yǎng)方案；課程設置；教育改革

作者簡介：單甘霖（1962-），男，江蘇如東人，軍械工程學院二系，教授；趙誠（1982-），男，河北寧晉人，軍械工程學院二系，助教。（河北

石家莊?050003）

中圖分類號：G642?????文獻標識碼：A?????文章編號：1007-0079（2012）25-0047-02

工程碩士專業(yè)學位是我國研究生教育體系中的一個重要組成部分，其設置適應了國家經濟體制的改革，適應了在崗人員進一步提高自身能力素質的需要。工程碩士與工學碩士相比，它們雖然處于同一層次，但由于其生源的顯著差異，其培養(yǎng)目標、知識結構、能力結構和培養(yǎng)模式等均有較大不同。要使工程碩士成為高層次技術和管理人才，符合未來社會發(fā)展的需要，就必須貫徹“以人為本，因材施教”的教育原則，制訂一套科學、合理的培養(yǎng)方案，并建立與之相適應的培養(yǎng)模式。

為了提高工程碩士培養(yǎng)質量、規(guī)范培養(yǎng)模式和培養(yǎng)流程、明確評估辦法等，2005年7月召開了第二屆全國工程領域教育協(xié)作組組長全體會議，提出“建立規(guī)范化的工程碩士學位標準”的設想，并選擇了控制工程等五個領域，以課題研究的形式，率先開展工作。2007年全國控制工程領域工程碩士教育協(xié)作組頒布了“控制工程領域工程碩士專業(yè)學位標準（試行）”，對我院控制工程領域工程碩士的培養(yǎng)起到了很好的指導性作用?？紤]我院控制工程領域工程碩士的培養(yǎng)主要是面向部隊、基地等情況，在對“專業(yè)學位標準實施細則”修訂中，培養(yǎng)方案在符合學科內涵的基礎上，要兼顧生源單位需求，在研究方向的確定、課程設置等方面突出應用性、針對性，切實使培養(yǎng)的工程碩士在相應的工作崗位上發(fā)揮應有的作用。

一、以武器控制系統(tǒng)為中心確定培養(yǎng)方案的主要研究方向

現(xiàn)代兵器裝備的特點是精確化、遠程化、智能化，以導彈、無人機、指揮系統(tǒng)等為代表的武器裝備更突出了這一特點，這些特點的基礎之一是自動化技術。根據我院生源主要分別來自武器裝備論證、武器裝備試驗、軍代表、部隊技術保障、部隊裝備管理單位等崗位特點，依托控制工程領域培養(yǎng)工程碩士，應該以武器裝備為大背景，在控制工程學科內涵的基礎上緊緊以武器控制系統(tǒng)為中心，來確定相應的研究方向，因此我院控制工程領域工程碩士專業(yè)研究方向確定的基本思路是：涵蓋我軍武器控制系統(tǒng)分析論證、試驗優(yōu)化與質量監(jiān)控、武器控制系統(tǒng)性能測試與故障診斷、武器控制系統(tǒng)信息化管理等方面，為軍代表系統(tǒng)、武器裝備試驗基地、部隊修理所、部隊裝備管理等單位培養(yǎng)具有我軍特色的高層次應用型、復合型工程技術和管理人才。具體如下：

1.武器控制系統(tǒng)分析論證、試驗優(yōu)化與質量監(jiān)控

該方向以提高復雜武器控制系統(tǒng)綜合戰(zhàn)術技術性能為目標，以數(shù)學、力學、控制理論、系統(tǒng)科學、計算機技術為基礎，研究武器控制系統(tǒng)分析論證、試驗優(yōu)化與質量監(jiān)控的方法。主要研究內容包括：火控、指控、無人機和導彈等復雜武器控制系統(tǒng)分析論證、試驗優(yōu)化與質量監(jiān)控的方法及武器系統(tǒng)作戰(zhàn)效能評估等。

2.武器控制系統(tǒng)性能測試與故障診斷

該方向以提高武器系統(tǒng)技術保障人員的裝備保障能力、試驗技術人員的工程實踐能力為目標，以自動測試技術、故障診斷技術、信號處理技術和計算機技術等為基礎，研究武器系統(tǒng)的性能檢測、故障診斷的技術與方法及靶場試驗中技術保障的關鍵技術。主要研究內容包括：新標準測試總線的應用、測試系統(tǒng)模塊化設計、武器系統(tǒng)運行狀態(tài)監(jiān)測與診斷、測試診斷設備研制等。

3.武器系統(tǒng)信息化管理

該方向以提高各級裝備保障管理人員的管理自動化、信息化、智能化水平為目標，以人工智能、裝備保障理論、計算機技術、數(shù)據庫技術、多媒體技術、網絡技術等為基礎，研究裝備保障管理的自動化、信息化、智能化技術和系統(tǒng)。主要研究內容包括：研究制訂適合裝備保障信息化管理的標準體系，研究建立統(tǒng)一的適合裝備保障管理信息化的數(shù)據交換代碼，基于裝備的狀態(tài)信息、故障信息、維修信息等進行研究裝備保障領域的全程可視化信息管理系統(tǒng)。

二、以適應培養(yǎng)方向要求為出發(fā)點確定適宜的課程體系

課程教學是工程碩士培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)，它對于構建合理的知識結構、打下扎實的基礎理論和系統(tǒng)的專業(yè)知識起著相當重要的作用。當今社會，科學技術迅猛發(fā)展，知識更新不斷加快，只有打下牢固的基礎，才能自如地實現(xiàn)向新領域的轉變，才具有可靠的應變能力的堅實后勁；只有在頭腦中存儲了大量的知識、事例和經驗，才能運用它們來進行創(chuàng)造性思維。課程設置在整個課程教學工作中起著基石性和原本性的作用，只有合理的課程設置才有可能使研究生具有合理的知識結構，才有可能在課程學習過程中激發(fā)研究生的創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力。

考慮到工程碩士的培養(yǎng)模式是“進校不離崗”，邊工作邊學習，在職攻讀學位的特點，在課程學習上，我院采取的是“兩階段”學習方式，即第一階段主要學習公共和領域必修課程，在學院集中學習；第二階段主要學習選修課，采取先寄發(fā)教材供學員自學，再到學院集中輔導兩次，每次為期兩周，最后集中進行考試。因此課程設置一方面要充分考慮這些特點、安排，另一方面更要考慮所設置課程應與各培養(yǎng)方向相適宜。對控制工程領域工程碩士研究生來說，應具備以控制論、系統(tǒng)論、信息論原理為核心的知識結構。同時，還要具備基于與數(shù)學方法、計算機技術、網絡技術、通信技術、各種傳感器和執(zhí)行器等相結合的、針對具體應用方向的知識面。這些知識結構、知識面要通過一類課程群的設置來落實。由于培養(yǎng)時間、教學時數(shù)的限制，課程的門數(shù)設置受到了約束，這樣就要求對課程的選擇必須反復斟酌，切實使選擇的課程具有較強的針對性，有利于學生建立合理的知識結構，有利于學生進行后續(xù)的學位論文研究工作。我院工程碩士專業(yè)學位課程設置包含兩大部分。一部分是適用各個研究方向的必修課，包括公共必修課和領域必修課。公共必修課主要包含自然辯證法、英語、數(shù)理統(tǒng)計、科技信息檢索。領域必修課主要有線性系統(tǒng)理論、計算機控制系統(tǒng)、自動測試系統(tǒng)。另一部分是為不同研究方向設置的選修課。選修課設置的基本思想是在保證對一個控制工程領域工程碩士研究生而言，至少應掌握一個課程群的知識要求的基礎上，引入專題講座形式來開闊學生視野，增大學生知識面。根據學科培養(yǎng)方案設置的三個研究方向，結合部隊崗位需求，我們按優(yōu)化、控制類課程群、控制系統(tǒng)故障檢測與診斷課程群、信息傳輸與處理類課程群的要求設置領域專業(yè)技術類選修課課程。

具體地講，為三個研究方向設置的選修課程分別是：

為武器控制系統(tǒng)分析論證、試驗優(yōu)化與質量監(jiān)控研究方向設置了優(yōu)化、控制類為主的課程，包含軍事運籌分析、系統(tǒng)決策與建模、智能控制、人工神經網絡、防空武器系統(tǒng)效能分析以及專題講座。

為武器控制系統(tǒng)性能測試與故障診斷研究方向設置了故障檢測與診斷為中心的課程，包含測試與接口技術、軍用電子系統(tǒng)測試、電子系統(tǒng)故障診斷、故障分析與預測、人工智能原理以及專題講座。

為武器系統(tǒng)信息化管理研究方向設置了信息傳輸與處理為中心的課程，包含數(shù)字信號處理、戰(zhàn)術互聯(lián)網及其應用、圖像工程、多媒體技術、人工智能原理以及專題講座。

三、結束語

隨著科學技術的飛速發(fā)展，武器控制系統(tǒng)性能不斷的提高，武器裝備涉及高新技術的增多，控制工程領域工程碩士專業(yè)學位標準實施細則也需要進行相應的修訂，在這其中最需要關注的是培養(yǎng)方案的修訂，特別是涉及的研究方向和課程設置。在相對穩(wěn)定的基礎上，其應該是動態(tài)的、開放性的，以適應工程碩士培養(yǎng)單位崗位發(fā)展的需要。

參考文獻：

第2篇：軍械工程學院研究生范文

關鍵詞：工科院校；研究生；實驗能力

作者簡介：雷彬（1962-），男，瑤族，湖南辰溪人，軍械工程學院彈藥工程系，教授，博士生導師；向（1981-），男，湖北秭歸人，軍械工程學院彈藥工程系，講師。（河北 石家莊 050003）

中圖分類號：G645 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）10-0178-01

研究生教育是我國最高層次的學歷教育，肩負著為國家培養(yǎng)高、精、尖人才的重任。為此，教育部曾發(fā)文要求各研究生承訓單位在國家統(tǒng)一規(guī)劃下，分別制定適合各自特點的實施方案，形成“多層次、多類型、全方位的研究生教育創(chuàng)新體系”， [1]要求研究生教育從注重知識傳授轉變?yōu)樽⒅啬芰ε囵B(yǎng)，大力提倡創(chuàng)新能力和綜合素質的培養(yǎng)。

工科院校作為培養(yǎng)工程技術人才的院校，要求工科院校的研究生在具有堅實理論基礎知識的同時，還要具有過硬的基本操作技能。但是由于主客觀方面的原因，工科院校的研究生實驗動手能力參差不齊，不能滿足社會發(fā)展和崗位任職能力的需求。[2]因此，加強研究生實驗能力培養(yǎng)尤為必要。

一、高校研究生實驗能力現(xiàn)狀分析

作為一名工科院校的研究生，在經過本科階段系統(tǒng)的學習之后，理應在實驗能力方面有一定的基礎。而事實上，目前在研究生教育中對研究生實驗能力的培養(yǎng)堪憂。相當一部分研究生的理論水平較高，但實際動手能力較差。造成這種現(xiàn)狀的原因主要有以下幾點：

1.實驗能力基礎參差不齊

高校的研究生都是面向全國招生，凡是符合報考條件的學生、社會人員都可以報名參加考試，因此研究生的來源非常廣泛，年齡、人生經歷、教育背景差別很大，造成了研究生自身實驗能力基礎參差不齊。即使是本碩連讀的研究生，由于本科畢業(yè)院校的實驗設施和師資力量不同，實驗素養(yǎng)也不一致，經受的正規(guī)實驗訓練差別很大。

同時，本科生階段和研究生階段的實驗目的也不相同。本科生階段的實驗大多是驗證實驗，只要記住現(xiàn)象、結論就基本上能解決問題，因此主要側重于觀摩實驗或演示實驗。而研究生教育階段的實驗更多的是為了解決工程實際問題，需要研究生自己設計實驗流程、親手組織實驗、分析實驗結果。因而本科階段實驗水平的參差不齊直接導致學生在研究生階段實驗能力的先天不足。

2.實驗成績評價不夠科學

目前一些研究生在研究生教育和本科生教育的差異性上還缺乏足夠的認識，對待理論課總是畢恭畢敬，唯恐理論課不及格而影響研究生學位。由于沒有建立實驗課程的補考或淘汰機制，或者受制于客觀條件，研究生實驗課程的結課成績基本都是全部通過，使得研究生對實驗課程缺乏足夠的重視，重理論、輕實驗的思想比較普遍；一些研究生導師也通常更注重實驗結果而忽視了實驗過程和實驗組織，造成了研究生利用實驗發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的主動性不夠。同時，受實驗條件或學時的限制，導師有時會組織研究生進行多人分組實驗，由于缺乏科學的個人實驗成績評價手段，使得一些學生的依賴情緒比較嚴重，獨立操作能力比較缺乏。

3.實驗操作平臺不夠完善

研究生實驗需要專門的實驗場地、儀器、設備或實驗試劑，更需要專門的實驗指導教師。隨著近年來研究生擴招，研究生數(shù)量日益增多，對實驗條件提出了更高要求。然而，由于實驗室建設的相對滯后或實驗室資源分布不均，導致研究生缺少親手實驗和求證的機會，實驗能力自然不能得到有效提高。

二、提高工科院校研究生實驗能力的對策

針對當前工科院校研究生實驗能力較弱的現(xiàn)狀，為使工科研究生的培養(yǎng)能適應當前社會就業(yè)形勢，更好地貼合未來實際需要，各研究生培養(yǎng)單位要不斷強化研究生的實踐動手能力，使其不僅具有扎實的專業(yè)理論知識，同時還要具有較高的操作實驗水平，成為理論知識與實踐能力兼?zhèn)涞母咚刭|人才。

1.強化研究生實驗意識

工科院校研究生的學位論文通常需要結合導師的科研課題來完成且需要一些實驗來支撐，具有一定的應用背景。因此在研究生培養(yǎng)過程中，需要強化其通過實驗進行科學求證的意識。導師在指導的過程中，要注重引導，培養(yǎng)研究生的科學精神，并積極提供實驗條件，鼓勵研究生在理論研究的基礎上開展相關實驗研究。另外，在研究生開展實驗前，導師要對其實驗準備進行檢查督導，確保實驗過程的安全、可行，并要求研究生從實驗目的、實驗儀器、實驗操作、實驗記錄、實驗數(shù)據分析等方面詳細撰寫實驗報告，培養(yǎng)其嚴謹求是的科學態(tài)度。

2.改革創(chuàng)新實驗內容

除了課題實驗外，在研究生課程教學中也要加強實驗環(huán)節(jié)的鍛煉，特別是要適應形勢要求，不斷改革創(chuàng)新實驗課程的設置方法和實驗內容。傳統(tǒng)的實驗課程中，理論課和實驗課單獨設課，表面上強調了實驗環(huán)境，實際上使得理論課和實驗課的融合不夠，導致很多實驗只是簡單的重復以往經驗，無法做到開拓創(chuàng)新，造成了教學資源浪費，不利于提高學員的積極性、主動性。因此，可以將理論課和實驗課有機結合，理論和實驗同步

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（上接第178頁）

進行，利用理論指導實驗，利用實驗驗證理論，提高學習效果。此外，在實驗內容上也要創(chuàng)新發(fā)展，要求導師必須站在學科前沿，提出有針對性、綜合性、設計性、創(chuàng)新性的實驗，以提高學生的綜合實驗能力。

3.構建完備的實驗平臺

實驗條件的建設是做好研究生實驗教育的基礎。既要加強硬件方面的建設，加強實驗室的環(huán)境配置，又要加強軟件方面的建設，優(yōu)化實驗氛圍。要保證研究生在遇到問題時能夠通過良好的實驗條件來尋求解答，而不是通過網絡詢問或者全部是導師指導來解答。

實驗條件的建設并非一朝一夕就可以完成的，必須要有合適的場地、時機以及必需的資金。因此如何將有限的資金投入到關鍵點就顯得非常重要。一是要科學規(guī)劃、提高效率。在實驗室建設過程中，要特別注意避免重復投資，做好整體規(guī)劃，徹底打破實驗室建設“小而散、功能單一”的傳統(tǒng)思維模式，要注重實驗室的系統(tǒng)性、融合性和關聯(lián)性。二是滿足急需、立足長遠。結合現(xiàn)代科學發(fā)展趨勢，做好前沿設計，既要兼顧當前急需，更要著眼長遠發(fā)展需要。要充分考慮創(chuàng)新性教學的需要，使得學生能夠充分接觸先進實驗設備，避免出現(xiàn)實驗室剛建成就已落后的被動局面。

4.健全管理考評機制

一方面要從研究生自身入手，建立科學的實驗考評機制。首先要打破導師對實驗結果的認定制度，由各高校定期開展對研究生實驗成果的評估工作。不僅要評估研究生的實驗結果是否達到預期，同時也要對實驗過程進行跟蹤講評，找出其中的閃光點和創(chuàng)新性。導師和研究生也應經常性的開展自我評估工作，把評估工作作為日常性的教學研究工作長抓不懈。在自評工作中要及時發(fā)現(xiàn)和解決實驗中存在的問題，建立起具有自我完善功能的質量保證和監(jiān)控體系，形成良好的質量約束體制，以保障研究生實驗教育有序、健康發(fā)展。

另一方面要健全實驗室的管理機制，實現(xiàn)實驗室功能發(fā)揮的高效化。要充分利用現(xiàn)代化管理手段，建立健全實驗室開放管理模式，通過申請就可以進入實驗室開展相關實驗工作，同時積極構建實驗網絡平臺，打破傳統(tǒng)的單個實驗布局，形成點面協(xié)同的格局。通過改進實驗室管理模式，不僅可以提高管理效率，減輕教學實驗的耗損壓力，提升實驗室的管理水平和質量，而且可以為研究生提供相對寬松的實驗和創(chuàng)新環(huán)境，這對提高研究生的動手實踐能力、思維創(chuàng)新能力大有裨益。

三、結語

實驗能力在當前工科院校研究生教育中的地位越來越重要。為提高研究生的實驗能力，滿足社會發(fā)展需要，迫切需要找準研究生實驗能力教育中存在的薄弱環(huán)節(jié)，積極構建實驗平臺、完善管理機制、提高研究生主動作為的意識，強化實驗能力教育與培養(yǎng)，不斷推進人才培養(yǎng)質量的全面提升。

參考文獻：

第3篇：軍械工程學院研究生范文

為了能夠進一步提高重力儀電容測微系統(tǒng)的測量精度與動態(tài)特性，本文對高精度電容測微系統(tǒng)相關電路設計進行了具體研究，而這一研究使得電容測微系統(tǒng)具備了更便利的操作性以及更強的數(shù)據處理、分析功能，由此就可以看出本文研究的可行性。

【關鍵詞】高精度電容位移傳感器 重力儀電容測微系統(tǒng) 電路設計

在我國當下的許多技術場合中，重力儀電容測微系統(tǒng)都發(fā)揮著非常重要的作用，這主要是由于重力儀電容測微系統(tǒng)具備的微小位移測試能力所致，而為了能夠進一步提高重力儀電容測微系統(tǒng)的測量精度，對高精度電容測微系統(tǒng)相關電路設計的研究，就有著很強的現(xiàn)實意義。

1 重力儀電容測微系統(tǒng)概述

在當下的科學研究中，重力儀電容測微類儀器在資源勘探、軍事、大地測量與地球物理等領域都有著極為重要的應用，而其本身測量能力的實現(xiàn)，主要源于高精度電容位移傳感器，這一傳感器能夠對垂直懸掛的零長彈簧秤受重力變化而引起的長度微小位移進行測量，并將測量得到的位移信號轉換成電信號，這一電信號會通過一系列的放大、濾波、檢波等處理過程，通過外部輸出設備實現(xiàn)具體數(shù)值的顯示，這樣就能夠很好的支持相關科學研究的較好展開。在傳統(tǒng)的重力儀電容測微類儀器的電路設計中，采用運算放大器及二極管構成的模擬電路來產生穩(wěn)幅振蕩激勵源是當下較為常見的電路設計模式，但這種電路設計模式存在著幅值穩(wěn)定性不高，頻率穩(wěn)定性也不夠等缺點，這就使得其不能夠較好的實現(xiàn)科學研究所需的高精度重力儀電容測微需要，而這種問題的出現(xiàn)則主要是由于穩(wěn)幅振蕩器輸出的交流信號用于調幅載波、模擬電路的采用限制等電路設計所致，為了能夠較好的解決這一問題，本文選擇了直接數(shù)字合成（DDS）技術，這種先進的數(shù)字處理理論與方法，能夠較好的提高重力儀電容測微類儀器的測量精度，對于我國科學發(fā)展將起到不俗的輔助作用。

2 高精度電容位移傳感器

由于科學研究中所使用的重力儀電容測微類儀器往往重力變化所引起的質量位移較小，而其對于精確與穩(wěn)定性的要求則較高，一般來說其所能夠實現(xiàn)的位移分辨率為10-4μm，而為了能夠進一步提高重力儀電容測微類儀器的測量精度，就必須為提高這一儀器對垂直懸掛的零長彈簧秤長度的微小變化的分辨率，而本研究所使用的高精度電容位移傳感器，就能夠很好的實現(xiàn)這一要求。在高精度電容位移傳感器的應用中，其本身具備的靈敏度高、精度高、長期穩(wěn)定性好、性能可靠等優(yōu)點，能夠在對垂直懸掛的零長彈簧秤的測量中，較為精準的捕捉其位移，并通過電路系統(tǒng)將位移信號轉換成電信號，最終以模擬或數(shù)字的形式顯示、記錄和處理觀測數(shù)據。在這一高精度電容位移傳感器中，其本身由三塊金屬板組成，中間為活動板，兩邊為固定板，所以其也被稱為三片式差動位移傳感器。

3 激勵信號源

在傳統(tǒng)的重力儀電容測微類儀器中，這類儀器一般會選擇文氏橋振蕩電路為其核心，這種核心的選擇也使得傳統(tǒng)的重力儀電容測微類儀器不能夠較好的對自身產生的信號頻率和相位進行調整，這自然就會對重力儀電容測微類儀器的測量精度造成影響。在本文所進行的研究中，筆者提出了一種交流差分激勵源來抑制噪聲干擾，提高力儀電容測微系統(tǒng)精度的方式，不過一般差分變壓器存在著體積較大的缺點，為此筆者選擇了AD4937差分放大器芯片，并在兩個差分輸出端分別加有一級由OP77構成的放大電路，圖1是這一差分激勵信號源電路的設計圖，由該圖我們就能夠看出這一設計圖所能夠實現(xiàn)的較高測量精度。

4 數(shù)字相敏檢波器設計

在本文所研究的重力儀電容測微系統(tǒng)電路的設計中，相敏檢波器也是這一系統(tǒng)電路設計的重要組成部分，通過對開關型相敏檢波器與數(shù)字相敏檢波器的對比，筆者最終選擇了具備諧波抑制能力強、無直流漂移影響、對數(shù)據能進行后期處理等優(yōu)點的數(shù)字相敏檢波器。而在數(shù)字相敏檢波器的設計中，筆者將這一設計重心放在了信號的幅值檢測及相位檢測方面。在這一數(shù)字相敏檢波器設計的實際電路中，由于電路傳輸相移的存在，這就使得電路相移一旦過大就很容易導致相位誤判問題的出現(xiàn)，最終影響這一高精度電容測微系統(tǒng)的測量精度，為此筆者采用了C8051F020這一8位及12位A/D轉換的單片機，其A/D最高采樣速率可達500ksps，這一特性使得其較好的杜絕了相位誤判問題發(fā)生的可能，并較好的保證了本文所研究的高精度電容測微系統(tǒng)本身的測量精度。

5 結論

為了能夠實現(xiàn)高精度重力儀電容測微系統(tǒng)的相關電路設計，本文就高精度電容位移傳感器、激勵信號源與數(shù)字相敏檢波器的完成了具體的重力儀電容測微系統(tǒng)電路設計。在對這一高精度重力儀電容測微系統(tǒng)的反復測試中，我們得到了高對稱差分激勵源差分輸出對稱精度可達10-7這一測量結果，而數(shù)字相敏檢波器在線仿真結果精度也滿足了整個系統(tǒng)的需求，并增加了自動補償電路相移的功能，整個精度重力儀電容測微系統(tǒng)的檢測精度優(yōu)于20μV，通過這一結果我們就可以看出本文進行的精度重力儀電容測微系統(tǒng)電路設計的可行性，希望這一研究能夠對我國高精度重力儀電容測微系統(tǒng)的相關發(fā)展帶來一定幫助。

參考文獻

[1]于彥梅.高精度電容測微系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J].情報指揮控制系統(tǒng)與仿真技術，2012（08）：19-21.

[2]劉志勇，李志令.高精度電容測微系統(tǒng)設計方法分析[J].軍械工程學院學報，2015，4（10）：15-19.

[3]李志剛，李軍.高精度電容測微系統(tǒng)電路設計的特點及應用[J].光通信技術，2014（06）：662-64.

作者簡介

李文萍（1984-），女，湖南省邵陽市人。碩士研究生學歷。畢業(yè)于中科院測量與地球物理研究所?，F(xiàn)為湖南工學院數(shù)理科學與能源工程學院助教。主要研究方向為電容測微技術。

第4篇：軍械工程學院研究生范文

關鍵詞：研究生；科研能力；創(chuàng)新能力；培養(yǎng)

創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力是研究生最重要的素質，而科研能力則是研究生創(chuàng)新能力的核心內容和集中體現(xiàn)。研究生科研能力，概括地說是指研究生在各科學領域獨立從事科學研究的能力，它是研究生進行科研活動的基本要素。一個缺乏科研能力的研究生是很難進行和完成科研活動的，也很難按照開題要求圓滿完成畢業(yè)課題研究任務，當然更談不上產生創(chuàng)造性的研究成果。因此，強化研究生科研能力的培養(yǎng)是研究生教育的根本任務。

一、當前研究生科研能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀

近年來，隨著我國高校逐年增加研究生的錄取數(shù)量，如何確保研究生培養(yǎng)質量，培養(yǎng)創(chuàng)新型人才，已經成為社會關注的焦點。目前在我院研究生科研能力培養(yǎng)中還不同程度存在以下問題：

1.科研能力的培養(yǎng)還沒有很好地滲透到教學中去。

當前在研究生教學和考核的各個環(huán)節(jié)上，普遍存在重理論輕科研的問題，遠遠沒有突出科研能力培養(yǎng)的主體地位。首先在課程設置和選擇上，缺乏科研方法和實踐能力培養(yǎng)的課程；其次，在授課方式上，過于強調標準化、形式化，束縛了教員授課的激情，與課程標準的嚴格對照也使得教員最新的研究成果和靈感沒有機會與學員進行交流；最后，在考核中往往把學術論文作為一項硬條件，而沒有對研究生科研能力的評價，這使得很多研究生“只動腦，不動手”，認為只要完成論文指標就完事大吉，缺乏參與科研的主動性。這些情況都不同程度制約了創(chuàng)新性人才的培養(yǎng)，不利于培養(yǎng)真正有用的高層次人才，不利于學科的持續(xù)發(fā)展和學院聲望的提升。

2.導師缺乏項目支撐，導致研究生無題可作。

由于研究生數(shù)量的增加，使得導師數(shù)量隨之增加，而部分導師缺乏科研課題的支撐，這使得研究生在開題時只能選擇一些理論性的軟課題，而沒有實質性課題和經費支持，這對于工科研究生科研能力的培養(yǎng)是一個致命的薄弱環(huán)節(jié)。例如某導師連續(xù)幾年沒有參與新的科研項目，連續(xù)四年只能使自己指導的研究生圍繞早已結題的某個項目開題，不僅研究內容和技術已經過時，而且缺乏研究生進行學術和科研的經費支持，由此可以想象其培養(yǎng)質量。

3.部分研究生作風不扎實，缺乏參與科研實踐的熱情。

有部分研究生盡管有課題可作，有導師指導和督促，但仍然不能夠很好地深入科研活動中去。歸根到底是這些研究生認識上有偏差，作風不夠扎實。這部分研究生大多數(shù)畢業(yè)于地方大學，缺乏軍人良好的素質和過硬的作風，總認為自己只要把論文寫出來就行了，而做課題是給導師打工，以至于把自己置于被動的地位，沒有參與科研項目的熱情、缺乏主動研究問題解決問題的動力，錯失了提高自己科研能力的大好機會。還有個別研究生，過分依賴導師和課題組中的教員，缺乏主動探索、刻苦攻關的精神，認為只要跟著導師干就行了，反正項目組研究的成果都可以借鑒，不愁沒東西可寫，從而主觀上降低了對自己的要求。

4.專業(yè)和裝備知識匱乏，難以勝任課題研究任務。

部分研究生由于所學專業(yè)的不同，導致對目前攻讀專業(yè)的知識比較匱乏；有些研究生從來也沒有接觸過裝備，對裝備很陌生。而大多數(shù)科研項目都有很強的專業(yè)背景和裝備背景，這些知識的欠缺直接影響了研究生的選題和課題研究，甚至不能按時完成課題研究任務。

二、教學與科研相結合，堅持科研實踐是培養(yǎng)科研能力的主體

1.通過教學改革，將科研要素融入到教學中去。

科研與教學是研究生培養(yǎng)的兩個方面。教學的主要目的是為研究生構建合理的知識結構、訓練創(chuàng)新思維能力、了解學科發(fā)展的前沿、激發(fā)學生對專業(yè)研究的熱情、培養(yǎng)研究生持續(xù)創(chuàng)新、持續(xù)研究的能力等等，最終是為從事科學研究服務的。因此，教學必須貼近科研，教學必須將科研的要素融入進去。美國的研究生教育是把研究生教育與有組織的科研交融在一起。科研能力的培養(yǎng)絕不僅僅是研究生后期課題研究的任務，必須在前期學習中就打下良好的基礎，進行必要的科學研究方法的學習和訓練。這要求首先在課程設置上，就要包含科研方法、科研組織與管理等方面的課程；其次，應推廣討論式教學，允許教員就某些專題開展形式靈活多樣的教學，充分調動研究生學習的積極性，挖掘其創(chuàng)新潛能；再者，應改變將教員囿于教材和教學標準而照本宣科的教學方式，應該結合科研情況和技術發(fā)展，允許教員對教學內容進行微調，以融入最新的科研成果；最后，應安排科研經驗豐富的教員，專門進行科研方法的教學，并盡可能地在一年級就吸收研究生進入相關項目的課題組，盡早熟悉科研工作，了解科研的過程，培養(yǎng)良好的科研作風。

2.理論與實踐相結合，要“腦袋大，手也大”。

在研究生培養(yǎng)中要特別注意糾正“重理論輕實踐”的觀念，改變脫離科研實踐的單純學習和“空想式”的學術研究，逐步改變一切圍繞論文撰寫的培養(yǎng)模式，而必須把包括科研能力在內的能力培養(yǎng)作為主要目標。通常在研究生培養(yǎng)體系的設計中，對理論教學和論文質量都提出了明確要求，但是對實踐能力的培養(yǎng)卻沒有明文規(guī)定。研究生學位的取得也是僅僅以學分、發(fā)表的論文和學位論文為主要依據，研究生的科研經歷、科研成果等沒有明確的體現(xiàn)。這也造成了研究生在平時就“重理論輕實踐”、“重學術輕科研”的思想。要扭轉這種趨勢，必須在研究生培養(yǎng)質量評價體系中，增加科研能力的量化考核指標。正如北京工業(yè)大學校長左鐵鏞教授指出的“學問是做出來的，不是空想出來的。研究生應該‘腦袋大，手也大’。對工科研究生來說，動手能力、實踐能力尤為重要”。

3.通過科研實踐，培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力。

作為國家教育體系最高層次的研究生教育，其基本目標就是培養(yǎng)具有創(chuàng)新性科學研究能力的人才。我國的學位條例對博士研究生和碩士研究生的論文及研究成果在創(chuàng)新方面的要求也有明確規(guī)定，所以創(chuàng)新能力的培養(yǎng)是研究生教育的核心，也是評價研究生教育質量的根本標準。研究生的創(chuàng)新能力，不僅直接影響高等學校知識創(chuàng)新的水平，也關系國家未來的整體創(chuàng)新能力?？蒲心芰κ菢嫵裳芯可鷦?chuàng)新能力的核心內容和集中體現(xiàn)，因此對于工科研究生而言，科研實踐是培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的基本途徑和手段。科學研究是一種創(chuàng)新活動，是在全面了解和掌握前人積累的知識和經驗基礎上發(fā)現(xiàn)新知識和形成新技術的活動，是研究生進入學科前沿的主要途徑。創(chuàng)新性人才應具備以下幾方面素質：很強的分析和解決問題的能力，包括系統(tǒng)的思維能力；對新問題、復雜問題的綜合和表達能力；多種知識的綜合及多元文化的融合能力；運用現(xiàn)代技術手段獲取新知識的能力；把知識轉化為現(xiàn)實財富的觀念和能力；英語和第二外語的交流能力；判斷自己的選擇和決定所產生的結果及相關后果的能力；在復雜信息環(huán)境下的檢索和判斷能力；多元文化環(huán)境下的工作能力；了解外來文化和變化中的世界的能力。創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)是教育為社會經濟發(fā)展做出知識貢獻和人才貢獻的最集中表現(xiàn)。創(chuàng)新能力是研究生諸多能力中最為核心的能力，它的養(yǎng)成需要諸多能力共同支撐、相互促進。研究生在科研方面所需要具備的選題、文獻查找分析、方案設計與實施、論文撰寫等能力，都是具體科研實踐所必備的能力；而獲得這些能力最好的途徑之一就是參加科學研究?？蒲袑嵺`也是培養(yǎng)研究生組織能力、協(xié)調能力、社交合作能力、發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力的重要途徑。通常一個科研項目都是由若干技術人員共同創(chuàng)造和完成的，在研期間需要各種人員、項目的各個部分之間嚴密協(xié)作。如何制定好項目進度計劃、如何對不同人員進行分工、如何協(xié)調好各部分進度、如何保證任務按期保質完成等等，都反映了科研組織、協(xié)調能力。如果項目涉及多單位合作，還要搞好與其他單位和個人的協(xié)調工作。而在科研的整個過程中，都可能出現(xiàn)各種問題和突發(fā)狀況，如何及時解決這些問題也是必須具備的素質之一。

三、加強研究生科研能力培養(yǎng)的主要措施

為了切實強化研究生的科研能力，我們在實踐中主要采用了如下一些措施，收到了良好效果。

1.抓好研究生入學教育，端正研究生學習態(tài)度。

從研究生入學開始，就要求其正課時間之外都要待在專門的學習室和實驗室里，使其一開始就感受到教研室良好的科研氛圍，利用教員的言傳身教，潛移默化地影響其作風。同時，使其承擔一些力所能及的科研活動，使其在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中逐漸認識科研的本質，激發(fā)其參與科研實踐的興趣。對于專業(yè)知識和裝備知識缺乏的研究生，通過讓其跟著本科生聽課和自學相結合的手段，在一年級就彌補過來。通過讓其參與科研項目討論會，和導師指導相結合的方法，端正其學習態(tài)度，將其注意力從如何畢業(yè)轉移到如何提高自身能力上來。通過高年級研究生和博士生的“傳、幫、帶”，使其盡快入門、融入整體的科研氛圍。

2.成立導師組，建立經常性匯報交流制度。

以科研項目為牽引，以課題組為基礎，成立導師組。導師組成員應注意梯次配置，以學術造詣較深、經驗豐富的導師為帶頭人，以精力充沛、富于創(chuàng)新精神的科研骨干教師為主體，以科研能力強的年輕教員為輔助，形成一個結構合理、富于創(chuàng)新的科研團隊，在順利推進科研項目研究的同時，以集體智慧拓寬研究生的思路，開闊學術視野，啟發(fā)研究生思維，培養(yǎng)出高素質的人才。為了更好地掌握研究生的學習和科研活動情況，做到因材施教、及時引導，應制定經常性的匯報交流制度。首先，導師要經常找研究生談話，及時了解其想法和學習科研情況，根據研究生的個體特點制定靈活的培養(yǎng)方案；其次，要定期舉辦內部情況交流會，由導師組成員和研究生共同參加，通過研究生逐一匯報近期情況來及時發(fā)現(xiàn)問題，對研究生學習和科研中遇到的各種難題及時進行指導，使得研究生少走彎路，增強學習效果；最后，應加強研究生相互之間的交流和探討，使其相互取長補短、共同進步。另外，還要鼓勵研究生撰寫高水平論文，積極參加學術交流活動，以了解相關學科的最新進展及研究動態(tài)，拓展思路，進一步明確研究方向。

3.強化研究生培養(yǎng)階段，特別是科研階段的全過程管理。

在培養(yǎng)研究生過程中，導師應認真指導并參與科研全過程。一是在指導選題方面，應鼓勵從正在進行的科研活動中選題；從解決新出現(xiàn)的問題及新的方法和理論的應用方面去選題；從不同學科的交叉邊緣去選題。二是在綜述文獻方面，應指導研究生對課題的研究歷史進行全面考察，使其把握選題的研究現(xiàn)狀，從而確定研究重點，這樣既能做到研究新穎，也能避免重復勞動。三是在指導擬訂研究方案方面，應指導研究生從科研的時間安排、科研的現(xiàn)有條件和可利用資源等方面制定出研究方案。四是在指導實施研究方面，導師應當充分發(fā)揮研究生的主觀能動性，應隨時關注研究的方向和進展，及時幫助解決研究中的困難，啟發(fā)其的個人見解。目前學院實行了研究生培養(yǎng)中期檢查制度，這對后進研究生起到了很好的警示作用。對于中期檢查亮紅燈的研究生，導師更應對其學習和科研情況進行全過程監(jiān)控，使其定期上報課題進展情況總結報告，及時糾正其偏差，強化對其的指導。4.加強科研道德和科研作風培養(yǎng)。要重視研究生科研道德規(guī)范的養(yǎng)成?！扒笳?、求實、求精、求是”是科學研究必須遵循的基本準則，是嚴謹科學作風的具體表現(xiàn)。要在科研實踐中，逐漸提高研究生對科學研究的理性認識，逐步養(yǎng)成務實奉獻精神、實事求是精神、聯(lián)合攻關的團隊精神，不斷提高自身的綜合素質。要堅決杜絕各種學術不端行為，禁止各種形式的剽竊、抄襲行為，避免簡單地重復前人的工作等等，使研究生養(yǎng)成實事求是、一絲不茍的工作作風。

四、結束語

總之，在我國建設創(chuàng)新型國家和軍隊信息化建設迅速推進的過程中，研究生教育承擔著培養(yǎng)大批高素質創(chuàng)新型人才的重任。只有正確處理好教學和科研的關系，確立科研實踐在培養(yǎng)研究生科研能力中的核心地位，通過教學改革、強化科研實踐、課題研究的全程管理等各項措施，才能切實提高研究生的科研能力，保證研究生培養(yǎng)的質量。

參考文獻：

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第5篇：軍械工程學院研究生范文

作者簡介:周磊（1987-），男，湖南湘潭人，碩士研究生，主要研究方向：視覺導航、模式識別； 任國全（1974-），男，安徽阜陽人，副教授，博士，主要研究方向：車輛控制技術與自動化、模式識別; 李冬偉（1979-），男，河北石家莊人，講師，博士，主要研究方向：機器視覺、車輛故障診斷。

文章編號:1001-9081（2011）07-1838-03doi:10.3724/SP.J.1087.2011.01838

（軍械工程學院 火炮工程系，石家莊 050003）

（）

摘 要:在基于單目視覺的智能車自主導航系統(tǒng)中，攝像機標定是智能車實現(xiàn)安全準確視覺導航的前提和關鍵。研究攝像機理想模型和實際模型，提出一種改進的標定方法。結合線性模型和非線性模型的優(yōu)點，在求解攝像機內外參數(shù)的過程中，先采用線性模型標定攝像機的一部分參數(shù)，進一步考慮簡化畸變模型，將非線性方程組轉化為線性方程組迭代求解，最終獲得攝像機全部參數(shù)。該方法既保證了標定精度，又簡化了復雜的攝像機實際模型。實驗結果表明該方法能滿足視覺導航要求。

關鍵詞:視覺導航；攝像機標定；畸變模型

中圖分類號:TP301.6文獻標志碼:A

Improved algorithm of monocular camera calibration for vision navigation

ZHOU Lei，REN Guo-quan，LI Dong-wei

（Department of Guns Engineering，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang Hebei 050003，China）

Abstract: One camera is used in the autonomous navigation system of intelligent vehicle, and camera calibration is the key and precondition of the intelligent vehicle's correct and safe navigation. Through the study of ideal model and actual model of camera, an improved calibration method was proposed. In the process of obtaining internal and external parameters of the camera, this algorithm combined the advantages of both linear and nonlinear calibration, which calibrated parts of the parameters of camera firstly and then considered simplifying the distortion model. The nonlinear equation systems can be changed into linear equation systems. Additionally, all the parameters of camera were acquired through many times iteration. On the one hand, it can ensure the calibration accuracy. On the other hand, it reduces the complexity of the camera's actual model. The experimental results show that the method can meet the requirements of vision navigation.

Key words: vision navigation；camera calibration；distortion model

0 引言

在視覺導航系統(tǒng)中，目前國內外應用最多的是在智能車上安裝車載攝像機的導航方式。由于攝像機并不是一個理想的透視模型，根據不同的使用場合及所要求達到的標定精度，需建立不同復雜程度的攝像機模型。線性模型標定通過解線性方程求解攝像機參數(shù)，具有簡便快速、實時計算的優(yōu)點，但由于沒有考慮攝像機鏡頭的非線性畸變，所以難以達到較高的精度。非線性模型考慮了非線性畸變問題，求解復雜，能獲得較高的精度。建立的模型越接近攝像機的實際模型且參數(shù)能準確地標定出來，則獲得的測量精度越高。具體來說，攝像機標定［1-2］的目標就是確定攝像機內部幾何和光學特性（內部參數(shù)）和相對于一個世界坐標系的攝像機坐標的三維位置和方向（外部參數(shù)）。

目前，攝像機標定的基本理論很成熟，標定方法各有優(yōu)劣，最重要的就是根據不同的實際需要結合不同的標定方法完成標定。視覺導航要求算法具有很好的實時性和魯棒性，本文研究了線性模型和非線性模型，簡化綜合畸變模型，利用在世界坐標系中平面模板上已知點坐標，建立與在計算機圖像二維空間中各對應像素坐標之間的關系方程組，迭代求解出攝像機各內外參數(shù)，完成標定。

1 攝像機理想模型

為了標定攝像機，有必要建立一個模型，該模型由攝像機、鏡頭、圖像采集卡組成，這個模型可以將世界坐標系中的三維空間點投影到二維圖像中［3］。從三維空間坐標投影到二維圖像坐標的映射關系：

pπ（Pw,c1,c2,…,cn）（1）

式（1）中，p是三維空間點Pw通過投影π得到的二維圖像坐標。攝像機標定就是確定攝像機參數(shù)c1,c2,…,cn的過程 。

攝像機成像變換涉及不同坐標系之間的變換［4-5］，包括世界坐標系OwXwYwZw、攝像機坐標系OcYcZc、成像平面坐標系OuXuYu和圖像平面坐標系OfUV，如圖1所示。Zc軸為攝像機光軸，與攝像機成像平面垂直，Xc軸、Yc軸分別平行成像平面坐標系的Xu、Yu軸，且方向相同。

1.1 世界坐標系到攝像機坐標系的變換

從世界坐標系到攝像機坐標系的變換屬于剛性變換，也就是由平移和旋轉組成。世界坐標系中點Pw（xw,yw,zw）T在攝像機坐標系中為Pc（xc,yc,zc）T，它們之間的變換關系為:

PcRPw+T（2）

其中T（tx,ty,tz）T是平移向量，RR（α,β,γ）是旋轉矩陣，α、β、γ分別是攝像機繞世界坐標系Xw軸、Yw軸、Zw軸旋轉角度。在R和T中的6個參數(shù)α、β、γ、tx、ty、tz被稱為攝像機外參。

圖1 四個不同坐標系

在智能車視覺導航系統(tǒng)中，世界坐標系原點Ow在車體重心正下方地面上，Yw軸垂直向上，Zw軸平行地面指向車體前進方向，Xw軸在圖中垂直紙面向里。Oc為攝像機坐標系原點，與Ow點的水平距離為l1，與地面的垂直距離為l2，Xw軸垂直紙面向里。攝像機只繞Xc軸旋轉，光軸與水平面傾斜角為α，旋轉角度β、γ為零。如圖2所示。

圖2 智能車視覺導航系統(tǒng)坐標定義

于是，式（2）中的R、T分別為：

R

T（0,-l2,-l1）T

1.2 攝像機坐標系到成像平面坐標系的變換

在攝像機理想模型中，三維空間點Pc（xc,yc,zc）T從攝像機坐標系透視投影到二維成像平面坐標系中Pu（xu,yu）T，如圖3所示，投影關系表示為：

（3）

式中：zc表示目標物體與攝像機的距離，f表示攝像機焦距。

圖3 攝像機透視投影

1.3 成像平面坐標系到圖像平面坐標系的變換

面陣圖像傳感器陣列在成像平面上，將圖像轉換為像素圖像，圖像坐標系以像素為單位，以圖像的橫向為U軸，縱向為V軸，如圖1所示。

設成像平面坐標系Pu點在圖像坐標系中坐標是（u,v），則有：

（4）

其中：Nx、Ny分別是成像平面上橫向、縱向單位長度上的像素數(shù)［6］；（uo,vo）是成像平面坐標系的原點Ou在圖像坐標系中的像素坐標。

攝像機理想成像模型是線性模型（針孔模型），線性模型攝像機標定用線性方程求解，簡單快速，但是該模型沒有考慮標定過程中的非線性畸變問題，標定誤差大。

2 攝像機實際模型

實際上，攝像機投影成像并不完全滿足針孔模型，由于攝像機存在光學系統(tǒng)的加工誤差和裝配誤差等原因，目標的像點會發(fā)生多種類型的畸變，如徑向畸變、偏心畸變和薄透鏡畸變等。在需要精確標定攝像機參數(shù)和圖像匹配時，畸變會影響攝像機內外參數(shù)的估計精度，因此應采用非線性模型。

1980年Atkison已給出了描述非線性畸變的公式［7］：

（5）

其中：（xu,yu）是線性模型下的成像點坐標；（x,y）是實際成像點坐標；δx、δy是非線性畸變值，它與圖像點在圖像中的位置有關，可用公式來表示：

δxδxr+δxd+δxpk1x（x2+y2）+

［p1（3x2+y2）+2p2xy］+s1（x2+y2） （6）

δyδyr+δyd+δypk2y（x2+y2）+

［p2（3x2+y2）+2p1xy］+s2（x2+y2）（7）

式中：δxr、δyr稱為徑向畸變，δxd、δyd稱為偏心畸變，δxp、δyp稱為薄透鏡畸變，k1、k2、p1、p2、s1、s2是非線性畸變參數(shù)。

3 改進模型及其算法

對于面陣CCD攝像機來說，Nx、Ny值是固定的，且由廠家給出［6,8］。如果廠家給出的Nx、Ny參數(shù)不準確，或者圖像傳感器陣面排列有畸變，需要修正，可以把這種由CCD陣面排列畸變引起的偏差歸結于攝像機鏡頭，而認為CCD陣面是整齊排列的，且Nx、Ny值是精確的。此時，攝像機綜合畸變就由式（5）變?yōu)椋?/p>

（8）

為簡化攝像機綜合畸變模型函數(shù)，只考慮的徑向畸變和偏心畸變，式（6）、式（7）中變?yōu)椋?/p>

fx（x,y）sxy*x+k1x（x2+y2）+

［p1（3x2+y2）+2p2xy］（9）

fy（x,y）y+k2y（x2+y2）+

［p2（3x2+y2）+2p1xy］（10）

其中sxy表示圖像橫縱比存在畸變。

步驟1 設置攝像機綜合畸變模型參數(shù)的初始值。

各畸變參數(shù)初始化：sxy1，k10，k20，p10，p20。

步驟2 計算R、T、f、（uo,vo）。

xuff

yuff （11）

由圖2，可知：r11，r2r3r4r70，r5r9cos α，r6-r8sin α，tx0，ty-l2，tz-l1。

于是，式（11）變?yōu)椋?/p>

xuif

yuif （12）

將式（12）代入式（4），有：

uifNx+uo

vifNy+vo （13）

式中，未知量有f、α、l1、l2、uo、vo，從該方程組可知，只要從世界坐標系提取n（2n>6）個點，就能求出6個未知量。

步驟3 計算攝像機綜合畸變參數(shù)。

fxufx（x,y）sxy*x+k1x（x2+

y2）+［p1（3x2+y2）+2p2xy］

fyufy（x,y）y+k2y（x2+

y2）+［p2（3x2+y2）+2p1xy］ （14）

利用步驟2解出的R、T計算得到（xc,yc,zc），代入式（14），可得到關于畸變參數(shù)sxy、k1、k2、p1、p2的方程組：

fsxy*xi + k1xi（x2i + y2i） +

［p1（3x2i + y2i） + 2p2xiyi］

fy + k2yi（x2i + y2i） +

［p2（3x2i + y2i） + 2p1xiyi］（15）

其中，i1,2,…,n。上式共有5個未知量，2n個方程。上述線性方程組可用最小二乘法求解［9-11］。

步驟4 重復步驟2、3，進行反復迭代。

用解得的畸變參數(shù)sxy、k1、k2、p1、p2代入綜合畸變模型函數(shù)fx（x,y）、fy（x,y），重復步驟2、3，直到畸變參數(shù)達到一定標準，迭代終止。

4 實驗與分析

實驗前，制作一塊平面標定板，將攝像機安裝到智能車上，面陣CCD攝像機分辨率640×480,Nx1/0.023（像素/mm），Ny1/0.023（像素/mm）。通過計算，求得攝像機內外參數(shù)：α27.8°,l10.17,l21.37,uo420.26,vo328.15,f16.476,sxy1.0058,k10.03820,k2-0.00162,p1-0.00684,p2-0.00311。

從表1可知，圖像坐標點的計算值與測量值存在誤差，誤差主要來源于攝像機安裝引起的誤差、實驗測量三維坐標點和檢測圖像坐標系像素點的誤差。圖像坐標系U、V方向的平均誤差分別是：Δu0.4275，Δv0.4040，攝像機標定達到較高的精度，能夠滿足智能車的視覺導航。

但是，該攝像機標定實驗是在靜止狀態(tài)進行的，在實際的智能車視覺導航運動過程中，還存在道路顛簸和攝像機標定漂移等問題，都會對攝像機標定精度造成很大的影響。

表1 攝像機標定實驗數(shù)據

像素

5 結語

本文研究了攝像機理想模型和實際模型，在滿足實驗精度要求下，忽略薄棱鏡畸變，先通過線性模型求解攝像機內參數(shù)，然后考慮圖像橫縱比和綜合畸變函數(shù)，得到線性方程組迭代求解。方法較好地完成了單目攝像機標定，具有實用意義。

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第6篇：軍械工程學院研究生范文

關鍵詞：加速壽命試驗；雙應力交叉步階；蒙特卡洛仿真；正態(tài)分布

中圖分類號：TB114.3文獻標識碼：A

文章編號：1004 373X(2009)02 071 05

Simulation of Double Crossed Step－stress Testing Based on Normal Distribution

MENG Yafeng,JIA Zhanqiang,CAI Jinyan

(Ordnance Engineering College,Shijiazhuang,050003,China)

Abstract：This paper presents a method to solve reliability evaluation problem of electronic equipments with high reliability and long life using double crossed step－stress testing in Normal distribution.Testing efficiency is studied deeply by building theoretic model and Monte－Carlo simulation.And the same time,the relationship between the parameters(σ and μ) of normal distribution and accelerated efficiency is researched deeply.The results show that double crossed step－down－stress has more advantages than double crossed step－up－stress in the same conditions.

Keywords：accelerated life testing;double crossed step－stress;Monte－Carlo simulation;normal distribution

0 引 言

在文獻［1］中提出了一種新的雙應力加速壽命試驗方法――雙應力交叉步階試驗，在指數(shù)分布形式下對該試驗方法的核心思想進行了詳細闡述，之后對其統(tǒng)計分析方法進行了研究。但現(xiàn)代電子裝備的失效壽命很多情況下服從正態(tài)分布，因此，在此分布形式下研究雙應力交叉步階試驗具有重要的現(xiàn)實意義。

1 問題描述

這里將雙應力交叉步降加速壽命試驗（Double－Crossed Step－down－Stress Accelerated Life Testing，DCSDS－ALT）［1］與雙應力交叉步進加速壽命試驗（Double－Crossed Step－up－Stress Accelerated Life Testing，DCSUS－ALT）［2］統(tǒng)稱為雙應力交叉步階加速壽命試驗（Double－Crossed Step－Stress Accelerated Life Testing，DCSS－ALT）。從定義可以看出，雙應力交叉步階試驗同樣包含兩種截尾方式，即定數(shù)截尾雙應力交叉步階試驗與定時截尾雙應力交階步降試驗。

文獻［2］已經對雙應力交叉步加試驗進行了詳細研究，這里就不再贅述，相關知識和結論均可在文獻［2］中進行查詢。雙應力交叉步降試驗作為一種新的試驗方法，其理論體系還有許多有待完善的地方。在此，首先對雙應力交叉步降試驗的相關內容進行簡單介紹。

2 雙應力交叉步降試驗方法

2.1 雙應力交叉步降試驗的實施步驟

（1） 首先確定兩個加速應力（分別記為S1，S2）及每個應力所取的應力水平：

S10＜S11＜…＜S1l， S20＜S21＜…＜S2k（1）

式中，l和k分別是兩個加速應力的水平數(shù)；(S10,S20)為產品的正常應力水平，這樣第一應力的第i個水平與第二個應力的第j個水平的搭配(S1i,S2j)稱為應力水平組合，簡稱為水平組合(i,j)（i=1,2,…,l；j=1,2,…,k） 。

（2） 從一批產品中隨機抽取n個樣品，首先放在最高應力水平組合(l,k)下進行定數(shù)截尾壽命試驗，等到rlk個樣品失效時，將其中一個應力（如第一應力）水平降低1級，而另一應力（如第二應力）仍固定在原水平上，對剩余的n－rlk個樣品在水平組合(l－1,k)下再進行定數(shù)截尾壽命試驗，待到r(l－1)k個樣品失效時，再將應力水平組合調至(l－1,k－1)，然后對剩下的n－rlk－r(l－1)k個樣品在水平組合(l－1,k－1)下繼續(xù)進行定數(shù)截尾壽命試驗。如此重復下去，直到在最低應力水平組合(1,1)下有r11個失效為止。

2.2 雙應力交叉步降試驗的特點

（1） 每步只降低一個應力水平，兩個應力水平交叉降低，其水平組合變動的軌跡如圖1所示。

圖1 DCSDS－ALT水平組合變動軌跡

（2） 假如兩個應力的水平數(shù)分別為l和k，顯然有|l－k|≤1，于是DCSDS－ALT由h=l+k－1步組成，其h個水平組合全體記為D，即：

D={(l,k),(l－1,k),(l－1,k－1),…,(1,2),(1,1)}（2）

（3） DCSDS－ALT的總失效數(shù)為：

r=rlk+r(l－1)k+r(l－1)(k－1)+…+r12+r11≤n（3）

其中每一步失效數(shù)rij都要事先給定。

（4） 在DCSDS－ALT中，n個樣品經過h步應力水平轉換，可得到一批失效數(shù)據。譬如，在水平組合(i,j)下的失效數(shù)據記為：

tij1≤tij2≤…≤tijrij， (i,j)∈D（4）

這些失效時間都是從水平組合(l,k)開始算起到水平組合(i,j)為止。

（5） DCSDS－ALT較恒加試驗所需的試驗樣品數(shù)大大減少，前者最少需要12個，而后者一般至少需要20個［2］。另外，在試驗效率上DCSDS－ALT較雙應力交叉步加試驗也具有較大優(yōu)勢，下面將通過具體的仿真實例給予驗證。

2.3 具體實施方案

假設DCSDS－ALT按照(S1l,S2k)＞(S1l－1,S2k)＞…＞(S11,S21)的應力順序進行試驗，樣本抽樣數(shù)為n，試驗截尾數(shù)為rij，即在(S1i,S2j)組合應力作用下達到rij個失效時將應力降到(S1i－1,S2j)，且失效總數(shù)r=rlk+r(l－1)k+r(l－1)(k－1)+…+r12+r11≤n，失效時間以(S1i,S2j)開始時刻為計算起點，即：

(S1l,S2k):tlk,1,tlk,2,…,tlk,rlk

(S1l－1,S2k):t(l－1)k,1,t(l－1)k,2,…,t(l－1)k,r(l－1)k

…

(S11,S21):t11,1,t11,2,…,t11,r11

3 DCSS－ALT的基本假定及加速因子的定義

3.1 基本假定

假定1 各應力水平組合下，樣本的壽命數(shù)據服從正態(tài)分布，其分布函數(shù)為：

Fij(t)=Φ(t－μij)σij，i=1,2,…,l；j=1,2,…,k

式中，σij＞0為形狀參數(shù);μij＞0為特征壽命。該假定表明，應力水平組合改變是不會改變壽命分布類型的。

假定2 各應力水平組合下產品的失效機理不變。正態(tài)分布的分布參數(shù)約束條件為：

μij/σlk=μ(l－1)k/σ(l－1)k=…=μ12/σ12=

μ11/σ11=μ00/σ00=ρ

假定3所有應力水平組合下的失效機理與正常使用條件下的失效機理保持一致，不同應力水平下的壽命特征μij與應力水平(S1i,S2j)滿足加速模型：

ln μij=β0+β1φ1(S1i)+β2φ2(S2j)+

β3φ3(S1i,S2j)（5）

式中，β0，β1，β2，β3為待估參數(shù)；函數(shù)φ1，φ2，φ3為已知函數(shù)；最后一項表示兩個應力之間的交互作用，假如能確定兩應力之間在試驗中無相互影響，則式（5）最后一項可以去掉。

假定4 Nelson累積失效模型（CEM）：樣品的殘余壽命僅依賴于當時已累積失效部分和當時應力水平，而與累積方式無關。

3.2 加速因子的定義

加速因子反映加速壽命試驗中得到的壽命信息與實際使用條件得到的壽命信息之間得折算規(guī)律，同時加速因子也是該加速效率仿真實現(xiàn)失效壽命數(shù)據折算的關鍵所在。有關文獻［3－7］中加速壽命試驗的加速因子定義為：

定義1 （加速因子）若產品再加速應力水平（組合）Si與正常應力水平（組合）S0下的可靠性壽命分別為ξRi和ξR0，則稱：

ki0=ξR0/ξRi（6）

定義1是目前廣泛認同的加速因子定義。它將加速因子定義為可靠壽命之比，揭示了加速因子的本質。從定義1還可以看出，加速因子反映了在兩種應力水平（組合）作用下失效過程的相對快慢程度，根據Nelson的累積失效模型，還可以將加速因子對應的應力拓展到任意應力水平（組合）之間。

定義2 （加速因子）若產品在應力水平（組合）Si與Sj分別作用ti與tj的累積失效概率相同，即Fi(ti)=Fj(tj)，則稱應力水平（組合）Si相對于Sj的加速因子為：

kij=tj/ti（7）

根據累積退化模型與累積失效模型，定義2實際上是將加速因子定義為不同應力水平（組合）下產品達到相同壽命退化累積量的期望時間之比。該定義實際上包含一個試驗數(shù)據中壽命退化累積等量折算的基本原理，其物理意義比定義1更明確。由于R(t)=1－F(t)，所以定義2與定義1在本質上是一致的。式（7）可以變形為：

tj=kijti（8）

由此可以看出，如果產品在應力水平（組合）Si作用下試驗了時間ti，則在應力水平（組合）Sj作用下達到相同退化累積的等效試驗時間tj由式（8）確定，因此式（8）也成為應力水平（組合）試驗時間的折算公式。

定義3 根據第3.1節(jié)中的假定2，以及由正態(tài)分布參數(shù)得到的約束條件，仿照定義1和定義2還可以將加速因子定義為：

ki0=σ0/σi（9）

和：

kij=σj/σi（10）

式中，σ0為正常應力水平（組合）下失效數(shù)據的方差；σi為加速應力水平（組合）下失效數(shù)據的方差。式（9）反映了任意應力水平（組合）相對于正常應力水平（組合）的加速因子；式（10）則反映了應力水平（組合）Si相對于Sj的加速因子。

4 DCSS－ALT加速效率的數(shù)值仿真研究

4.1 加速效率仿真的問題描述

為進一步闡述正態(tài)分布下DCSS－ALT的效率問題，在此將利用Monte－Carlo仿真試驗進行對比分析。

設產品的壽命T服從正態(tài)分布，即：

Fij(T)=Φ\，T＞0（11）

式中，μ是特征壽命參數(shù)。特征壽命與應力水平之間滿足加速模型：

μ=φ(S1,S2)（12）

產品的正常應力水平與h=l+k－1個加速應力水平組合分別為(0,0)和(l,k)，(l－1,k)，(l－1,k－1)，…，(1,2)，(1,1)。則與加速模型式（12）相對應的平均壽命分別為μ0，μh，μh－1，…，μ1。為便于比較加速效率，在相同條件下對雙應力交叉步降試驗與雙應力交叉步加試驗進行了Monte－Carlo仿真，仿真結果如圖2、圖3所示。試驗的樣本量為n，雙應力交叉步降試驗的r個截尾數(shù)分別為rlk，r(l－1)k，…，r12，r11，而雙應力交叉步加試驗則為r11，r12，…，r(l－1)k，rlk。仿真試驗對該試驗設計進行100次Monte－Carlo模擬，結果通過平均效率指標表示。平均效率指標為相同試驗設計下雙應力交叉步加試驗與雙應力交叉步降試驗的總試驗時間之比，指標大于1，則說明雙應力交叉步降試驗試驗效率高；指標小于1，則說明雙應力交叉步加試驗的效率高。

4.2 基于Monte－Carlo方法的仿真

Monte－Carlo方法［8，9］是將研究對象當作隨機過程，并隨機生成研究所需數(shù)據，通過數(shù)值計算達到研究目的的一種模擬方法。Monte－Carlo方法廣泛應用于采用傳統(tǒng)的數(shù)學方法或物理方法難以解決的復雜問題。由于該文的效率對比研究是一個典型的隨機問題。通過大量實際試驗進行對比研究顯然很不現(xiàn)實，而Monte－Carlo方法利用計算機隨機生成符合要求的抽樣樣本，依據抽樣樣本的模擬試驗對試驗效率進行對比分析，并通過這種模擬過程的大量重復對比揭示該問題中的統(tǒng)計規(guī)律。

4.2.1 正態(tài)分布隨機抽樣截尾樣本的仿真

實際進行加速壽命試驗時需要對樣本進行隨機抽樣，這種抽樣方式的本質是總體中每一個體的抽樣中幾率均等。所以在此采用以下方法進行正態(tài)分布隨機抽樣截尾樣本的仿真：

（1） 隨機抽樣模擬過程：計算機生成n個［0，1］內均勻分布的隨機數(shù)p1，p2，…，pn作為被抽樣個體失效時間對應的可靠度；

（2） 利用反函數(shù)法生成隨機抽樣樣本：對于正態(tài)分布的樣本總體，其可靠壽命為：

tp=μ+σΦ－1(p)（13）

（3） 截尾樣本的產生：對于（2）中所產生的n個樣本進行從小到大排序，取前r個（r=r1+r2+…+rk）失效時間作為試驗的失效樣本，即后面n－r個為樣本為截尾樣本。

4.2.2 DCSS－ALT的仿真過程

（1） 雙應力交叉步降試驗

①利用加速模型式（13）求出其在應力組合(l,k)下的特征壽命μh，而后利用第4.2.1節(jié)的方法模擬產生參數(shù)為t~Φ(μh,σ)正態(tài)分布的n個截尾樣本t1,t2,…,tn，取前rlk個數(shù)據作為(l,k)應力水平組合下的失效數(shù)據；

②將數(shù)據tm\減去累積試驗時間trlk并分別乘以應力組合(l,k)相對于(l－1,k)的加速因子，即得到(l－1,k)應力水平下的失效數(shù)據；

③將數(shù)據tm\減去累積試驗時間tr(l－1)k,并分別乘以應力(l,k)相對于(l－1,k－1)的加速因子，即得到(l－1,k－1)應力水平下的失效數(shù)據；

④重復步驟（3），直到應力水平（1，1），即得到全部DCSDS－ALT的失效數(shù)據。

（2） 雙應力交叉步加試驗

雙應力交叉步加試驗的仿真過程與之基本相似，只是應力施加的先后順序正好相反，這里不再贅述。

4.2.3 DCSS－ALT加速效率的實例仿真

以溫度T（單位：絕對溫度）和電壓V（單位：伏特）作為兩個加速應力安排一次雙應力交叉步降試驗。試驗數(shù)據通過蒙特卡洛仿真模擬產生，具體過程如下：

（1） 首先取定文獻［2］中的加速方程:

ln ηij=－20+20 000T－4.5ln V(14)

（2） 確定T和V的正常應力水平和加速應力水平如下：

T0=353，T1=373，T2=388，T3=403，

V0=100，V1=200，V2=300，V3=400，V4=500

DCSDS－ALT與DCSUS－ALT加速應力水平組合(T,V)的變化軌跡分別為：

(3,4)(3,3)(2,3)(2,2)(1,2)(1,1)；

(1,1)(1,2)(2,2)(2,3)(3,3)(3,4)

這里的應力水平數(shù)l=3,k=4；步數(shù)h=l+k－1=6。把這6個水平組合代入加速方程可得6個平均壽命η34,η33,…,η11。

（3） 確定樣品數(shù)n=100，各步的截尾數(shù)為:

r34=12,r33=11,r23=9,

r22=8,r12=6,r11=5

累計失效數(shù)r=r34+r33+r23+r22+r12+r11=51個。

（4） 按照第4.2.2節(jié)中的步驟進行數(shù)據仿真，在求得仿真數(shù)據后，即可求出加速效率指標ratio。

圖2和圖3分別顯示出雙應力交叉步降試驗和雙應力交叉步降試驗條件下正態(tài)分布形狀參數(shù)ρ與加速效率指標的關系圖。圖2和圖3中分別出現(xiàn)了加速效率指標ratio＜0的情況，這表明在實際試驗中不可能出現(xiàn)壽命特征參數(shù)μ小于形狀參數(shù)σ的情況，即失效數(shù)據的離散程度不可能超過其均值；另外，在ρ=1.5附近加速效率指標ratio開始大于1，這進一步印證了上面的結論；

（5） 隨著分布參數(shù)約束條件ρ（ρ＞1.5）的增大，雙應力交叉步降試驗的試驗效率在急劇增大，而雙應力交叉步加試驗的試驗效率則在急劇減小。這表明在實際試驗條件下，雙應力交叉步降試驗相對于雙應力交叉步加試驗的效率優(yōu)勢是十分明顯的。

4.3 DCSS－ALT失效物理的累積退化模型

在損傷累積型和容差型失效機理中，產品的壽命過程都表現(xiàn)為產品的某個內部狀態(tài)量隨著壽命歷程的退化過程，具有明顯的漸變過程。失效物理對這一類失效常采用退化模型進行描述［10］。所謂退化模型，是指試件完全處于安全工作區(qū)，在t=0時刻沒有損傷，必須經過一定時間的累積以后才發(fā)生失效的一種模型。

圖2 雙應力交叉步降試驗ρ與效率指標關系圖（一）

圖3 雙應力交叉步加試驗ρ與效率指標關系（二）

一般，若引入函數(shù)f(D)表示產品壽命過程的退化量，則退化模型中產品隨時間推移而發(fā)生壽命消耗的過程可表述為：

df(D)/dt=K（15）

式中，D表示退化量的特征量；f(D)是與特征值和失效過程基本物質狀態(tài)有關的函數(shù)；K為退化速度。f(D)的形式與產品的失效機理有關；而退化速度K則由失效機理與應力水平來決定。于是可以進一步推導出關系式f(D)=Kt，因此退化模型表明產品壽命過程在時刻t的退化量由Kt來決定。若特征值D退化到某一臨界量M時產品失效，則對應的產品壽命T為：

T=f(M)/K（16）

因此，產品的壽命隨應力水平的提高，退化速度的加快而縮短，這也是所有加速壽命試驗方法共同的理論依據。

退化模型描述了產品在一定應力水平下的壽命時效過程，而對于雙應力交叉步降試驗的描述則應當采用累積退化模型。按照第4.2.2節(jié)中的試驗方法安排試驗（其中S1，S2應力的水平數(shù)分別為l和k，對應的試驗階數(shù)為h=l+k－1），則雙應力交叉步降試驗在應力水平(S1i,S2j)組合（對應的退化量為Kp）的加載時間長度為tp，產品經過m（m≤h）階步降應力水平加載完成后失效，則此時的退化量為：

f(D)=∑mp=1Kptp（17）

將Kp=f(D)/Tp代入式（17），則可得：

∑mp=1(tp/Tp)=1（18）

而產品在該雙應力交叉步降模式下的失效時間為所有tp之和，這就是累積退化模型。累積退化模型是Miner準則的推廣，因此亦稱廣義Miner準則。累積退化模型同樣適用于雙應力交叉步階試驗與序進應力試驗的失效物理描述。

累積退化模型的物理意義在于：如果對應于Tm壽命的應力在試樣上加載時間tm，而后再將對應于Tm－1壽命的應力在試樣上加載時間tm－1，依此類推，當加載到滿足式（18）時產品的壽命終止，對應的產品失效時間則為所有加載時間tp之和。

4.4 進一步的討論

根據累積退化模型，雙應力交叉步降試驗的每一階應力水平加載都會對試樣造成一定的退化量，試樣中的退化量隨著雙應力交叉步降應力的加載進程按照式（17）準則進行累積，當退化累積總量達到臨界值時試樣失效，對應的失效時間由式（17）準則中的所有tp之和確定。在高可靠、長壽命的評估中，由于耗損型失效的失效率曲線為遞增函數(shù)，耗損失效主要集中于產品壽命末期，所以如何盡快實現(xiàn)產品壽命早期階段的退化累積以壓縮產品進入壽命末期的試驗時間，則已成為整個加速壽命試驗在加速效率上的瓶頸問題。

雙應力交叉步加試驗的應力加載由最低應力水平開始，因此其早期的退化累積主要通過較低應力水平實現(xiàn)，所以這一階段的試驗時間往往比較漫長。文獻［2］中對某產品安排雙應力交叉步加試驗，該試驗中第一個失效出現(xiàn)的時間約為219.3 h，為總試驗時間（1 558.14 h）的15％左右。

而雙應力交叉步降試驗則不同，試驗的應力加載由最高應力水平開始，其早期退化累積則主要通過最高應力水平開始，因而使得相應的早期退化累積時間大大壓縮。在試驗應力步降到較低水平以后，由于試樣中已經累積所有較高應力水平所造成的退化累積量，試樣已經進入到壽命末期的大量失效階段。所以，雙應力交叉步降試驗的總試驗時間與步進試驗方式相比將大大減少，也就是說其加速效率將得到較大的改善。

5 結 語

以長壽命電子裝備的可靠性評估需求為背景，通過理論模型的建立，對正態(tài)分布下雙應力交叉步階試驗方法及試驗效率問題進行了研究。結果表明，該試驗方法應用于電子裝備的可靠性評估可以極大地減少試驗時間，降低試驗費用，具有重要的現(xiàn)實應用價值。

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作者簡介 孟亞峰 男，1970年出生，河北人，講師，博士。主要從事裝備武器系統(tǒng)性能監(jiān)測與故障診斷的研究工作。