第一篇：技術(shù)論文

實現(xiàn)變頻調(diào)速器多電機(jī)控制

摘要

本文介紹了一種plc與變頻調(diào)速器構(gòu)成的多分支通訊網(wǎng)絡(luò)，闡明了該網(wǎng)絡(luò)控制調(diào)速系統(tǒng)與一般模擬量控制調(diào)速系統(tǒng)相比的優(yōu)越性，給出了系統(tǒng)框圖及plc程序。關(guān)鍵詞

plc變頻調(diào)速器多電機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議

一、引言

以變頻調(diào)速器為調(diào)速控制器的同步控制系統(tǒng)、比例控制系統(tǒng)和同速系統(tǒng)等已廣泛應(yīng)用于冶金、機(jī)械、紡織、化工等行業(yè)。以比例控制系統(tǒng)為例。工作時操作人員通過控制機(jī)（可為plc或工業(yè)pc）設(shè)定比例運(yùn)行參數(shù)，然后控制機(jī)通過d/a轉(zhuǎn)換模件發(fā)出控制變頻調(diào)速器的速度指令使各個變頻調(diào)速器帶動電機(jī)按一定的速度比例運(yùn)轉(zhuǎn)。此方案對電機(jī)數(shù)目不多，電機(jī)分布比較集中的應(yīng)用系統(tǒng)較合適。但對于大規(guī)模生產(chǎn)自動線，一方面電機(jī)數(shù)目較多，另一方面電機(jī)分布距離較遠(yuǎn)。采用此控制方案時由于速度指令信號在長距離傳輸中的衰減和外界的干擾，使整個系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和可靠性降低；同時大量d/a轉(zhuǎn)換模件使系統(tǒng)成本增加。為此我們提出了plc與變頻調(diào)速器構(gòu)成多分支通訊控制網(wǎng)絡(luò)。該系統(tǒng)成本較低、信號傳輸距離遠(yuǎn)、抗干擾能力強(qiáng)，尤其適合遠(yuǎn)距離，多電機(jī)控制。

二、系統(tǒng)硬件構(gòu)成

系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)主要由下列組件構(gòu)成；

1、fx0n—24mr為plc基本單元，執(zhí)行系統(tǒng)及用戶軟件，是系統(tǒng)的核心。

2、fx0n—485adp為fx0n系統(tǒng)plc的通訊適配器，該模塊的主要作用是在計算機(jī)—plc通訊系統(tǒng)中作為子站接受計算機(jī)發(fā)給plc的信息或在多plc構(gòu)成n:n網(wǎng)絡(luò)時作為網(wǎng)絡(luò)適配器，一般只作為規(guī)定協(xié)議的收信單元使用。本文作者在分析其結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，將其作為通訊主站使用，完成變頻調(diào)速器控制信號的發(fā)送。

3、fr—cu03為fr—a044系列比例調(diào)速器的計算機(jī)連接單元，符合rs—422/rs—485通訊規(guī)范，用于實現(xiàn)計算機(jī)與多臺變頻調(diào)速器的連網(wǎng)。通過該單元能夠在網(wǎng)絡(luò)上實現(xiàn)變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制（如啟動、停止、運(yùn)行頻率設(shè)定）、參數(shù)設(shè)定和狀態(tài)監(jiān)控等功能，是變頻器的網(wǎng)絡(luò)接口。

4、fr—a044變頻調(diào)查器，實現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。在1:n（本文中為1:3）多分支通訊網(wǎng)絡(luò)中，每個變頻器為一個子站，每個子站均有一個站號，事先由參數(shù)設(shè)定單元設(shè)定。工作過程中，plc通過fx0n—485adp發(fā)有關(guān)命令信息后，各個子站均收到該信息，然后每個子站判斷該信息的站號地址是否與本站站號一致。若一致則處理該信息并返回應(yīng)答信息；若不一致則放棄該信息的處理，這樣就保證了在網(wǎng)絡(luò)上同時只有一個子站與主站交換信息。

三、軟件設(shè)計

1、通訊協(xié)議

fr—cu03規(guī)定計算機(jī)與變頻器的通訊過程，該過程最多分5個階段。

1、計算機(jī)發(fā)出通訊請求；

2、變頻器處理等待；

3、變頻器作出應(yīng)答；

4、計算機(jī)處理等待；

5、計算機(jī)作出應(yīng)答。根據(jù)不同的通訊要求完成相應(yīng)的過程，如寫變頻器啟停控制命令時完成三個過程；監(jiān)視變頻器運(yùn)行頻率時完成五個過程。不論是寫數(shù)據(jù)還是讀數(shù)據(jù)，均有計算機(jī)發(fā)出請求，變頻器只是被動接受請求并作出應(yīng)答。每個階段的數(shù)據(jù)格式均有差別。

2、plc編程

要實現(xiàn)對變頻器的控制，必須對plc進(jìn)行編程，通過程序?qū)崿F(xiàn)plc與變頻器信息交換的控制。plc程序應(yīng)完成fx0n—485adp通訊適配器的初始化、控制命令字的組合、代碼轉(zhuǎn)換及變頻器應(yīng)答信息的處理等工作。程序中通訊發(fā)送緩沖區(qū)為d127~d149；接受緩沖區(qū)為d150~d160。電機(jī)1啟動、停止分別由x0的上升、下降沿控制；電機(jī)2啟動、停止分別由x1的上升、下降沿控制；電機(jī)3啟動、停止分別由x2的上升、下降沿控制。程序由系統(tǒng)起始脈沖m8002初始化fx0n—485adp的通訊協(xié)議；然后進(jìn)行啟動、停止信號的處理。以電機(jī)1啟動為例，x0的上升沿m50吸合，變頻器1的站號送入d130，運(yùn)行命令字送入d135，enq、寫運(yùn)行命令的控制字和等待時間等由編程器事先寫入d131、d132、d133；接著求校驗和并送入d136、d137；最后置m8122允許rs指令發(fā)送控制信息到。變頻器受到信號后立刻返回應(yīng)答信息，此信息fx0n—485adp收到后置m8132，plc根據(jù)情況作出相應(yīng)處理后結(jié)束程序。

四、變頻器制動的思路和新方法 在通用變頻器、異步電動機(jī)和機(jī)械負(fù)載所組成的變頻調(diào)速傳統(tǒng)系統(tǒng)中，當(dāng)電動機(jī)所傳動的位能負(fù)載下放時，電動機(jī)將可能處于再生發(fā)電制動狀態(tài)；或當(dāng)電動機(jī)從高速到低速（含停車）

減速時，頻率可以突減，但因電機(jī)的機(jī)械慣性，電機(jī)可能處于再生發(fā)電狀態(tài)，傳動系統(tǒng)中所儲存的機(jī)械能經(jīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，通過逆變器的六個續(xù)流二極管回送到變頻器的直流回路中。此時的逆變器處于整流狀態(tài)。這時，如果變頻器中沒采取消耗能量的措施，這部分能量將導(dǎo)致中間回路的儲能電容器的電壓上升。如果當(dāng)制動過快或機(jī)械負(fù)載為提升機(jī)類時，這部分能量就可能對變頻器帶來損壞，所以這部分能量我們就應(yīng)該考慮考慮了。在通用變頻器中，對再生能量最常用的處理方式有兩種：(1)、耗散到直流回路中人為設(shè)置的與電容器并聯(lián)的“制動電阻”中，稱之為動力制動狀態(tài)；(2)、使之回饋到電網(wǎng)，則稱之為回饋制動狀態(tài)（又稱再生制動狀態(tài)）。還有一種制動方式，即直流制動，可以用于要求準(zhǔn)確停車的情況或起動前制動電機(jī)由于外界因素引起的不規(guī)則旋轉(zhuǎn)。

在書籍、刊物上有許多專家談?wù)撨^有關(guān)變頻器制動方面的設(shè)計與應(yīng)用，尤其是近些時間有過許多關(guān)于“能量回饋制動”方面的文章。今天，筆者提供一種新型的制動方法，它具有“回饋制動”的四象限運(yùn)轉(zhuǎn)、運(yùn)行效率高等優(yōu)點，也具有“能耗制動”對電網(wǎng)無污染、可靠性高等好處。

1、能耗制動

利用設(shè)置在直流回路中的制動電阻吸收電機(jī)的再生電能的方式稱為能耗制動。其優(yōu)點是構(gòu)造簡單；對電網(wǎng)無污染（與回饋制動作比較），成本低廉；缺點是運(yùn)行效率低，特別是在頻繁制動時將要消耗大量的能量且制動電阻的容量將增大。

一般在通用變頻器中，小功率變頻器（22kw以下）內(nèi)置有了剎車單元，只需外加剎車電阻。大功率變頻器（22kw以上）就需外置剎車單元、剎車電阻了。

2、回饋制動

實現(xiàn)能量回饋制動就要求電壓同頻同相控制、回饋電流控制等條件。它是采用有源逆變技術(shù)，將再生電能逆變?yōu)榕c電網(wǎng)同頻率同相位的交流電回送電網(wǎng)，從而實現(xiàn)制動。

回饋制動的優(yōu)點是能四象限運(yùn)行,電能回饋提高了系統(tǒng)的效率。其缺點是：(1)、只有在不易發(fā)生故障的穩(wěn)定電網(wǎng)電壓下（電網(wǎng)電壓波動不大于10%），才可以采用這種回饋制動方式。因為在發(fā)電制動運(yùn)行時，電網(wǎng)電壓故障時間大于2ms，則可能發(fā)生換相失敗，損壞器件。(2)、在回饋時，對電網(wǎng)有諧波污染。(3)、控制復(fù)雜，成本較高。

3、新型制動方式（電容反饋制動）3.1主回路原理

整流部分采用普通的不可控整流橋進(jìn)行整流，濾波回路采用通用的電解電容，延時回路采用接觸器或可控硅都行。充電、反饋回路由功率模塊igbt、充電、反饋電抗器l及大電解電容ｃ（容量約零點幾法，可根據(jù)變頻器所在的工況系統(tǒng)決定）組成。逆變部分由功率模塊igbt組成。保護(hù)回路，由igbt、功率電阻組成。(1)電動機(jī)發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)

cpu對輸入的交流電壓和直流回路電壓νd的實時監(jiān)控，決定向vt1是否發(fā)出充電信號，一旦νd比輸入交流電壓所對應(yīng)的直流電壓值（如380vac—530vdc）高到一定值時，cpu關(guān)斷vt3，通過對vt1的脈沖導(dǎo)通實現(xiàn)對電解電容c的充電過程。此時的電抗器l與電解電容c分壓，從而確保電解電容c工作在安全范圍內(nèi)。當(dāng)電解電容c上的電壓快到危險值（比如說370v），而系統(tǒng)仍處于發(fā)電狀態(tài)，電能不斷通過逆變部分回送到直流回路中時，安全回路發(fā)揮作用，實現(xiàn)能耗制動（電阻制動），控制vt3的關(guān)斷與開通，從而實現(xiàn)電阻r消耗多余的能量，一般這種情況是不會出現(xiàn)的。(2)電動機(jī)電動運(yùn)行狀態(tài)

當(dāng)cpu發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)不再充電時，則對vt3進(jìn)行脈沖導(dǎo)通，使得在電抗器l上行成了一個瞬時左正右負(fù)的電壓，再加上電解電容c上的電壓就能實現(xiàn)從電容到直流回路的能量反饋過程。cpu通過對電解電容c上的電壓和直流回路的電壓的檢測，控制vt3的開關(guān)頻率以及占空比,從而控制反饋電流，確保直流回路電壓νd不出現(xiàn)過高。3.2系統(tǒng)難點(1)電抗器的選取

(a)、我們考慮到工況的特殊性，假設(shè)系統(tǒng)出現(xiàn)某種故障，導(dǎo)致電機(jī)所載的位能負(fù)載自由加速下落，這時電機(jī)處于一種發(fā)電運(yùn)行狀態(tài)，再生能量通過六個續(xù)流二極管回送至直流回路，致使νd升高，很快使變頻器處于充電狀態(tài)，這時的電流會很大。所以所選取電抗器線徑要大到能通過此時的電流。

（b）、在反饋回路中，為了使電解電容在下次充電前把盡可能多的電能釋放出來，選取普通的鐵芯（硅鋼片）是不能達(dá)到目的的，最好選用鐵氧體材料制成的鐵芯，再看看上述考慮的電流值如此大，可見這個鐵芯有多大，素不知市面上有無這么大的鐵氧體鐵芯，即使有，其價格也肯定不會很低。

所以筆者建議充電、反饋回路各采用一個電抗器。(2)控制上的難點

（a）、變頻器的直流回路中，電壓νd一般都高于500vdc，而電解電容ｃ的耐壓才400vdc，可見這種充電過程的控制就不像能量制動（電阻制動）的控制方式了。其在電抗器上所產(chǎn)生的瞬時電壓降為，電解電容ｃ的瞬時充電電壓為νc=νd-νl，為了確保電解電容工作在安全范圍內(nèi)（≤400v），就得有效的控制電抗器上的電壓降νl，而電壓降νl又取決于電感量和電流的瞬時變化率。

（b）、在反饋過程中，還得防止電解電容ｃ所放的電能通過電抗器造成直流回路電壓過高，以致系統(tǒng)出現(xiàn)過壓保護(hù)。3.3主要應(yīng)用場合及應(yīng)用實例

正是由于變頻器的這種新型制動方式（電容反饋制動）所具有的優(yōu)越性，近些來，不少用戶結(jié)合其設(shè)備的特點，紛紛提出了要配備這種系統(tǒng)。由于技術(shù)上有一定的難度，國外還不知有無此制動方式？國內(nèi)目前只有山東風(fēng)光電子公司由以前采用回饋制動方式的變頻器（仍有2臺在正常運(yùn)行中）改用了這種電容反饋制動方式的新型礦用提升機(jī)系列，到目前為止，這種電容反饋制動的變頻器正長期正常運(yùn)行在山東寧陽保安煤礦及山西太原等地，填補(bǔ)了國內(nèi)這一空白。

隨著變頻器應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，這個應(yīng)用技術(shù)將大有發(fā)展前途，具體來講，主要用在礦井中的吊籠（載人或裝料）、斜井礦車（單筒或雙筒）、起重機(jī)械等行業(yè)。總之需要能量回饋裝置的場合都可選用。

五、結(jié)語

1、實際使用表明，該方案能夠?qū)崿F(xiàn)plc通過網(wǎng)絡(luò)對變頻調(diào)速器的運(yùn)行控制、參數(shù)設(shè)定和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。

2、該系統(tǒng)最多可控制變頻調(diào)速器32臺，最大距離500m。

3、控制多臺變頻器，成本明顯低于d/a控制方式。

4、隨著變頻器的增加，通訊延遲加大，系統(tǒng)響應(yīng)速度低于d/a控制方式。參考文獻(xiàn)

1、韓安榮.通用變頻器及其應(yīng)用(第2版)[m].北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2、劉文兵（1981—）男從事過變頻器的應(yīng)用工作，現(xiàn)在臺州富凌機(jī)電制造有限公司,從事變頻器的設(shè)計與制造。

第二篇：通用技術(shù)論文

高中通用技術(shù)教學(xué)論文

讓通用技術(shù)課堂靈動起來

[摘要] 二十一世紀(jì)需要具有開拓創(chuàng)新、勇于實踐能力的人才?！靶抡n程”的頒布與實施正是基于這樣一個教育理念?，F(xiàn)階段，教師無法改變開設(shè)通用技術(shù)課程普遍存在困難的客觀事實，但教師可以通過有效的課堂教學(xué)實現(xiàn)通用技術(shù)教育的教學(xué)目標(biāo)，即“促使全體學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展、個性健康發(fā)展，使每個學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，達(dá)到愿學(xué)、樂學(xué)、會學(xué)、善學(xué)?！钡哪康?，從而對我國通用技術(shù)課程的發(fā)展起推動作用。

[關(guān)鍵詞] 通用技術(shù)課堂 靈動

二十一世紀(jì)需要具有開拓創(chuàng)新、勇于實踐能力的人才?！靶抡n程”的頒布與實施正是基于這樣一個教育理念?，F(xiàn)階段，教師無法改變開設(shè)通用技術(shù)課程普遍存在困難的客觀事實，但教師可以通過有效的課堂教學(xué)實現(xiàn)通用技術(shù)教育的教學(xué)目標(biāo)，即“促使全體學(xué)生素質(zhì)全面發(fā)展、個性健康發(fā)展，使每個學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，達(dá)到愿學(xué)、樂學(xué)、會學(xué)、善學(xué)。”的目的，從而對我國通用技術(shù)課程的發(fā)展起推動作用。

在通用技術(shù)教學(xué)中，基于高中學(xué)生面臨高考壓力及其年齡特點及智力水平的現(xiàn)狀，教師應(yīng)該充分利用各種有效的教學(xué)策略，傳授給學(xué)生科學(xué)的通用技術(shù)學(xué)習(xí)方法，提高他們的技術(shù)素養(yǎng)，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)打好必備的基礎(chǔ)。讓通用技術(shù)課堂靈動起來，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)通用技術(shù)的興趣，從而啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維。

下面，就教學(xué)實施過程中，如何運(yùn)用各種有效的教學(xué)策略，讓通用技術(shù)課堂靈動起來，建設(shè)開放而具有活力的通用技術(shù)課堂，建立師生互動、生生互動、互教互學(xué)的課堂模式，使通用技術(shù)課堂多一些動感，多一些生氣與活力等問題來談?wù)劸唧w的做法，以期拋磚引玉。

一、“新聞主播”進(jìn)課堂

為了創(chuàng)設(shè)豐富的通用技術(shù)學(xué)習(xí)環(huán)境，營造豐富的技術(shù)學(xué)習(xí)氣氛，提高學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)。在每學(xué)期初，筆者與學(xué)生約定，每節(jié)課開始的三分鐘，由兩名學(xué)生到講壇來報道與技術(shù)有關(guān)的新聞，能結(jié)合學(xué)習(xí)進(jìn)度則更佳。開始時他們覺得是在教師的“威嚴(yán)”下被迫的行為，但隨之而來卻產(chǎn)生了成功感：一是從圖書館、電視或雜志等甄選技術(shù)新聞的過程中開拓技術(shù)視野，了解了更多與技術(shù)相關(guān)的知識，從而能理解技術(shù)，甚至應(yīng)用技術(shù)；二是在報道新聞時，從同學(xué)的肯定中得到激勵。這樣的設(shè)計，目的是為學(xué)生創(chuàng)造輕松、愉悅的課堂環(huán)境，從而使之從被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃訉W(xué)習(xí)，積極參與到課堂學(xué)習(xí)活動中。

通過這個環(huán)節(jié)的設(shè)計，一個學(xué)期下來，筆者驚喜地發(fā)現(xiàn)：學(xué)生關(guān)于科學(xué)、技術(shù)的視野開闊了，對課程有了更為深刻而全面的理解，增強(qiáng)了使用技術(shù)的自信心和責(zé)任心，能主動關(guān)注生活中的技術(shù)。

二、“演員”進(jìn)課堂

在通用技術(shù)的學(xué)習(xí)中，必然涉及生澀的技術(shù)基礎(chǔ)知識，若由教師過多講授，必然索然無味。讓學(xué)生即興表演，參與其中，是促進(jìn)學(xué)生對技術(shù)進(jìn)行全身心感受的有效手段，符合通用技術(shù)教學(xué)的特點和高中生身心發(fā)展規(guī)律。課堂表演的形式有很多，應(yīng)根據(jù)實際需要來設(shè)計。如在教學(xué)第二章的《設(shè)計和交流中的技術(shù)語言》時，因本節(jié)內(nèi)容抽象，學(xué)習(xí)困難較大，如果采取講授、提問的方式教學(xué)，學(xué)生興趣不大，后筆者請一同學(xué)扮演“設(shè)計師”，其他同學(xué)扮演“加工師傅”，設(shè)計師向加工師傅描述只有他看見的工件三維圖。扮演“設(shè)計師”的同學(xué)在講臺上想方設(shè)法地比劃著，臺下“師傅”們就是不明白，在一陣陣的笑聲中，學(xué)生不知不覺地置身于實際情境中，去感受技術(shù)語言交流的重要性，產(chǎn)生了強(qiáng)烈的求知欲望。

三、“評論家”進(jìn)課堂

在學(xué)生動手制訂設(shè)計方案之前，給學(xué)生補(bǔ)充一節(jié)優(yōu)秀作品欣賞課尤為重要。這直接影響最終的教學(xué)效果。從一定程度上講，對技術(shù)作品的欣賞是對作品的再創(chuàng)造。

首先，教會學(xué)生如何去欣賞。優(yōu)秀作品的欣賞包括內(nèi)容和形式兩個方面，對作品的欣賞，既向?qū)W生傳授了技術(shù)基礎(chǔ)知識，又給學(xué)生做出了作品評價示范。在對作品的欣賞中，我們常會聽到“只可意會，不可言傳”的評述方法，其實，并不是什么“不可言傳”而是“不會言傳”，原因是缺乏對作品內(nèi)容和形式的具體感受。又或者只說“好”與“不好”。遇到這類情況，教師要善于引導(dǎo)，作品來源于生活，高中的學(xué)生有一定的鑒賞能力和評判能力，教師需要引導(dǎo)學(xué)生說出“好在哪里？”“為什么認(rèn)為它好？”“為什么采用這個結(jié)構(gòu)而不采用那個結(jié)構(gòu)？”“為什么采用這種材料而不采用那種材料”“采用某種顏色能給使用者什么樣的心理感受？”等等。

其次，讓學(xué)生去當(dāng)評論家。同時要注意，通用技術(shù)作品的賞析沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)答案。

總之，在通用技術(shù)活動課的開展過程中，可能有很多困難，面對諸多困難，我們應(yīng)該想方設(shè)法讓學(xué)生經(jīng)歷實踐活動。俗話說“方法總比困難多”，有效利用工具箱開展活動課不過是其中的“滄海一粟”，并不起眼。然而，如果能夠通過對工具箱的管理，移去阻礙通用技術(shù)實踐活動開展的攔路石，讓每個學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計活動，使學(xué)生感悟技術(shù)的思想方法、逐步規(guī)范了學(xué)生的操作行為、保持對技術(shù)問題的興趣，又有效提升了教師的管理水平，則可以說工具箱雖小，卻蘊(yùn)含了大意義。

第三篇：雷達(dá)技術(shù)論文

相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)

相控陣?yán)走_(dá)有相當(dāng)密集的天線陣列，在傳統(tǒng)雷達(dá)天線面的面積上可安裝上千個相控陣天線，任何一個天線都可收發(fā)雷達(dá)波，而相鄰的數(shù)個天線即具有一個雷達(dá)的功能。掃描時，選定其中一個區(qū)塊(數(shù)個天線單元)或數(shù)個區(qū)塊對單一目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描，因此整個雷達(dá)可同時對許多目標(biāo)或區(qū)域進(jìn)行掃描或追蹤，具有多個雷達(dá)的功能。由于一個雷達(dá)可同時針對不同方向進(jìn)行掃描，再加之掃描方式為電子控制而不必由機(jī)械轉(zhuǎn)動，因此資料更新率大大提高，機(jī)械掃描雷達(dá)因受限于機(jī)械轉(zhuǎn)動頻率因而資料更新周期為秒或十秒級，電子掃描雷達(dá)則為毫秒或微秒級。因而它更適于對付高機(jī)動目標(biāo)。此外由于可發(fā)射窄波束，因而也可充當(dāng)電子戰(zhàn)天線使用，如電磁干擾甚至是構(gòu)想中發(fā)射反相位雷達(dá)波來抵消探測電波等。關(guān)鍵字 相控陣?yán)走_(dá)

原理

特點

應(yīng)用

分類

應(yīng)用

歷史

發(fā)展

正文

1.相控陣?yán)走_(dá)

相控陣?yán)走_(dá)又稱作相位陣列雷達(dá)，是一種以改變雷達(dá)波相位來改變波束方向的雷達(dá)，因為是以電子方式控制波束而非傳統(tǒng)的機(jī)械轉(zhuǎn)動天線面方式，故又稱電子掃描雷達(dá)。

1.1相控陣?yán)走_(dá)的原理

我們知道，蜻蜓的每只眼睛由許許多多個小眼組成，每個小眼都能成完整的像，這樣就使得蜻蜓所看到的范圍要比人眼大得多。與此類似，相控陣?yán)走_(dá)的天線陣面也由許多個輻射單元和接收單元（稱為陣元）組成，單元數(shù)目和雷達(dá)的功能有關(guān)，可以從幾百個到幾萬個。這些單元有規(guī)則地排列在平面上，構(gòu)成陣列天線。利用電磁波相干原理，通過計算機(jī)控制饋往各輻射單元電流的相位，就可以改變波束的方向進(jìn)行掃描，故稱為電掃描。輻射單元把接收到的回波信號送入主機(jī)，完成雷達(dá)對目標(biāo)的搜索、跟蹤和測量。每個天線單元除了有天線振子之外，還有移相器等必須的器件。不同的振子通過移相器可以被饋入不同的相位的電流，從而在空間輻射出不同方向性的波束。天線的單元數(shù)目越多，則波束在空間可能的方位就越多。這種雷達(dá)的工作基礎(chǔ)是相位可控的陣列天線。相位控制可采用相位法、實時法、頻率法和電子饋電開關(guān)法。在一維上排列若干輻射單元即為線陣，在兩維上排列若干輻射單元稱為平面陣。輻射單元也可以排列在曲線上或曲面上．這種天線稱為共形陣天線。共形陣天線可以克服線陣和平面陣掃描角小的缺點，能以一部天線實現(xiàn)全空域電掃。通常的共形陣線 應(yīng)該具有以下的特點環(huán)形陣、圓面陣、圓錐面陣、圓柱面陣、半球面陣等。

1.2 相控陣?yán)走_(dá)的特點

相控陣?yán)走_(dá)之所以具有強(qiáng)大的生命力，因為它優(yōu)勝于一般機(jī)械掃描雷達(dá)。它具有以下特點：

（1）能對付多目標(biāo)。相控陣?yán)走_(dá)利用電子掃描的靈活性、快速性和按時分割原理或多波束，可實現(xiàn)邊搜索邊跟蹤工作方式，與電子計算機(jī)相配合，能同時搜索、探測和跟蹤不同方向和不同高度的多批目標(biāo)，并能同時制導(dǎo)多枚導(dǎo)彈攻擊多個空中目標(biāo)。因此，適用于多目標(biāo)、多方向、多層次空襲的作戰(zhàn)環(huán)境。

（2）功能多，機(jī)動性強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)能夠同時形成多個獨立控制的波束，分別用以執(zhí)行搜索、探測、識別、跟蹤、照射目標(biāo)和跟蹤、制導(dǎo)導(dǎo)彈等多種功能，一部相控陣?yán)走_(dá)能起到多部專用雷達(dá)的作用，而且還遠(yuǎn)比它們能夠同時對付的目標(biāo)多。因此，可大大減少武器系統(tǒng)的設(shè)備，從而提高系統(tǒng)的機(jī)動能力。

（3）反應(yīng)時間短、數(shù)據(jù)率高。相控陣?yán)走_(dá)可不需要天線驅(qū)動系統(tǒng)，波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，從而縮短了對目標(biāo)信號檢測、錄取、信息傳遞等所需的時間，具有較高的數(shù)據(jù)率。相控陣天線通常采用數(shù)字化工作方式，使雷達(dá)與數(shù)字計算機(jī)結(jié)合起來，能大大提高自動化程度，簡化了雷達(dá)操作，縮短了目標(biāo)搜索、跟蹤和發(fā)控準(zhǔn)備時間，便于快速、準(zhǔn)確地實施畦達(dá)程序和數(shù)據(jù)處理。因而可提高跟蹤空中高速機(jī)動目標(biāo)的能力。

（4）抗干擾能力強(qiáng)。相控陣?yán)走_(dá)可以利用分布在天線孔徑上的多個輻射單元綜合成非常高的功率，并能合理地管理能量和控制主瓣增益，可以根據(jù)不同方向上的需要分配不同的發(fā)射能量，易于實現(xiàn)自適應(yīng)旁瓣抑制和自適應(yīng)抗各種干擾，有利于發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離目標(biāo)和小雷達(dá)反射面目標(biāo)（如隱形飛機(jī)），還可提高抗反輻射導(dǎo)彈的能力。

（5）可靠性高。相控陣?yán)走_(dá)的陣列組較多，且并聯(lián)使用，即使有少量組件失效，仍能正常工作，突然完全失效的可能性最小。此外，隨著固態(tài)器件的發(fā)展，格控陣?yán)走_(dá)的固態(tài)器件越來越多，甚至已生產(chǎn)出全固態(tài)兒控陣?yán)走_(dá)，如美國的?！皭蹏摺崩走_(dá)，其天線的平均故障間隔時間高達(dá)15萬小時，即使有10％單元損壞也不會影響雷達(dá)的正常工作。[3][4]

1.2.1 相控陣?yán)走_(dá)的優(yōu)點

（1）波束指向靈活，能實現(xiàn)無慣性快速掃描，數(shù)據(jù)率高；（2）一個雷達(dá)可同時形成多個獨立波束，分別實現(xiàn)搜索、識別、跟蹤、制導(dǎo)、無源探測等多種功能；（3）目標(biāo)容量大，可在空域內(nèi)同時監(jiān)視、跟蹤數(shù)百個目標(biāo)；（4）對復(fù)雜目標(biāo)環(huán)境的適應(yīng)能力強(qiáng)；（5）抗干擾性能好。全固態(tài)相控陣?yán)走_(dá)的可靠性高

1.2.2 相控陣?yán)走_(dá)的缺點

美中不足的是，相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備復(fù)雜、造價昂貴，且波束掃描范圍有限，最大掃描角為90°～120°。當(dāng)需要進(jìn)行全方位監(jiān)視時，需配置3～4個天線陣面。

2.相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用

相控陣?yán)走_(dá)與機(jī)械掃描雷達(dá)相比，掃描更靈活、性能更可靠、抗干擾能力更強(qiáng)，能快速適應(yīng)戰(zhàn)場條件的變化。多功能相控陣?yán)走_(dá)已廣泛用于地面遠(yuǎn)程預(yù)警系統(tǒng)、機(jī)載和艦載防空系統(tǒng)、機(jī)載和艦載系統(tǒng)、炮位測量、靶場測量等。美國“愛國者”防空系統(tǒng)的AN／MPQ-53雷達(dá)、艦載“宙斯盾”指揮控制系統(tǒng)中的雷達(dá)、B-1B轟炸機(jī)上的APQ-164雷達(dá)、俄羅斯C-300防空武器系統(tǒng)的多功能雷達(dá)等都是典型的相控陣?yán)走_(dá)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，固體有源相控陣?yán)走_(dá)得到了廣泛應(yīng)用，是新一代的戰(zhàn)術(shù)防空、監(jiān)視、火控雷達(dá)。

當(dāng)相控陣?yán)走_(dá)警戒、搜索遠(yuǎn)距離目標(biāo)時，雖然看不到天線轉(zhuǎn)動，但上萬個輻射器通過電子計算機(jī)控制集中向一個方向發(fā)射、偏轉(zhuǎn)，即使是上萬公里外來襲的洲際導(dǎo)彈和幾萬公里遠(yuǎn)的衛(wèi)星，也逃不過它的“眼睛”。如果是對付較近的目標(biāo)，這些輻射器又可以分工負(fù)責(zé)，有的搜索、有的跟蹤、有的引導(dǎo)，同時工作。每個“移相器”可根據(jù)自己擔(dān)負(fù)的任務(wù)，使電磁瓣在不同的方向上偏轉(zhuǎn)，相當(dāng)于無數(shù)個天線在轉(zhuǎn)動，其速度之快非一般天線所能相比。正是由于這種雷達(dá)天線摒棄了一般雷達(dá)天線的工作原理，利用“移相器”來實現(xiàn)電磁瓣的轉(zhuǎn)動，人們給它起了個與眾不同的名字－－相控陣?yán)走_(dá)，代表著“相位可以控制的天線陣”的含義。

3.相控陣?yán)走_(dá)的歷史及發(fā)展

3.1相控陣?yán)走_(dá)的歷史

相控陣技術(shù)，早在20世紀(jì)30年代后期就已經(jīng)出現(xiàn)。1937年，美國首先開始這項研究工作。但一直到20世紀(jì)50年代中期才研制出2部實用型艦載相控陣?yán)走_(dá)。

20世紀(jì)60年代，美國和前蘇聯(lián)相繼研制和裝備了多部相控陣?yán)走_(dá)，多用于彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)，如美國的AN/FPS-

46、AN/FPS-85、MAR、MSR，前蘇聯(lián)的“雞籠”和“狗窩”等。這些都屬于固定式大型相控陣?yán)走_(dá)，其共同點：采用固定式平面陣天線，天線體積大、輻射功率高、作用距離遠(yuǎn)。其中美國的AN/FPS-85和前蘇聯(lián)的“狗窩”最為典型。

20世紀(jì)70年代，相控陣?yán)走_(dá)得到了迅速發(fā)展，除美蘇兩國外，又有很多國家研制和裝備了相控陣?yán)走_(dá)，如英、法、日、意、德、瑞典等。其中最為典型的有：美國的AN/TPN-25、AN/TPQ-37和GE-592、英國的AR-3D、法國的AN/TPN-

25、日本的NPM-510和J/NPQ-P7、意大利的RAT-31S、德國的KR-75等。這一時期的相控陣?yán)走_(dá)具有機(jī)動性高、天線小型化、天線掃描體制多樣化、應(yīng)用范圍廣等特點。

20世紀(jì)80年代，相控陣?yán)走_(dá)由于具有很多獨特的優(yōu)點，得到了更進(jìn)一步的應(yīng)用。在已裝備和正在研制的新一代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)中多采用多功能相控陣?yán)走_(dá)，它已成為第三代中、遠(yuǎn)程防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的一個重要標(biāo)志。從而，大大提高了防空導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)性能。在21世紀(jì)，相控陣?yán)走_(dá)隨著科技的不斷發(fā)展和現(xiàn)代戰(zhàn)爭兵器的特點，其制造和研究更上一層樓。

3.2 相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的發(fā)展

3.2.1雷達(dá)體制從無源到有源

作為有源相控陣?yán)走_(dá)的前身，無源相控陣?yán)走_(dá)的發(fā)射機(jī)與天線分離配置，射頻能量從發(fā)射機(jī)通過復(fù)雜昂貴的波導(dǎo)管饋送至天線。但是，波導(dǎo)管穿過甲板、隔艙等艦體結(jié)構(gòu)，自然會影響艦體的強(qiáng)度；而且這種配置的可靠性也較低，一旦發(fā)射機(jī)組或波導(dǎo)管出現(xiàn)故障或戰(zhàn)損，就會導(dǎo)致整個雷達(dá)系統(tǒng)的失效。同時，無源相控陣?yán)走_(dá)由行波管之類的發(fā)射機(jī)來提供功率，要增大雷達(dá)發(fā)射功率不那樣容易。人們認(rèn)識到了無源相控陣?yán)走_(dá)的上述缺點，設(shè)法尋找新的雷達(dá)模式。

微波集成電路的快速發(fā)展帶來了機(jī)遇－－人們可以在砷化鎵晶片上做出幾厘米大小、能發(fā)射/接收電磁波的小單元，用來取代龐大的行波管和天線。將一個個這種小單元（移相器）排成陣列，就成為發(fā)射機(jī)與天線合一的有源相控陣?yán)走_(dá)。與無源相控陣?yán)走_(dá)不同，有源相控陣?yán)走_(dá)拋棄了集中式發(fā)射機(jī)，而是每一個天線單元都配備一個獨立的雷達(dá)發(fā)射機(jī)，只要增加天線的發(fā)射/接收單元數(shù)，就可以增加發(fā)射功率。

有源相控陣?yán)走_(dá)不使用穿過艦體的波導(dǎo)管，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性和體積，也相應(yīng)減少了饋電系統(tǒng)造成的能量損耗；每個天線單元均具備獨立發(fā)射與接收電磁波的功能，少數(shù)天線單元的故障或受損不會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效，故可靠性與抗戰(zhàn)損能力有了大幅度的提升；高峰值功率是通過諸多天線單元合成的方式來實現(xiàn)的，因此降低了對微波元件的峰值功率要求，有助于降低成本。同時，有源相控陣?yán)走_(dá)在雷達(dá)波束的分配、管理與運(yùn)用上也更加靈活，有利于提高雷達(dá)系統(tǒng)的反應(yīng)速度與效率。

3.2.2 全面提升電子對抗能力

在電子對抗日趨激烈的未來海戰(zhàn)場環(huán)境中，為了有效地發(fā)揮雷達(dá)的信息作戰(zhàn)優(yōu)勢，強(qiáng)大的抗干擾、電子壓制能力不可或缺。面對海軍作戰(zhàn)區(qū)域由遠(yuǎn)洋向近岸水域轉(zhuǎn)變的趨勢，水面艦艇所面臨的威脅與實戰(zhàn)環(huán)境也變得更加復(fù)雜。對艦載相控陣?yán)走_(dá)來說，淺灘、急流、礁石、島嶼、海岸線陸地、叢林等復(fù)雜地形所造成的雜波和多重反射，對海空目標(biāo)的偵測造成了很大干擾，急需提高雷達(dá)的抗干擾能力。而有效對抗反輻射導(dǎo)彈的威脅，也成為確保艦載相控陣?yán)走_(dá)生存和有效運(yùn)用的必要前提。采用雷達(dá)低截獲概率技術(shù)

3.2.3增強(qiáng)彈道導(dǎo)彈偵測能力

?；鶎?dǎo)彈防御系統(tǒng)比陸基系統(tǒng)有更高的靈活性和遠(yuǎn)程機(jī)動部署能力，因此，偵測彈道導(dǎo)彈并引導(dǎo)防空導(dǎo)彈實施攔截，已成為艦載相控陣?yán)走_(dá)的重要使命。美國改進(jìn)AN/SPY-1系列相控陣?yán)走_(dá)，以滿足?；磳?dǎo)的需求；英國的“桑普森”相控陣?yán)走_(dá)具備了相當(dāng)?shù)膫蓽y彈道導(dǎo)彈的潛力，已獲得美國彈道導(dǎo)彈防御局的資助；荷蘭的“阿帕”雷達(dá)也具備一定的探測彈道導(dǎo)彈能力，有可能成為歐盟發(fā)展?；鶓?zhàn)區(qū)導(dǎo)彈防御的基礎(chǔ)。

除此而外，艦載相控陣?yán)走_(dá)還力求與艦載指控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)鏈、編隊網(wǎng)絡(luò)整合并高速交換數(shù)據(jù)，爭取能通過雷達(dá)反射特性快速辨識目標(biāo)艦（機(jī)）。長遠(yuǎn)目標(biāo)是整合各種艦載雷達(dá)的功能，以期用1部多功能相控陣?yán)走_(dá)滿足從遠(yuǎn)程導(dǎo)彈攔截到近距防御的多種需求，如遠(yuǎn)距離探測、跟蹤、目標(biāo)鎖定以及各類艦載武器的導(dǎo)引、作戰(zhàn)指揮，從根本上簡化艦艇的雷達(dá)配置。

3.3 中國裝備

經(jīng)過十年時間，周萬幸造就了“海之星”，不僅讓中國成為了第三個擁有自主創(chuàng)新艦載多功能雷達(dá)的國家，還被美國中情局評價稱，該雷達(dá)是中國真正自主創(chuàng)新研制的相控陣?yán)走_(dá)。它的研制成功標(biāo)志著中國第一部艦載多功能相控陣?yán)走_(dá)的研制已達(dá)國際領(lǐng)先水平。

新型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦“武漢”號、“?？凇碧柕母呒夹g(shù)裝備廣受關(guān)注。“?？凇碧柹系南嗫仃?yán)走_(dá)是目前最先進(jìn)的雷達(dá)之一，不但能掃描探測目標(biāo)，還能對發(fā)出的導(dǎo)彈進(jìn)行跟蹤，對空探測距離、引導(dǎo)能力和同時處理的目標(biāo)數(shù)量，在世界范圍內(nèi)都處于領(lǐng)先地位。“武漢”號上的超視距雷達(dá)可對敵艦艇實施超視距攻擊，并且可以同時攻擊多批次水面目標(biāo)。另外，兩艘驅(qū)逐艦上都安裝的三坐標(biāo)對空警戒雷達(dá)能探測方位、距離、高度。美國環(huán)球戰(zhàn)略網(wǎng)2009年10月8號刊登了名為《中國航母預(yù)警機(jī)》的文章。文章推測中國正將一種類似于曾裝備的較大型“空警-200”型預(yù)警機(jī)的相控陣?yán)走_(dá)設(shè)備配備在重達(dá)21噸、雙引擎的“運(yùn)-7”（Y-7）運(yùn)輸機(jī)上。運(yùn)-7飛機(jī)為中國仿制俄羅斯安-24型運(yùn)輸機(jī)。中國的“運(yùn)-7”預(yù)警機(jī)將承擔(dān)類似于美國23噸重的E-2型航母艦載預(yù)警機(jī)作戰(zhàn)職責(zé)。

4.參考文獻(xiàn)

【1】飛揚(yáng)軍事 http://

【3】鐵血網(wǎng)：科普：相控陣?yán)走_(dá)工作原理及類型簡介 http://bbs.tiexue.net/post2_3832670_1.html

【4】網(wǎng)易：美媒：中國為運(yùn)7裝相控陣?yán)走_(dá)作為航母預(yù)警機(jī)，2009年10月10日 http://war.news.163.com/09/1010/09/5L8K081V00011MTO.html

【5】新浪網(wǎng)：官方揭秘:中國海軍相控陣?yán)走_(dá)已達(dá)世界先進(jìn)水平http://blog.sina.com.cn/s/blog_5dfc28960100felq.html

【6】東方軍事網(wǎng)：尹卓委員:我護(hù)航軍艦的相控陣?yán)走_(dá)世界領(lǐng)先，2009年3月3日 http://mil.eastday.com/m/20090303/u1a4214401.htm 【7】邵余紅 圓柱狀戰(zhàn)術(shù)有源相控陣?yán)走_(dá)1997 【8】趙杰 EL/M-2080反彈道導(dǎo)彈預(yù)警和火控雷達(dá)系統(tǒng)1997 【9】國外空地/地空導(dǎo)彈手冊1985 【10】陳樹崢 新技術(shù)在戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)相控陣?yán)走_(dá)中的應(yīng)用1989

第四篇：防火墻技術(shù)論文

【摘要】

21世紀(jì)全世界的計算機(jī)都將通過Internet聯(lián)到一起，Internet的迅速發(fā)展給現(xiàn)代人的生產(chǎn)和生活都帶來了前所未有的飛躍，大大提高了工作效率，豐富了人們的生活，彌補(bǔ)了人們的精神空缺。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在近幾年的時間有了非常大的發(fā)展，經(jīng)歷了從無到有，從有到快；網(wǎng)上信息資源也是從醫(yī)乏到豐富多彩，應(yīng)有盡有。但隨著網(wǎng)絡(luò)速度越來越快，資源越來越豐富，與此同時也給人們帶來了一個日益嚴(yán)峻的問題———網(wǎng)絡(luò)安全。

網(wǎng)絡(luò)的安全性成為當(dāng)今最熱門的話題之一，而且網(wǎng)絡(luò)安全防范對我們校園網(wǎng)的正常運(yùn)行來講也顯得十分重要。現(xiàn)在各種網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)如防火墻技術(shù)、IDS、加密技術(shù)和防黑防病毒技術(shù)等也不斷的出現(xiàn)，內(nèi)容十分廣泛。而其中防火墻技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)當(dāng)中又是最簡單，也是最有效的解決方案。很多企業(yè)為了保障自身服務(wù)器或數(shù)據(jù)安全都采用了防火墻。隨著科技的發(fā)展，防火墻也逐漸被大眾所接受。但是，由于防火墻是屬于高科技產(chǎn)物，許多的人對此還并不是了解的十分透徹。

本文在簡要論述防火墻的基本分類、工作方式等的基礎(chǔ)上，對防火墻的優(yōu)缺點以及局限性進(jìn)行了說明，也簡述了防火墻技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用，并對其的發(fā)展趨勢作簡單展望。

【關(guān)鍵詞】

網(wǎng)絡(luò)安全 防火墻 發(fā)展

防火墻

1.1 防火墻的概念

所謂防火墻指的是一個由軟件和硬件設(shè)備組合而成、在內(nèi)部網(wǎng)和外部網(wǎng)之間、專用網(wǎng)與公共網(wǎng)之間的界面上構(gòu)造的保護(hù)屏障。是一種獲取安全性方法的形象說法，它是一種計算機(jī)硬件和軟件的結(jié)合，使Internet與Intranet之間建立起一個安全網(wǎng)關(guān)（Security Gateway），從而保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)免受非法用戶的侵入，防火墻主要由服務(wù)訪問規(guī)則、驗證工具、包過濾和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)4個部分組成。

防火墻就是一個位于計算機(jī)和它所連接的網(wǎng)絡(luò)之間的軟件或硬件(其中硬件防火墻用的較少，例如國防部以及大型機(jī)房等地才用,因為它價格昂貴)。該計算機(jī)流入流出的所有網(wǎng)絡(luò)通信均要經(jīng)過此防火墻。

防火墻，英語為firewall，《英漢證券投資詞典》的解釋為：金融機(jī)構(gòu)內(nèi)部將銀行業(yè)務(wù)與證券業(yè)務(wù)嚴(yán)格區(qū)分開來的法律屏障，旨在防止可能出現(xiàn)的內(nèi)幕消息共享等不公平交易出現(xiàn)。使用防火墻比喻不要引火燒身。

當(dāng)然，既然打算由淺入深的來了解，就要先看看防火墻的概念了。防火墻是汽車中一個部件的名稱。在汽車中，利用防火墻把乘客和引擎隔開，以便汽車引擎一旦著火，防火墻不但能保護(hù)乘客安全，而同時還能讓司機(jī)繼續(xù)控制引擎。在電腦術(shù)語中，當(dāng)然就不是這個意思了，我們可以類比來理解，在網(wǎng)絡(luò)中，所謂“防火墻”，顧名思義，是一種隔離設(shè)備。防火墻是一種高級訪問控制設(shè)備，臵于不同網(wǎng)絡(luò)安全域之間的一系列部件的組合，它是不同網(wǎng)絡(luò)安全域之間通信流的唯一

通道，能根據(jù)用戶有關(guān)的安全策略控制進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的訪問行為。從專業(yè)角度講，防火墻是位于兩個或多個網(wǎng)絡(luò)間，實施網(wǎng)絡(luò)訪問控制的組件集合。從用戶角度講，防火墻就是被放臵在用戶計算機(jī)與外網(wǎng)之間的防御體系，網(wǎng)絡(luò)發(fā)往用戶計算機(jī)的所有數(shù)據(jù)都要經(jīng)過其判斷處理，才決定能否將數(shù)據(jù)交給計算機(jī)，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異?；蛴泻Γ阑饓蜁?shù)據(jù)攔截，從而實現(xiàn)對計算機(jī)的保護(hù)。防火墻是網(wǎng)絡(luò)安全策略的組成部分，它只是一個保護(hù)裝臵，通過監(jiān)測和控制網(wǎng)絡(luò)間的信息交換和訪問行為來實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)安全的有效管理，其主要目的就是保護(hù)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全。

1.2 防火墻的功能

（1）訪問控制：

■ 限制未經(jīng)授權(quán)的用戶訪問本企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)和信息資源的措施，訪問者必需要能適用現(xiàn)行所有的服務(wù)和應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士防火墻支持多種應(yīng)用、服務(wù)和協(xié)議，支持所有的internet服務(wù)，包括安全的web瀏覽器、電子郵件、ftp、telnet及rpc和udp等，還支持如oracle、sybase、sql服務(wù)器數(shù)據(jù)庫訪問和real audio，vodlive、netmeeting和internet phone等這樣的多媒體應(yīng)用及internet廣播服務(wù)。

■ 提供基于狀態(tài)檢測技術(shù)的ip地址、端口、用戶和時間的管理控制； ■ 訪問控制對象的多種定義方式支持多種方式定義訪問控制對象: ip/mask(如202.100.100.0/24)，ip區(qū)間(如202.100.100.1-202.100.100.254)，ip/mask與通配符，ip區(qū)間與通配符等，使配臵防火墻的安全策略極為方便。

■ 高效的url和文件級細(xì)粒度應(yīng)用層管理控制；應(yīng)用層安全控制策略主要針對常用的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用協(xié)議http和ftp，控制策略可以實現(xiàn)定義訪問源對象到目標(biāo)對象間的常用協(xié)議命令通過防火墻的權(quán)限，源對象可以是網(wǎng)段、主機(jī)。http和ftp的協(xié)議端口用戶可根據(jù)實際情況在策略中定義，協(xié)議命令為http和ftp的主要常用命令。通過應(yīng)用層策略實現(xiàn)了url和文件級的訪問控制。

■ 雙向nat，提供ip地址轉(zhuǎn)換和ip及tcp/udp端口映射，實現(xiàn)ip復(fù)用和隱藏網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：nat在ip層上通過地址轉(zhuǎn)換提供ip復(fù)用功能，解決ip地址不足的問題，同時隱藏了內(nèi)部網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化了內(nèi)部網(wǎng)的安全。網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士防火墻提供了nat功能，并可根據(jù)用戶需要靈活配臵。當(dāng)內(nèi)部網(wǎng)用戶需要對外訪問時，防火墻系統(tǒng)將訪問主體轉(zhuǎn)化為自己，并將結(jié)果透明地返回用戶，相當(dāng)于一個ip層代理。防火墻的地址轉(zhuǎn)換是基于安全控制策略的轉(zhuǎn)換，可以針對具體的通信事件進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。internet用戶訪問對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中具有保留ip主機(jī)的訪問，可以利用反向nat實現(xiàn)，即為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)主機(jī)在防火墻上映射一注冊ip地址，這樣internet 用戶就可以通過防火墻系統(tǒng)訪問主機(jī)了。映射類型可以為ip級和端口級。端口映射

■阻止activex、java、javascript等侵入：屬于http內(nèi)容過濾，防火墻能夠從http頁面剝離activex、javaapplet等小程序及從script、php和asp等代碼檢測出危險的代碼，同時，能夠過濾用戶上載的cgi、asp等程序。

■ 提供實時監(jiān)控、審計和告警功能：網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士防火墻提供對網(wǎng)絡(luò)的實時監(jiān)控，當(dāng)發(fā)現(xiàn)攻擊和危險行為時，防火墻提供告警等功能。

■ 可擴(kuò)展支持第三方ids入侵檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)協(xié)同工作：網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士防火墻支持topsec協(xié)議，可與第三方ids產(chǎn)品實現(xiàn)無縫集成，協(xié)同工作。

（3）用戶認(rèn)證

因為企業(yè)網(wǎng)絡(luò)為本地用戶、移動用戶和各種遠(yuǎn)程用戶提供信息資源，所以為了保護(hù)網(wǎng)絡(luò)和信息安全，必須對訪問連接用戶采用有效的權(quán)限控制和身份識別，以確保系統(tǒng)安全。

■ 提供高安全強(qiáng)度的一次性口令(otp)用戶認(rèn)證：一次性口令認(rèn)證機(jī)制是高強(qiáng)度的認(rèn)證機(jī)制，能極大地提高了訪問控制的安全性，有效阻止非授權(quán)用戶進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的合法使用。一次性口令用戶認(rèn)證的基本過程是：首先用戶向防火墻發(fā)送身份認(rèn)證請求，并指明自己的用戶名，防火墻收到請求后，向用戶提出挑戰(zhàn)及同步信息，用戶收到此信息后，結(jié)合自己的口令，產(chǎn)生一次性口令并發(fā)送給防火墻，防火墻判斷用戶答復(fù)是否正確以鑒別用戶的合法性，為防止口令猜測，如果用戶連續(xù)三次認(rèn)證失敗則在一定時間內(nèi)禁止該用戶認(rèn)證。由于采用一次性的口令認(rèn)證機(jī)制，即使竊聽者在網(wǎng)絡(luò)上截取到口令，由于該口令的有效期僅為一次，故也無法再利用這個口令進(jìn)行認(rèn)證鑒別。在實際應(yīng)用中，用戶采用一次性口令登錄程序登陸時，防火墻向用戶提供一個種子及同步次數(shù)，登錄程序根據(jù)用戶輸入的口令、種子、同步次數(shù)計算出一次性口令并傳給防火墻.用戶可以在不同的服務(wù)器上使用不同的種子而口令相同，每次在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)目诹钜膊煌?，用戶可以定期改變種子來達(dá)到更高的安全目標(biāo).■ 可擴(kuò)展支持第三方認(rèn)證和支持智能ic卡、ikey等硬件方式認(rèn)證：網(wǎng)絡(luò)衛(wèi)士防火墻有很好的擴(kuò)展性，可擴(kuò)展支持radius等認(rèn)證，提供撥號用戶等安全訪問。也可通過擴(kuò)展支持支持職能ic卡、ikey等硬件方式認(rèn)證。

（4）安全管理

■ 提供基于otp機(jī)制的管理員認(rèn)證。

■ 提供分權(quán)管理安全機(jī)制；提供管理員和審計員分權(quán)管理的安全機(jī)制，保證安全產(chǎn)品的安全管理。

過濾規(guī)則的數(shù)目是有限制的，且隨著規(guī)則數(shù)目的增加，性能會受到很大地影響；由于缺少上下文關(guān)聯(lián)信息，不能有效地過濾如UDP、RPC（遠(yuǎn)程過程調(diào)用）一類的協(xié)議；另外，大多數(shù)過濾器中缺少審計和報警機(jī)制，它只能依據(jù)包頭信息，而不能對用戶身份進(jìn)行驗證，很容易受到“地址欺騙型”攻擊。對安全管理人員素質(zhì)要求高，建立安全規(guī)則時，必須對協(xié)議本身及其在不同應(yīng)用程序中的作用有較深入的理解。因此，過濾器通常是和應(yīng)用網(wǎng)關(guān)配合使用，共同組成防火墻系統(tǒng)。

■ 應(yīng)用代理（Application Proxy）型

應(yīng)用代理型防火墻是工作在OSI的最高層，即應(yīng)用層。其特點是完全“阻隔”了網(wǎng)絡(luò)通信流，通過對每種應(yīng)用服務(wù)編制專門的代理程序，實現(xiàn)監(jiān)視和控制應(yīng)用層通信流的作用。其典型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖所示。

在代理型防火墻技術(shù)的發(fā)展過程中，它也經(jīng)歷了兩個不同的版本：第一代應(yīng)用網(wǎng)關(guān)型代理防火和第二代自適應(yīng)代理防火墻。

代理類型防火墻的最突出的優(yōu)點就是安全。由于它工作于最高層，所以它可以對網(wǎng)絡(luò)中任何一層數(shù)據(jù)通信進(jìn)行篩選保護(hù)，而不是像包過濾那樣，只是對網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾。

另外代理型防火墻采取是一種代理機(jī)制，它可以為每一種應(yīng)用服務(wù)建立一個專門的代理，所以內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)之間的通信不是直接的，而都需先經(jīng)過代理服務(wù)器審核，通過后再由代理服務(wù)器代為連接，根本沒有給內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)任何直接會話的機(jī)會，從而避免了入侵者使用數(shù)據(jù)驅(qū)動類型的攻擊方式入侵內(nèi)部網(wǎng)。

代理防火墻的最大缺點是速度相對比較慢，當(dāng)用戶對內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)的吞吐量要求比較高時，代理防火墻就會成為內(nèi)外部網(wǎng)絡(luò)之間的瓶頸。那因為防火墻需要為不同的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)建立專門的代理服務(wù)，在自己的代理程序為內(nèi)、外部網(wǎng)絡(luò)用戶建立連接時需要時間，所以給系統(tǒng)性能帶來了一些負(fù)面影響，但通常不會很明顯。

（3）從防火墻結(jié)構(gòu)上分類

從防火墻結(jié)構(gòu)上分，防火墻主要有：單一主機(jī)防火墻、路由器集成式防火墻和分布式防火墻三種。

單一主機(jī)防火墻是最為傳統(tǒng)的防火墻，獨立于其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它位于網(wǎng)絡(luò)邊界。

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信進(jìn)行過濾。它屬于最新的防火墻技術(shù)之一，性能最好，價格也最貴。

（5）按防火墻性能分類

按防火墻的性能來分可以分為百兆級防火墻和千兆級防火墻兩類。

因為防火墻通常位于網(wǎng)絡(luò)邊界，所以不可能只是十兆級的。這主要是指防火的通道帶寬（Bandwidth），或者說是吞吐率。當(dāng)然通道帶寬越寬，性能越高，這樣的防火墻因包過濾或應(yīng)用代理所產(chǎn)生的延時也越小，對整個網(wǎng)絡(luò)通信性能的影響也就越小。

雖然防火墻是目前保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免遭黑客襲擊的有效手段，但也有明顯不足：無法防范通過防火墻以外的其它途徑的攻擊，不能防止來自內(nèi)部變節(jié)者和不經(jīng)心的用戶們帶來的威脅，也不能完全防止傳送已感染病毒的軟件或文件，以及無法防范數(shù)據(jù)驅(qū)動型的攻擊。

1.4 各類防火墻的優(yōu)缺點

（1）包過濾防火墻

使用包過濾防火墻的優(yōu)點包括：

■ 防火墻對每條傳入和傳出網(wǎng)絡(luò)的包實行低水平控制。

■ 每個IP包的字段都被檢查，例如源地址、目的地址、協(xié)議、端口等。防火墻將基于這些信息應(yīng)用過濾規(guī)則。

■ 防火墻可以識別和丟棄帶欺騙性源IP地址的包。

■ 包過濾防火墻是兩個網(wǎng)絡(luò)之間訪問的唯一來源。因為所有的通信必須通過防火墻，繞過是困難的。

■ 包過濾通常被包含在路由器數(shù)據(jù)包中，所以不必額外的系統(tǒng)來處理這個特征。

使用包過濾防火墻的缺點包括：

■ 配臵困難。因為包過濾防火墻很復(fù)雜，人們經(jīng)常會忽略建立一些必要的規(guī)則，或者錯誤配臵了已有的規(guī)則，在防火墻上留下漏洞。然而，在市場上，許多新版本的防火墻對這個缺點正在作改進(jìn)，如開發(fā)者實現(xiàn)了基于圖形化用戶界面(GUI)的配臵和更直接的規(guī)則定義。

■ 為特定服務(wù)開放的端口存在著危險，可能會被用于其他傳輸。例如，Web服務(wù)器默認(rèn)端口為80，而計算機(jī)上又安裝了RealPlayer，那么它會搜尋可以允許連接到RealAudio服務(wù)器的端口，而不管這個端口是否被其他協(xié)議所使用，RealPlayer正好是使用80端口而搜尋的。就這樣無意中，RealPlayer就利用了Web服務(wù)器的端口。

■ 可能還有其他方法繞過防火墻進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)，例如撥入連接。但這個并不是

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也不要忘記了防火墻內(nèi)的安全保障。

其次，防火墻技術(shù)的另外一個顯著不足是無法有效地應(yīng)付病毒。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶在訪問外網(wǎng)中的含有病毒的數(shù)據(jù)時，防火墻無法區(qū)分帶毒數(shù)據(jù)與正常數(shù)據(jù)，內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)隨時都有受到病毒危害的可能，防火墻技術(shù)的這個缺點給網(wǎng)絡(luò)帶來很大的隱患。

另外，由于防火墻技術(shù)的自身不斷發(fā)展，其自身問題和漏洞也使其具有局限性。防火墻本身作為一個獨立的系統(tǒng)，其軟、硬件在發(fā)展過程中必然也有其自己的bug和漏洞，所以各種故障和因漏洞所遭受的各種攻擊也不可避免。防火墻的技術(shù)原理與殺毒軟件類似：先出現(xiàn)病毒，殺毒軟件獲得病毒的特征碼，將其加入到病毒庫內(nèi)來實現(xiàn)查殺。防火墻的防御、檢測策略，也是在發(fā)生攻擊行為后分析其特征而設(shè)臵的。如果出現(xiàn)新的未知攻擊行為，防火墻也將束手無策。

最后，防火墻的檢測機(jī)制容易造成擁塞以及溢出現(xiàn)象。由于防火墻需要處理每一個通過它的數(shù)據(jù)包，所以當(dāng)數(shù)據(jù)流量較大時，容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)擁塞，影響整個網(wǎng)絡(luò)性能。嚴(yán)重時，如果發(fā)生溢出，就像大壩決堤一般，無法阻擋，任何數(shù)據(jù)都可以來去自由了，防火墻也就不再起任何作用。

1.6 防火墻的未來發(fā)展趨勢

盡管羅列了這么多防火墻技術(shù)的局限性，但防火墻在網(wǎng)絡(luò)安全中所扮演的重要角色是不可撼動的。未來的防火墻發(fā)展朝高速、多功能化、更安全的方向發(fā)展。

實現(xiàn)高速防火墻，可以應(yīng)用ASIC硬件加速技術(shù)、FPGA和網(wǎng)絡(luò)處理器等方法。其中以采用網(wǎng)絡(luò)處理器最好，因為網(wǎng)絡(luò)處理器采用微碼編程，可以根據(jù)需要隨時升級，甚至可以支持IPv6；并且網(wǎng)絡(luò)處理器中集成了很多硬件協(xié)處理單元，通過算法也比較容易實現(xiàn)高速。防火墻將會集成更多的網(wǎng)絡(luò)安全功能，入侵檢測、防病毒、防御拒絕服務(wù)攻擊等安全技術(shù)都可以模塊形式安裝到防火墻的機(jī)箱內(nèi)。既節(jié)省寶貴的機(jī)柜空間，又能為企業(yè)節(jié)約一部分安全支出，更主要的是可以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備之間的聯(lián)動。防火墻將會更加的行業(yè)化。

任何一種防火墻只是為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供安全保障，但網(wǎng)絡(luò)安全不能完全依賴于防火墻，還需要加強(qiáng)內(nèi)部的安全管理，完善安全管理制度，提高用戶的安全意識，從而形成全方位的安全防御體系。防火墻技術(shù)在校園網(wǎng)中的應(yīng)用

隨著高校信息化進(jìn)程的推進(jìn)，學(xué)院校園網(wǎng)上運(yùn)行的應(yīng)用系統(tǒng)越來越多，信息

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第五篇：新能源技術(shù)論文

3.1.2 節(jié)能減排與新能源汽車是世界各國的共同追求

汽車作為日常生活必不可分的一種交通工具為人們提供便利的同時也成為環(huán)境污染的主要元兇之一，因此汽車節(jié)能減排問題近來引起了越來越多人的關(guān)注。

汽車是支柱產(chǎn)業(yè)，也是基本的交通工具，各國政府都力求用保持汽車的發(fā)展來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和民眾生活福利的提高。發(fā)展節(jié)能減排和新能源汽車可以在保持汽車增長的狀況下降低石油消耗、保護(hù)大氣環(huán)境，因此各國政府普遍把發(fā)展節(jié)能減排和新能源汽車看成實現(xiàn)其能源環(huán)境政策和汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。因此，節(jié)能減排與新能源汽車是世界各國的共同追求

3.2 我國的汽車節(jié)能減排與新能源的措施

3.2.1 我國汽車工業(yè)的節(jié)能減排戰(zhàn)略 3.2.1.1 優(yōu)化現(xiàn)有的車用能源動力系統(tǒng)

我國巨大的汽車保有量和節(jié)能空間決定了傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的節(jié)能潛力依然很大。柴汽油發(fā)動機(jī)作為傳統(tǒng)能源動力，因其在動力性、經(jīng)濟(jì)性諸方面具備的顯著優(yōu)勢，仍會在相當(dāng)長的時間內(nèi)具有節(jié)能減排的巨大挖掘潛力和廣闊的發(fā)展空間。尤其是大功率、低排放柴油發(fā)動機(jī)在公交以及運(yùn)輸工具配套方面扮演的重要角色日益凸顯，其節(jié)能減排

貢獻(xiàn)為世界所公認(rèn)。提高傳統(tǒng)能源汽車節(jié)能水平意義重大，勢在必行。當(dāng)前全社會都在關(guān)注節(jié)能環(huán)保，國家已將節(jié)能減排作為國策，積極發(fā)展節(jié)能環(huán)保汽車。符合我國能源供給的實際和大眾的消費(fèi)水平，是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要措施，不僅有利于落實國家的能源發(fā)展戰(zhàn)略，緩解能源緊張的狀況，保護(hù)環(huán)境，而且有利于我國汽車產(chǎn)業(yè)國際競爭力的提高，促進(jìn)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

通過建立完善相應(yīng)的支持政策體系，優(yōu)先發(fā)展高品質(zhì)的節(jié)能環(huán)保型汽車，是汽車行業(yè)貫徹落實國家節(jié)能減排要求的必然選擇，這對于緩解我國快速進(jìn)入汽車社會所面臨的節(jié)能環(huán)保的巨大壓力，順應(yīng)國家經(jīng)濟(jì)增長方式轉(zhuǎn)變的新形式，實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會又好又快及和諧發(fā)展

具有重要的現(xiàn)實意義。

據(jù)專家分析，2009年全國民用汽車保有量為7619.31萬輛，到2020年預(yù)計汽車保有量將較2009年翻番，轎車在汽車保有量中所

占比例將超過60%

3.2.1.2 開發(fā)新一代車用能源動力系統(tǒng)

大力發(fā)展新能源汽車已成為低碳能源供應(yīng)、交通運(yùn)輸節(jié)能的重要舉措，在有效實現(xiàn)交通能源消費(fèi)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化的同時，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益。從《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》到“十城千輛”工程，國內(nèi)一系列新能源汽車扶持政策的出臺，預(yù)示著新能源汽車在中國將迎來實質(zhì)性的發(fā)展。中國三大石油巨頭紛紛涉水新能源汽車，電網(wǎng)公司計劃在全國范圍內(nèi)大規(guī)模建充電站。新能源汽車制造及零部件制造更是如火如荼地展開。預(yù)計到2011年，中國的新能源汽車要形成50萬輛的產(chǎn)能，新能源汽車銷量要占到乘用車銷售總量的5%左右。到2020年中國新能源汽車的比例將占全部汽車的二分之一。

3.2.2 我國新能源汽車的戰(zhàn)略定位

① 純電動汽車：車用能源轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略重點和主要方向

在使用階段實現(xiàn)零排放，綜合能源利用效率高，并能夠徹底擺脫車輛使用階段對石油的依賴，是解決我國汽車能源和環(huán)境問題的最重要途徑。

② 混合動力汽車：近中期滿足市場的重點產(chǎn)品

集合了電池和內(nèi)燃機(jī)優(yōu)點，是傳統(tǒng)汽車技術(shù)升級的重要方案，有助于在較短時間內(nèi)實現(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果。

③ 燃料電池汽車：面向未來的戰(zhàn)略儲備

具有能量轉(zhuǎn)化效率高、零排放、不污染環(huán)境等優(yōu)點，但技術(shù)開發(fā)難度大，世界對其商業(yè)化預(yù)期較低，是面向未來的戰(zhàn)略制高點。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的不斷強(qiáng)大，中國汽車行業(yè)前景將更加廣闊，預(yù)計我國汽車產(chǎn)量2010、2011年將持續(xù)保持增長，預(yù)計增長率在19%至20%之間。在2015年左右國內(nèi)汽車銷售有望超過美國，成為

第一大汽車消費(fèi)市場。

未來各種節(jié)能減排和新能源汽車將逐步嶄露頭角，新能源汽車將逐步取代傳統(tǒng)的燃油汽車，成為主要的汽車類型。參考文獻(xiàn)：

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