第一篇：汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

摘要：回顧汽車安全技術(shù)的發(fā)展歷程，闡述汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。并且分析和評(píng)價(jià)了比較典型的現(xiàn)代汽車主動(dòng)安全技術(shù)-ESP及其它的特點(diǎn)，并對(duì)未來(lái)的汽車安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)做了簡(jiǎn)要介紹。

關(guān)鍵詞：汽車，主動(dòng)安全技術(shù)，ESP,發(fā)展趨勢(shì) 引言

隨著人類社會(huì)的不斷發(fā)展與進(jìn)步, 汽車的普及和應(yīng)用將更加普遍和深入。隨之帶來(lái)的道路交通安全問(wèn)題也已成為世界性的大問(wèn)題。據(jù)聯(lián)合國(guó)世界衛(wèi)生組織最新一期的《世界災(zāi)難報(bào)告》報(bào)道: 目前, 全球每年有超過(guò)130 萬(wàn)人死于因汽車引起的道路交通事故, 道路交通事故僅次于心腦血管疾病、呼吸系統(tǒng)疾病和惡性腫瘤之后, 已經(jīng)成為威脅人類生命的第4 大殺手。全球每年因道路交通事故造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)5 800 多億美元。因此, 汽車的安全性能對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)安全的影響是不言而喻的。特別是近幾年,隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,越來(lái)越多的先進(jìn)技術(shù)被應(yīng)用到汽車上，汽車的安全性能正日趨完善。

汽車安全技術(shù)通?？煞譃橹鲃?dòng)安全技術(shù)(active safty)和被動(dòng)安全技術(shù)(passive safty)。主動(dòng)安全技術(shù)是指通過(guò)預(yù)先的防范,避免事故發(fā)生的技術(shù);被動(dòng)安全技術(shù)則是在事故發(fā)生過(guò)程中及事故發(fā)生后,盡量減少損害的方法與措施。從現(xiàn)實(shí)生活中可以看到，盡管被動(dòng)安全技術(shù)可以有效地減輕事故災(zāi)害，但主動(dòng)安全技術(shù)更為重要，它可以避免人員及車輛的損傷，尤其是可以避免事后由于交通堵塞引起的間接經(jīng)濟(jì)損失，可以防患于未然。

1、汽車主動(dòng)安全技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

實(shí)際上,汽車發(fā)展的歷史同時(shí)就是汽車安全性能不斷提高的歷史。1886 年汽車世,1896 年汽車撞死第1 名行人,1898 年第1 名汽車司機(jī)在交通事故中喪生。從那時(shí)開始,人們就在不斷努力地改善汽車的安全性能。當(dāng)然,汽車安全性能真正引起人們高度重視,還是在20 世紀(jì)60 年代。1966 年,美國(guó)國(guó)會(huì)參、眾兩院通過(guò)了《國(guó)家交通和汽車安全法》,這雖然不是世界上第一部由國(guó)家頒布、實(shí)施的關(guān)于汽車安全性的法規(guī),但在這部法規(guī)頒布實(shí)施后,汽車安全性得到了廣泛重視,汽車生產(chǎn)界為了生存采取積極響應(yīng)的態(tài)度,汽車安全技術(shù)也從此走上快速發(fā)展的道路。20世紀(jì)60 年代以來(lái)的主要汽車安全技術(shù):60 年代,汽車采用能量吸收式轉(zhuǎn)向柱、雙管路制動(dòng)等,推動(dòng)了汽車安全技術(shù)的進(jìn)步;70 年代,汽車上推廣使用座椅頭枕、兒童安全座椅、安全門鎖、廣角后視鏡及安全輪胎等,進(jìn)一步推動(dòng)了汽車安全性能的提高;80 年代,汽車安全技術(shù)的最大成就之一是汽車制動(dòng)防抱死裝置(ABS)的使用;ABS 系統(tǒng)在90 年代得到普及且發(fā)展了制動(dòng)輔助系統(tǒng)(BAS)、電子制動(dòng)系統(tǒng)(EBS)和驅(qū)動(dòng)力調(diào)節(jié)裝置(ASR);90 年代后,汽車安全技術(shù)得到更加迅猛的發(fā)展,電子技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和新材料在汽車產(chǎn)品中的成功應(yīng)用,為汽車安全技術(shù)的發(fā)展插上了“翅膀”,氣體放電前照燈和新的智能型前照燈改善了夜間行車會(huì)車時(shí)汽車的安全性,多種安全系統(tǒng)集成化趨勢(shì)已初見端倪;汽車的安全性能正日臻完善[1].根據(jù)“汽車?yán)碚摗焙汀捌囋O(shè)計(jì)”的概念, 所謂主動(dòng)安全技術(shù)就是在汽車的設(shè)計(jì)和制造時(shí), 對(duì)汽車的內(nèi)、外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理有效的設(shè)計(jì), 采用更先進(jìn)的技術(shù)和裝備, 主動(dòng)預(yù)防、避免或減少汽車在行駛過(guò)程中發(fā)生事故, 以提高汽車的主動(dòng)安全性能。俗話說(shuō): 防患于未然。通過(guò)提高汽車的主動(dòng)安全技術(shù)和安全性能, 可以最有效地減少道路交通事故的發(fā)生, 從而可以從根本上降低道路交通事故對(duì)人類生命及財(cái)產(chǎn)安全造成的危害,因此, 汽車主動(dòng)安全技術(shù)是當(dāng)今汽車研發(fā)的重點(diǎn)研究領(lǐng)域。目前已廣泛采用的汽車主動(dòng)安全技術(shù)主要有防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、電子制動(dòng)力分配裝置(EBD)、驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)(ASR)和車距報(bào)警裝置等。還有Bosch公司生產(chǎn)的電子穩(wěn)定程序(ESP)技術(shù)，將ABS中的先進(jìn)技術(shù)與牽引力控制系統(tǒng)(TCS)結(jié)合起來(lái)。ESP可以穩(wěn)定車輛并降低打滑危險(xiǎn)。研究顯示ESP可減少50％的嚴(yán)重交通事故。世界著名的汽車零部件公司——德爾福，使用紅外線覆蓋倒車及變更車道時(shí)駕駛員視覺(jué)死角的“側(cè)面警報(bào)系統(tǒng)（Side Alert System）”，以及可接入藍(lán)牙的手機(jī)免提系統(tǒng)等。這些也都能大大提高汽車的主動(dòng)安全性。隨著汽車工業(yè)的縱深發(fā)展, 新的主動(dòng)安全技術(shù)更加先進(jìn), 涉及面更廣, 如提高駕駛者的安全視野、車輛行駛實(shí)施監(jiān)控及信息處理與反饋、對(duì)行駛危險(xiǎn)的提前預(yù)警和自動(dòng)修正等, 自動(dòng)化、智能化程度越來(lái)越高[3]。

2、比較典型的汽車主動(dòng)安全技術(shù)---汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)ESP

汽車電子穩(wěn)定系統(tǒng)(ESP)最早由德國(guó)博世(Bosch)公司和奔馳(Mercedes-Benz)公司聯(lián)合研制,它集成了防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS)、電子制動(dòng)力分配系統(tǒng)(EBD)和牽引力控制系統(tǒng)(TCS)等的基本功能,能在幾毫秒內(nèi)識(shí)別汽車不穩(wěn)定行駛趨勢(shì)并予以修正,使其重新回到正常的行駛狀態(tài)。ESP 系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)巨大突破,它可在極其惡劣的行車環(huán)境中確保汽車的行駛穩(wěn)定性。

ESP 系統(tǒng)集成了ABS/ EBD、BAS(輔助制動(dòng)系統(tǒng))、EDS(電子差速鎖止系統(tǒng))、TCS(ASR)系統(tǒng),主要由中央控制單元和各種傳感器、執(zhí)行器所組成,包括方向盤轉(zhuǎn)角傳感器、橫擺角速度傳感器、車輪速度傳感器、側(cè)向加速度傳感器以及液壓裝置中的壓力傳感器等。其中最為重要的是車身橫擺角速度傳感器和側(cè)向加速度傳感器,它們時(shí)刻監(jiān)測(cè)汽車的準(zhǔn)確姿態(tài),并記錄汽車每個(gè)可能的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。其他傳感器則分別記錄制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力的大小、方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度、行駛速度以及各個(gè)車輪的速度。ESP 系統(tǒng)的執(zhí)行指令主要通過(guò)ABS/ EBD、BAS 和TCS 等的執(zhí)行機(jī)構(gòu)來(lái)完成,也就是說(shuō), ESP系統(tǒng)通過(guò)ABS、TCS 等系統(tǒng)起作用。ESP 與其他動(dòng)力控制系統(tǒng)的關(guān)系: ① TCS 邏輯覆蓋ESP 邏輯(只發(fā)生在驅(qū)動(dòng)輪),即選擇較低的制動(dòng)壓力施加在車輪上。與TCS 直接介入不同的是,此時(shí)動(dòng)力來(lái)自ESP壓力調(diào)節(jié)器。② ESP 邏輯覆蓋ABS 邏輯。這是由于ESP 系統(tǒng)將產(chǎn)生接近50 %的滑移率來(lái)穩(wěn)定車輛(超出ABS 系統(tǒng)20 %邏輯控制范圍)。③發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩調(diào)節(jié)。如果ESP 和TCS 都想降低發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,將優(yōu)先采用最大調(diào)節(jié)量。④ ESP 工作時(shí),若EBC(發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)控制)介入,則EBC 起作用,提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。當(dāng)ESP 系統(tǒng)出現(xiàn)故障不能正常工作時(shí),ABS 和TCS 系統(tǒng)照樣能擔(dān)負(fù)起自己的責(zé)任。

ESP 系統(tǒng)主要具有以下特點(diǎn)[5]: 1)實(shí)時(shí)監(jiān)控。ESP 是一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng),它每時(shí)每刻都在監(jiān)控駕駛者的操控、路面反應(yīng)和汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài),并不斷向發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出指令。

2)主動(dòng)干預(yù)。ABS/ EBD 等系統(tǒng)在起作用時(shí), 系統(tǒng)對(duì)駕駛者的操控起一定干預(yù)作用,但它不能調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī),而ESP 則是主動(dòng)調(diào)控發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速并可調(diào)整每個(gè)車輪的制動(dòng)力(四通道系統(tǒng)),以修正汽車的過(guò)度轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)向不足。

3)事先提醒。ESP 具有實(shí)時(shí)警示功能,當(dāng)駕駛者操作不當(dāng)和路面異常時(shí),它會(huì)在主動(dòng)干預(yù)的同時(shí)用警告燈警示駕駛者。

奔馳公司關(guān)于ESP 系統(tǒng)適用性和可靠性檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果表明,ESP 系統(tǒng)在汽車行駛的各種工況下都能起到良好效果,如彎道行駛、急速繞過(guò)障礙等。ESP 系統(tǒng)不僅可提高汽車在干燥路面上行駛時(shí)的穩(wěn)定性,還可以在路面附著性較差(如結(jié)冰、濕滑及碎石等)時(shí)起作用。在上述不利狀況下,車輪與路面之間的附著力降低,汽車容易發(fā)生側(cè)滑和跑偏,失去方向穩(wěn)定性,甚至在急轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生翻車事故。這時(shí)ESP 系統(tǒng)干預(yù)駕駛操作,精確控制各車輪的受力以 穩(wěn)定車輛。圖1是裝備了ABS 系統(tǒng)與ESP 系統(tǒng)的同種汽車在濕滑路面上繞過(guò)障礙并完全制動(dòng)的情況。由圖1可見,裝備ESP 系統(tǒng)的汽車表現(xiàn)出更好的線內(nèi)行駛能力與制動(dòng)性能。圖1 汽車在濕滑路面上繞過(guò)障礙并完成制動(dòng)的情況

在過(guò)去幾年中,多家世界著名汽車廠商和研究機(jī)構(gòu)對(duì)ESP 的有效性進(jìn)行了科學(xué)研究。結(jié)果表明,裝備ESP 系統(tǒng)的汽車可以減少80 %由側(cè)滑引起的交通事故,而且可有效降低42 %的行車事故(并非因駕駛員受其他路人的影響而失去對(duì)車輛控制而引起的交通事故)。雖然ESP 系統(tǒng)是汽車主動(dòng)安全技術(shù)中堪稱里程碑式的突破,但它并不是車輛自動(dòng)駕駛系統(tǒng),不能因?yàn)槭褂昧薊SP 系統(tǒng),駕駛員就粗心大意,ESP 系統(tǒng)并不能在任何情況下都能保持汽車的行駛穩(wěn)定性。

3、汽車主動(dòng)安全技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和人類社會(huì)文明的斷進(jìn)步, 人們除了對(duì)當(dāng)代汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操性和舒適性有不斷地追求外, 對(duì)汽車的安全性也提出了更高更新的要求, 對(duì)汽車安全技術(shù)的研究和應(yīng)用也越來(lái)越重視。在過(guò)去相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里, 提高車輛安全性都意味著提高被動(dòng)安全性能, 也就是在發(fā)生車輛交通事故時(shí)如何更好地保護(hù)乘員和行人的生命安全, 而在發(fā)達(dá)國(guó)家, 主動(dòng)安全性能的研究受到了更大的重視。提高車輛的被動(dòng)安全性能只能代表過(guò)去, 而如何更好地避免事故的發(fā)生才是未來(lái)的目標(biāo)。但是實(shí)踐證明, 主動(dòng)安全系統(tǒng)并不能取代被動(dòng)安全系統(tǒng)的作用, 就算給車輛裝上處理速度極高的巨型計(jì)算機(jī), 并配以靈敏度極高的傳感器系統(tǒng), 也不可能避免所有的交通事故。由此可見, 汽車安全技術(shù)中的主動(dòng)安全和被動(dòng)安全是相輔相成的, 是相互補(bǔ)充的, 兩者缺一不可。主動(dòng)與被動(dòng)安全系統(tǒng)的集成是一股勢(shì)不可擋的趨勢(shì)。復(fù)雜的整合技術(shù)將近距離雷達(dá)、遠(yuǎn)程雷達(dá)、影像傳感、轉(zhuǎn)向及翻滾角度傳感、穩(wěn)定控制電子傳感等諸多技術(shù)結(jié)合在一起, 對(duì)駕駛環(huán)境實(shí)施全面監(jiān)控, 集中比較、分析多方面的數(shù)據(jù), 在必要時(shí)啟動(dòng)最適當(dāng)?shù)南乱患?jí)系統(tǒng), 自動(dòng)地或輔助駕駛者采取正確的防護(hù)措施。集成的主、被動(dòng)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)的安全性能, 最大程度地保護(hù)車輛、乘員乃至行人的安全, 其價(jià)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了各自獨(dú)立、互不相干的防護(hù)系統(tǒng)[6]。

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展, 未來(lái)的汽車安全技術(shù)將向著微處理機(jī)、軟件技術(shù)、多通道傳輸技術(shù)、集成化技術(shù)、車載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)技術(shù)、聲納傳感技術(shù)、納米技術(shù)等更先進(jìn)的技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展。隨著更多的新技術(shù)不斷地運(yùn)用到汽車上?？梢韵嘈? 未來(lái)的汽車將越 來(lái)越安全, 越來(lái)越可靠, 越來(lái)越人性化, 越來(lái)越智能化。

參考文獻(xiàn)

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2007-12-06

第二篇：數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

趙 學(xué) 明

（廣東工業(yè)大學(xué)，廣東 廣州 510006）

摘要：現(xiàn)在世界上很多發(fā)達(dá)的工業(yè)化國(guó)家在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用數(shù)控機(jī)床。隨著電子技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，當(dāng)今的數(shù)控系統(tǒng)功能已經(jīng)非常強(qiáng)大，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對(duì)數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在不斷采用最新成果，朝著高速化、超精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。

關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床、技術(shù)、現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)

引言

從20世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。1 數(shù)控機(jī)床的簡(jiǎn)單介紹

車、銑、刨、磨、鏜、鉆、電火花、剪板、折彎、激光切割等都是機(jī)械加工方法，所謂機(jī)械加工，就是把金屬毛坯零件加工成所需要的形狀，包含尺寸精度和幾何精度兩個(gè)方面。能完成以上功能的設(shè)備都稱為機(jī)床，數(shù)控機(jī)床就是在普通機(jī)床上發(fā)展過(guò)來(lái)的，數(shù)控的意思就是數(shù)字控制。數(shù)控系統(tǒng)是由顯示器、控制器伺服、伺服電機(jī)、和各種開關(guān)、傳感器構(gòu)成。目前世界上最大的三家廠商是：日本法拉克、德國(guó)西門子、日本三菱；其余還有法國(guó)扭姆、西

班牙凡高等。國(guó)內(nèi)有華中數(shù)控、航天數(shù)控等。從目前來(lái)看，我們國(guó)家機(jī)床業(yè)最薄弱的環(huán)節(jié)就在數(shù)控系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)的數(shù)控系統(tǒng)剛剛才開始，產(chǎn)業(yè)化、質(zhì)量、技術(shù)水平一般，故障率比較高，質(zhì)量精度一般。因此，高檔次的數(shù)控系統(tǒng)全都是依賴進(jìn)口，每年國(guó)家需要在此方面花費(fèi)大量的外匯。給機(jī)床裝上數(shù)控系統(tǒng)后，機(jī)床就成了數(shù)控機(jī)床。當(dāng)然，普通機(jī)床發(fā)展到數(shù)控機(jī)床不只是加裝數(shù)控系統(tǒng)這么簡(jiǎn)單，例如：從銑床發(fā)展到加工中心，機(jī)床結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，最主要的是加了刀庫(kù)，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功能是銑、鏜、鉆的功能。我們一般所說(shuō)的數(shù)控設(shè)備，主要是指數(shù)控車床和加工中心。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的機(jī)遇與挑戰(zhàn)

近6年來(lái)我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量一直處于持續(xù)地以年均增長(zhǎng)超過(guò)30％快速發(fā)展，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量為51860臺(tái)，同比年增長(zhǎng)40.8％，數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)量約70000余臺(tái)，同比年增長(zhǎng)約30％。數(shù)控機(jī)床需求的旺盛也促進(jìn)了2004年內(nèi)新建的三資和民營(yíng)機(jī)床廠以及數(shù)控機(jī)床品種的明顯增加。但是，另一方面進(jìn)口的數(shù)控機(jī)床數(shù)量也在逐年同步增加，而且進(jìn)口數(shù)控機(jī)床的消費(fèi)額的增長(zhǎng)趨勢(shì)更快。2004年數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口數(shù)量同比年增長(zhǎng)30％，而進(jìn)口消費(fèi)額的增長(zhǎng)卻達(dá)52％，從而導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)消費(fèi)額中的所占比例已不足30％。之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象，其主要原因在于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)技術(shù)和附加值高的高效精密數(shù)控機(jī)床和高性能大重型數(shù)控機(jī)床需求增長(zhǎng)，要依靠進(jìn)口解決。大量的高檔數(shù)控機(jī)床的進(jìn)口，主要由于以下三個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的需求：高新技術(shù)和國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域；重大基礎(chǔ)裝備制造領(lǐng)域。國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域等。因此，對(duì)于高速超精密數(shù)控機(jī)床，國(guó)內(nèi)還是欠缺的，主要依賴進(jìn)口。

但是最近幾年國(guó)家也加大了對(duì)數(shù)控機(jī)床研發(fā)的大力支持?？萍疾繉閿?shù)控機(jī)床專項(xiàng)研發(fā)投入2億元，主要圍繞數(shù)控設(shè)備支撐技術(shù)和航天、交通、能源等方面需要的超大型超精密加工設(shè)備。第一個(gè)建立在企業(yè)的數(shù)控機(jī)床國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)進(jìn)入審批階段?？萍疾窟€將組織重大專項(xiàng)研究，在關(guān)鍵功能部件等配套技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)上取得核心技術(shù)。國(guó)家的政策支持，產(chǎn)業(yè)扶持，這是數(shù)控機(jī)床業(yè)的春天，將會(huì)促進(jìn)我國(guó)數(shù)控機(jī)床朝向世界頂級(jí)技術(shù)邁進(jìn)。3 數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)高速度與超精度化

速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個(gè)重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。高速度、超精度加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。為此日本先端技術(shù)研究會(huì)將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)(CIRP)

將其確定為21世紀(jì)的中心研究方向之一。特別是在超高速切削、超精密加工技術(shù)的實(shí)施中，對(duì)機(jī)床各坐標(biāo)軸位移速度和定位精度提出了更高的要求；另外，這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)又是相互制約的，也就是說(shuō)要求位移速度越高，定位精度就越難提高。

目前，在超高速加工中，車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000～8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000轉(zhuǎn)/分(有的高達(dá)10萬(wàn)轉(zhuǎn)/分)以上；工作臺(tái)的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度)：在分辨率為l微米時(shí)，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率為0.1um時(shí)，在24m/min以上；自動(dòng)換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。

在加工精度方面，近10年來(lái)，普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由10um 提高到5um，精密級(jí)加工中心則從3～5um，提高到1～1．5um,并且超精密加工精度已開始進(jìn)入納米級(jí)(0．01um)。2 高可靠性

隨著數(shù)控機(jī)床網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的高可靠性已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)制造商和數(shù)控機(jī)床制造商追求的目標(biāo)。對(duì)于每天工作兩班的無(wú)人工廠而言，如果要求在l6小時(shí)內(nèi)連續(xù)正常工作，無(wú)故障率在P(t)>99％以上，則數(shù)控機(jī)床的平均無(wú)故障運(yùn)行時(shí)間MTBF就必須大于3000小時(shí)。我們只對(duì)一臺(tái)數(shù)控機(jī)床而言，如主機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)的失效率之比為l0：1(數(shù)控的可靠比主機(jī)高一個(gè)數(shù)量級(jí))。此時(shí)數(shù)控系統(tǒng)的MTBF就要大于33333．3小時(shí)，而其中的數(shù)控裝置、主軸及驅(qū)動(dòng)等的MTBF就必須大于l0萬(wàn)小時(shí)。當(dāng)前國(guó)外數(shù)控裝置的MTBF值已達(dá)6000小時(shí)以上，驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)30000小時(shí)以上，但是，可以看到距理想的目標(biāo)還有差距。多功能化

在零件加工過(guò)程中有大量的無(wú)用時(shí)間消耗在工件搬運(yùn)、上下料、安裝調(diào)整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無(wú)用時(shí)間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺(tái)機(jī)床上，因此數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多能，以最大限度地提高設(shè)備利用率。另外前臺(tái)加工、后臺(tái)編輯的前后臺(tái)功能，充分提高其工作效率和機(jī)床利用率。數(shù)控機(jī)床還具有更高的通訊功能，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床除具有通信口，DNC功能外，還具有網(wǎng)絡(luò)功能。多軸化

隨著5軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的普及，5軸聯(lián)動(dòng)控制的加工中心和數(shù)控銑床已經(jīng)成為當(dāng)前的一個(gè)開發(fā)熱點(diǎn)，由于在加工自由曲面時(shí)，5軸聯(lián)動(dòng)控制對(duì)球頭銑刀的數(shù)控編程比較簡(jiǎn)單，并且能使球頭銑刀在銑削3維曲面的過(guò)程中始終保持合理的切速，從而顯著改善加工表面的粗糙度和大幅度提高加工效率，而在3軸聯(lián)動(dòng)控制的機(jī)床無(wú)法避免切速接近于零的球頭銑刀端部參與切削，因此，5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床以其無(wú)可替代的性能優(yōu)勢(shì)已經(jīng)成為各大機(jī)床廠家積極開發(fā)和競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。

數(shù)控機(jī)床的網(wǎng)絡(luò)化，主要指機(jī)床通過(guò)所配裝的數(shù)控系統(tǒng)與外部的其它控制系統(tǒng)或上位計(jì)算機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)控制。數(shù)控機(jī)床一般首先面向生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和企業(yè)內(nèi)部的局域網(wǎng)，然后再經(jīng)由因特網(wǎng)通向企業(yè)外部，這就是所謂Internet/Intranet技術(shù)。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟和發(fā)展，最近業(yè)界又提出了數(shù)字制造的概念。數(shù)字制造，是機(jī)械制造企業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志之一，也是國(guó)際先進(jìn)機(jī)床制造商當(dāng)今標(biāo)準(zhǔn)配置的供貨方式。

隨著信息化技術(shù)的大量采用，越來(lái)越多的國(guó)內(nèi)用戶在進(jìn)口數(shù)控機(jī)床時(shí)要求具有遠(yuǎn)程通訊服務(wù)等功能。機(jī)械制造企業(yè)在普遍采用CAD/CAM的基礎(chǔ)上，越加廣泛地使用數(shù)控加工設(shè)備。數(shù)控應(yīng)用軟件日趨豐富和具有“人性化”。虛擬設(shè)計(jì)、虛擬制造等高端技術(shù)也越來(lái)越多地為工程技術(shù)人員所追求。通過(guò)軟件智能替代復(fù)雜的硬件，正在成為當(dāng)代機(jī)床發(fā)展的重要趨勢(shì)。在數(shù)字制造的目標(biāo)下，通過(guò)流程再造和信息化改造，ERP等一批先進(jìn)企業(yè)管理軟件已經(jīng)脫穎而出，為企業(yè)創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益。柔性化、智能化

數(shù)控機(jī)床向柔性自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。柔性自動(dòng)化技術(shù)是制造業(yè)適應(yīng)動(dòng)態(tài)市場(chǎng)需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國(guó)制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)，是先進(jìn)制造領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)。其重點(diǎn)是以提高系統(tǒng)的可靠性、實(shí)用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標(biāo)；注重加強(qiáng)單元技術(shù)的開拓、完善；CNC單機(jī)向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展；數(shù)控機(jī)床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。

智能化是21世紀(jì)制造技術(shù)發(fā)展的一個(gè)大方向。智能加工是一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和理論的加工，它是要在加工過(guò)程中模擬人類專家的智能活動(dòng)，以解決加工過(guò)程許多不確定性的、要由人工干預(yù)才能解決的問(wèn)題。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量的智能化，如自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作的智能化，如智能化的自動(dòng)編程，智能化的人機(jī)界面等；智能診斷、智能監(jiān)控，方便系統(tǒng)的診斷及維修等。世界上正在進(jìn)行研究的智能化切削加工系統(tǒng)很多，其中日本智能化數(shù)控裝置研究會(huì)針對(duì)鉆削的智能加工方案具有代表性。

21世紀(jì)的金切機(jī)床必須把環(huán)保和節(jié)能放在重要位置，即要實(shí)現(xiàn)切削加工工藝的綠色化。目前這一綠色加工工藝主要集中在不使用切削液上，這主要是因?yàn)榍邢饕杭任廴经h(huán)境和危害工人健康，又增加資源和能源的消耗。干切削一般是在大氣氛圍中進(jìn)行，但也包括在特殊氣體氛圍中(氮?dú)庵?、冷風(fēng)中或采用干式靜電冷卻技術(shù))不使用切削液進(jìn)行的切削。不過(guò)，對(duì)于某些加工方式和工件組合，完全不使用切削液的干切削目前尚難與實(shí)際應(yīng)用，故又出現(xiàn)了使用極微量潤(rùn)滑(MQL)的準(zhǔn)干切削。對(duì)于面向多種加工方法/工件組合的加工中心之類的機(jī)床來(lái)說(shuō)，主要是采用準(zhǔn)干切削，通常是讓極微量的切削油與壓縮空氣的混合物經(jīng)由機(jī)床主軸與工具內(nèi)的中空通道噴向切削區(qū)。在各類金切機(jī)床中，采用干切削最多的是滾齒機(jī)。結(jié)束語(yǔ)

總之，數(shù)控(NC)機(jī)床技術(shù)已成為制造技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展為現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展提供了良好的條件，促使制造業(yè)向著高效、優(yōu)質(zhì)以及人性化的方向發(fā)展。為了滿足制造技術(shù)不斷發(fā)展的需要，NC機(jī)床將朝著智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、數(shù)字化的方向發(fā)展。今后，隨著計(jì)算技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料和機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的研究和科技的進(jìn)步，也必將面臨著新的挑戰(zhàn)?？梢灶A(yù)見，隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展和數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用 制造業(yè)將迎來(lái)一次足以撼動(dòng)傳統(tǒng)制造業(yè)模式的深刻革命。

參考文獻(xiàn)：

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第三篇：光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

年級(jí)：大一

學(xué)號(hào)：***

姓名：傅天一

專業(yè)：計(jì)科

指導(dǎo)老師：

二零一四年五月

摘要：由于光纖通信具有損耗低、傳榆頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速,文章概述光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,并展望其發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：光纖通信技術(shù);趨勢(shì);光纖到戶;全光網(wǎng)絡(luò)

一、前 言

1966年,美籍華人高錕(C.K.Kao)和霍克哈姆(C.A.Hockham)發(fā)表論文,預(yù)見了低損耗的光纖能夠用于通信,敲開了光纖通信的大門,引起了人們的重視。1970年,美國(guó)康寧公司首次研制成功損耗為20dB/km的光纖,光纖通信時(shí)代由此開始。光纖通信是以很高頻率(1014Hz數(shù)量級(jí))的光波作為載波、以光纖作為傳輸介質(zhì)的通信。由于光纖通信具有損耗低、傳輸頻帶寬、容量大、體積小、重量輕、抗電磁干擾、不易串音等優(yōu)點(diǎn),備受業(yè)內(nèi)人士青睞,發(fā)展非常迅速。光纖通信系統(tǒng)的傳輸容量從

1980年到2000年增加了近1萬(wàn)倍,傳輸速度在過(guò)去的10年中大約提高了10倍。

二、光纖通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

為了適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展和傳輸流量提高的需求,傳輸系統(tǒng)供應(yīng)商都在技術(shù)開發(fā)上不懈努力。富士通公司在150km、1.3μm零色散光纖上進(jìn)行了55x20Gbit/s傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了1.1Tbit/s的傳輸。NEC公司進(jìn)行了132x20Gbit/s、120km傳輸?shù)难芯?實(shí)現(xiàn)了2.64Thit/s的傳輸。NTT公司實(shí)現(xiàn)了3Thit/s的傳輸。目前,以日本為代表的發(fā)達(dá)國(guó)家,在光纖傳輸方面實(shí)現(xiàn)了10.96Thit/s(274xGbit/s)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),對(duì)超長(zhǎng)距離的傳輸已達(dá)到4000km無(wú)電中繼的技術(shù)水平。在光網(wǎng)絡(luò)方面,光網(wǎng)技術(shù)合作計(jì)劃(ONTC)、多波長(zhǎng)光網(wǎng)絡(luò)(MONET)、泛歐光子傳送重疊網(wǎng)(PHOTON)、泛歐光網(wǎng)絡(luò)(OPEN)、光通信網(wǎng)管理(MOON)、光城域通信網(wǎng)(MTON)、波長(zhǎng)捷變光傳送和接入網(wǎng)(WOTAN)等一系列研究項(xiàng)目的相繼啟動(dòng)、實(shí)施與完成,為下一代寬帶信息網(wǎng)絡(luò),尤其為承載未來(lái)IP業(yè)務(wù)的下一代光通信網(wǎng)絡(luò)奠定了良好的基礎(chǔ)。

(一)復(fù)用技術(shù)

光傳輸系統(tǒng)中,要提高光纖帶寬的利用率,必須依靠多信道系統(tǒng)。常用的復(fù)用方式有:時(shí)分復(fù)用(TDM)、波分復(fù)用(WDM)、頻分復(fù)用(FDM)、空分復(fù)用(SDM)和碼分復(fù)用(CDM)。目前的光通信領(lǐng)域中,WDM技術(shù)比較成熟,它能幾十倍上百倍地提高傳輸容量。

(二)寬帶放大器技術(shù)

摻餌光纖放大器(EDFA)是WDM技術(shù)實(shí)用化的關(guān)鍵,它具有對(duì)偏振不敏感、無(wú)串?dāng)_、噪聲接近量子噪聲極限等優(yōu)點(diǎn)。但是普通的EDFA放大帶寬較窄,約有35nm(1530~1565nm),這就限制了能容納的波長(zhǎng)信道數(shù)。進(jìn)一步提高傳輸容量、增大光放大器帶寬的方法有:(1)摻餌氟化物光纖放大器(EDFFA),它可實(shí)現(xiàn)75nm的放大帶寬;(2)碲化物光纖放大器,它可實(shí)現(xiàn)76nm的放大帶寬;(3)控制摻餌光纖放大器與普通的EDFA組合起來(lái),可放大帶寬約80nm;(4)拉曼光纖放大器(RFA),它可在任何波長(zhǎng)處提供增益,將拉曼放大器與EDFA結(jié)合起來(lái),可放大帶寬大于100nm。

(三)色散補(bǔ)償技術(shù)

對(duì)高速信道來(lái)說(shuō),在1550nm波段約18ps(mmokm)的色散將導(dǎo)致脈沖展寬而引起誤碼,限制高速信號(hào)長(zhǎng)距離傳輸。對(duì)采用常規(guī)光纖的10Gbit/s系統(tǒng)來(lái)說(shuō),色散限制僅僅為50km。因此,長(zhǎng)距離傳輸中必須采用色散補(bǔ)償技術(shù)。

(四)孤子WDM傳輸技術(shù)

超大容量傳輸系統(tǒng)中,色散是限制傳輸距離和容量的一個(gè)主要因素。在高速光纖通信系統(tǒng)中,使用孤子傳輸技術(shù)的好處是可以利用光纖本身的非線性來(lái)平衡光纖的色散,因而可以顯著增加無(wú)中繼傳輸距離。孤子還有抗干擾能力強(qiáng)、能抑制極化模色散等優(yōu)點(diǎn)。色散管理和孤子技術(shù)的結(jié)合,凸出了以往孤子只在長(zhǎng)距離傳輸上具有的優(yōu)勢(shì),繼而向高速、寬帶、長(zhǎng)距離方向發(fā)展。

(五)光纖接入技術(shù)

隨著通信業(yè)務(wù)量的增加,業(yè)務(wù)種類更加豐富。人們不僅需要語(yǔ)音業(yè)務(wù),而且高速數(shù)據(jù)、高保真音樂(lè)、互動(dòng)視頻等多媒體業(yè)務(wù)也已得到用戶青睞。這些業(yè)務(wù)不僅要有寬帶的主干傳輸網(wǎng)絡(luò),用戶接人部分更是關(guān)鍵。傳統(tǒng)的接入方式已經(jīng)滿足不了需求,只有帶寬能力強(qiáng)的光纖接人才能將瓶頸打開,核心網(wǎng)和城域網(wǎng)的容量潛力才能真正發(fā)揮出來(lái)。光纖接入中極有優(yōu)勢(shì)的PON技術(shù)早就出現(xiàn)了,它可與多種技術(shù)相結(jié)合,例如ATM、SDH、以太網(wǎng)等,分別產(chǎn)生APON、GPON和EPON。由于ATM技術(shù)受到IP技術(shù)的挑戰(zhàn)等問(wèn)題,APON發(fā)展基本上停滯不前,甚至走下坡路。但有報(bào)道指出由于ATM交換在美國(guó)廣泛應(yīng)用,APON將用于實(shí)現(xiàn)FITH方案。GPON對(duì)

電路交換性的業(yè)務(wù)支持最有優(yōu)勢(shì),又可充分利用現(xiàn)有的SDH,但是技術(shù)比較復(fù)雜,成本偏高。EPON繼承了以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì),成本相對(duì)較低,但對(duì)TDM類業(yè)務(wù)的支持難度相對(duì)較大。所謂EPON就是把全部數(shù)據(jù)裝在以太網(wǎng)幀內(nèi)傳送的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)?，F(xiàn)今95%的局域網(wǎng)都使用以太網(wǎng),所以選擇以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用于對(duì)IP數(shù)據(jù)最佳的接入網(wǎng)是很合乎邏輯的,并且原有的以太網(wǎng)只限于局域網(wǎng),而且MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接,在和光傳輸技術(shù)相結(jié)合后的EPON不再只限于局域網(wǎng),還可擴(kuò)展到城域網(wǎng),甚至廣域網(wǎng),EPON眾多的MAC技術(shù)是點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的連接。另外光纖到戶也采用EPON技術(shù)。

三、光纖通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

對(duì)光纖通信而言,超高速度、超大容量、超長(zhǎng)距離一直都是人們追求的目標(biāo),光纖到戶和全光網(wǎng)絡(luò)也是人們追求的夢(mèng)想。

(一)光纖到戶

現(xiàn)在移動(dòng)通信發(fā)展速度驚人,因其帶寬有限,終端體積不可能太大,顯示屏幕受限等因素,人們依然追求陸能相對(duì)占優(yōu)的固定終端,希望實(shí)現(xiàn)光纖到戶。光纖到戶的魅力在于它有極大的帶寬,它是解決從互聯(lián)網(wǎng)主干網(wǎng)到用戶桌面的“最后一公里”瓶頸現(xiàn)象的最佳方案。隨著技術(shù)的更新?lián)Q代,光纖到戶的成本大大降低,不久可降到與DSL和HFC網(wǎng)相當(dāng),這使FITH的實(shí)用化成為可能。據(jù)報(bào)道,1997年日本NTT公司就開始發(fā)展FTTH,2000年后由于成本降低而使用戶數(shù)量大增。美國(guó)在2002年前后的12個(gè)月中,FTTH的安裝數(shù)量增加了200%以上。在我國(guó),光纖到戶也是勢(shì)在必行,光纖到戶的實(shí)驗(yàn)網(wǎng)已在武漢、成都等市開展,預(yù)計(jì)2012年前后,我國(guó)從沿海到內(nèi)地將興起光纖到戶建設(shè)高潮?？梢哉f(shuō)光纖到戶是光纖通信的一個(gè)亮點(diǎn),伴隨著相應(yīng)技術(shù)的成熟與實(shí)用化,成本降低到能承受的水平時(shí),FTTH的大趨勢(shì)是不可阻擋的。

(二)全光網(wǎng)絡(luò)

傳統(tǒng)的光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間的全光化,但在網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)處仍用電器件,限制了目前通信網(wǎng)干線總?cè)萘康奶岣?因此真正的全光網(wǎng)絡(luò)成為非常重要的課題。全光網(wǎng)絡(luò)以光節(jié)點(diǎn)代替電節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)之間也是全光化,信息始終以光的形式進(jìn)行傳輸與交換,交換機(jī)對(duì)用戶信息的處理不再按比特進(jìn)行,而是根據(jù)其波長(zhǎng)來(lái)決定路由。全光網(wǎng)絡(luò)具有良好的透明性、開放性、兼容性、可靠性、可擴(kuò)展性,并能提供巨大的帶寬、超大容量、極高的處理速度、較低的誤碼率,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,組網(wǎng)非常靈活,可以隨時(shí)增加新節(jié)點(diǎn)而不必安裝信號(hào)的交換和處理設(shè)備。當(dāng)然全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不可能獨(dú)立于眾多通信技術(shù),它必須要與因特網(wǎng)、ATM網(wǎng)、移動(dòng)通信網(wǎng)等相融合。目前全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展仍處于初期階段,但已顯示出良好的發(fā)展前景。從發(fā)展趨勢(shì)上看,形成一個(gè)真正的、以WDM技術(shù)與光交換技術(shù)為主的光網(wǎng)絡(luò)層,建立純粹的全光網(wǎng)絡(luò),消除電光瓶頸已成未來(lái)光通信發(fā)展的必然趨勢(shì),更是未來(lái)信息網(wǎng)絡(luò)的核心,也是通信技術(shù)發(fā)展的最高級(jí)別,更是理想級(jí)別。

四、結(jié) 語(yǔ)

光通信技術(shù)作為信息技術(shù)的重要支撐平臺(tái),在未來(lái)信息社會(huì)中將起到重要作用。在國(guó)內(nèi)各研發(fā)機(jī)構(gòu)、科研院所、大學(xué)的科研人員的共同努力下,我國(guó)已研制開發(fā)了一些具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光通信高技術(shù)產(chǎn)品,取得了一批重要的研究與應(yīng)用成果。這些研究工作和突出成果為O-TIME(光時(shí)代)計(jì)劃的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),有望在“十一五”期間取得更多的成果,為我國(guó)的信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)做出貢獻(xiàn)。

第四篇：藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

藥型罩材料技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)

破 甲技 術(shù) 作為攻擊裝甲目標(biāo)的一種重要手段，近幾十年來(lái)在我國(guó)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。在破甲戰(zhàn)斗部方面:對(duì)起爆源、調(diào)整器、輔藥柱、隔板、主藥柱、藥型罩等各個(gè)環(huán)節(jié)，都進(jìn)行了詳細(xì)研究。在破甲機(jī)理方面:對(duì)藥型罩的壓垮、射流的形成、侵徹過(guò)程的研究，均比較深人。在破甲彈對(duì)目標(biāo)的侵徹方面:對(duì)炸高的影響、著靶姿態(tài)、引信瞬發(fā)度、破甲深度的動(dòng)靜差等也都進(jìn)行了研究。此外，在測(cè)試手段、計(jì)算技術(shù)、模擬技術(shù)等方面都進(jìn)行了大量研究工作。隨著裝甲技術(shù)的不斷更新，對(duì)破甲技術(shù)的要求也越來(lái)越高?？招难b藥戰(zhàn)斗部與各種制導(dǎo)技術(shù)的結(jié)合使之成為目前最具威力的反裝甲武器，近年來(lái)隨著子母彈、末敏彈以及末制導(dǎo)炮彈等各種制導(dǎo)武器的發(fā)展，更加拓寬了空心裝藥戰(zhàn)斗部的應(yīng)用前景。作為空心裝藥戰(zhàn)斗部的關(guān)鍵部件之一的藥型罩，其研究也相應(yīng)地得到了加強(qiáng)，并取得很多進(jìn)展。藥型 罩 有 兩大基本類型，即角度小于700的錐形藥型罩和角度大于120“的盤形或球缺形藥型罩。當(dāng)炸藥引爆之后，錐形罩內(nèi)表面形成軸向射流，而外表面材料朝與射流相反的方向形成一個(gè)大的柞體。射流頭部速度超過(guò)10 km/s。采用這種藥型罩的戰(zhàn)斗部，適宜攻擊厚裝甲目標(biāo)。當(dāng)炸 藥 引 爆之后，盤形或球缺形藥型罩向前翻轉(zhuǎn)，形成彈丸。人們稱這種彈為爆炸成形彈(EFP).它們的應(yīng)變速率和應(yīng)變比錐形罩的低得多，但破孔較大。因此，爆炸成形彈適宜攻擊較薄的裝甲目標(biāo)，例如坦克的頂裝甲及艦船等。1 空心裝藥破甲彈錐形罩技術(shù)

年 代以 來(lái)，國(guó)外在銅藥型罩的基礎(chǔ)上，研究了鋁、鎢、鎳等單金屬及鎢合金、徠合金、超塑合金和非晶態(tài)合金等錐形罩罩材。對(duì)這些罩材的研究涉及材料的化學(xué)成分、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、顯微結(jié)構(gòu)等內(nèi)容，涉及到電鑄、單晶和其它一些新制造方法在內(nèi)的先進(jìn)制造工藝。研究的目的是獲得具有高密度、穩(wěn)定、延性好、速度高和抗旋等特點(diǎn)的高質(zhì)量射流，以便有效侵徹現(xiàn)代復(fù)合裝甲。為了進(jìn)一步提高破甲威力，反現(xiàn)代反應(yīng)裝甲和復(fù)合裝甲，國(guó)外還研究了多級(jí)和新結(jié)構(gòu)藥型罩。1.1 單金屬藥型罩

研究 和 實(shí) 踐證明，材料的塑性、密度和聲速與侵徹性能直接相關(guān)。塑性好的材料易于加工成形，可形成侵徹性能較好的長(zhǎng)射流。而射流的長(zhǎng)度與侵徹深度成正比關(guān)系。此外，總侵徹深度還同射流密度與靶密度之比的平方根成正比關(guān)系，因而罩材的密度越高，侵徹深度將越深。材料的聲速越高，射流的伸長(zhǎng)速度越快，有利于射流侵徹裝甲。因此，材料的塑性、密度和聲速是選擇藥型罩材料不可缺少的參考指標(biāo)。1.1.1 銅

純銅 是 錐 形罩普遍采用的材料。其原因是，純銅具有優(yōu)良的綜合性能，即塑性好，密度和聲速較高，最終獲得延性射流。國(guó)內(nèi)外的研究人員詳盡地研究了銅藥型罩的影響因素，研究了不同顯微結(jié)構(gòu)、不同再結(jié)晶溫度對(duì)銅藥型罩射流特性的影響，研究了材料雜質(zhì)及晶粒尺寸和結(jié)構(gòu)對(duì)藥型罩射流性能的影響。除了傳統(tǒng)的制造工藝外，還研究了多種制造工藝，如電鑄藥型罩、單晶銅藥型罩技術(shù)。1.1.2 鎢

鎢具 有 高 聲速和高密度，是一種藥型罩侯選材料。雖然鎢材在室溫條件下非常脆，但是，鎢罩可獲得延性良好的射流。目前，鎢罩由于射流破斷性能不穩(wěn)定，而限制了實(shí)際應(yīng)用。國(guó)外對(duì)鎢罩射流的脆性破斷性能進(jìn)行了研究，得出鎢罩射流的脆性破斷性能可能與高溫脆性有關(guān)。1.1.3 鎳 鎳與 銅 相 比，都是塑性優(yōu)良的材料，密度相伺，聲速卻較高。鎳罩形成射流的頭部速度為11400m/s，比銅罩形成射流的速度大約高巧%。因此，鎳是一種良好的藥型罩侯選材料。目前，美國(guó)的海爾法導(dǎo)彈串聯(lián)戰(zhàn)斗部的主裝藥已采用電鑄鎳藥型罩。法國(guó)、德國(guó)均試驗(yàn)了鎳藥型罩，研究了晶粒尺寸與射流延性的關(guān)系以及晶粒尺寸的影響因素。1.2 合金藥型罩

近幾 年 來(lái)，國(guó)內(nèi)外都在積極尋求更高性能的藥型罩新材料。其中一條途徑就是研制高性能合金藥型罩，包括W一CU,Re一Cu,Ni 合金以及超塑合金等。1.2.1 鎢合金

W 一C u合 金因具有高密度，用作藥型罩可改善射流對(duì)均質(zhì)鋼靶的侵徹性能。但W與Cu不能互相溶解，難以用常規(guī)工藝制造，所以其發(fā)展相當(dāng)緩慢。日本采用粉末冶金技術(shù)成功地制造了W一Cu合金。1.2.2 鎳合金

199 2 年，瑞典粉末技術(shù)公司提出了一種高密度、高延性鎳基單相合金材。據(jù)稱，該藥型罩的侵徹性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于純銅藥型罩。1.2.3 超塑合金

法國(guó) 研 究 了具有超塑性細(xì)晶Zn一Al,C u 一Zn合金藥型罩可產(chǎn)生理想射流，但是由于這些材料的射流對(duì)靶板強(qiáng)度敏感而缺乏實(shí)用性。合金 藥 型 罩的缺點(diǎn)就是合金密度不均勻，射流性能不穩(wěn)定。需要解決的問(wèn)題是精密制粉和精密粉末冶金技術(shù)，目標(biāo)是使材料微區(qū)密度均勻，沒(méi)有缺陷，并且可獲得高致密度。

1.3 新結(jié)構(gòu)藥型罩

隨著 反 應(yīng) 裝甲的出現(xiàn)，串聯(lián)戰(zhàn)斗部應(yīng)運(yùn)而生。它的基本原理是:用前邊一個(gè)小破甲戰(zhàn)斗部引爆反應(yīng)裝甲，為后面的主破甲戰(zhàn)斗部掃清通道，避免了反應(yīng)裝甲盒爆炸后產(chǎn)生的爆轟波和破片對(duì)主射流的干擾。無(wú)論美國(guó)或者西歐研制的新一代反坦克破甲彈，都考慮了串聯(lián)戰(zhàn)斗部方案。實(shí)踐證明，國(guó)外配置成功的串聯(lián)戰(zhàn)斗部，破甲威力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配置單一藥型罩的普通破甲彈。對(duì)藥型罩結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，可以提高或改變裝藥質(zhì)量與藥型罩質(zhì)量的比值，借此控制射流速度，使侵徹性能得到提高。2 爆炸成形彈丸(EFP)技術(shù)

爆炸 成 形 彈丸(EFP)是反坦克彈藥的一個(gè)新支。它的爆炸成形類似于破甲彈射流的形成，不同之處是藥型罩為大錐角，因而在壓垮過(guò)程中藥型罩要翻轉(zhuǎn)，最終形成一個(gè)彈丸。同時(shí)該彈對(duì)裝甲目標(biāo)的侵徹又類似于穿甲彈。因此,它是把破甲和穿甲聯(lián)系于一體的一種新型彈丸。爆炸 成 形 彈丸(EFP)與普通破甲彈相比，具有以下特點(diǎn):①對(duì)炸高不敏感;②反應(yīng)裝甲對(duì)其干擾小;③侵徹后效大。由于 爆 炸 成形彈丸(EFP)是從頂部攻擊坦克要害部位，頂部攻擊面積大，彈丸的攻擊效果又不受炸高的限制，特別是爆炸成形彈丸(EFP)能夠有效攻擊披掛了反應(yīng)裝甲的坦克，而且后效又大，所以是一個(gè)應(yīng)用前景廣泛的新彈種。它與制導(dǎo)武器結(jié)合是對(duì)付直升機(jī)、坦克及其它裝甲車輛頂部防護(hù)的有力武器。爆炸 成 形 彈丸(EFP)是末敏彈的關(guān)鍵部件之一。美國(guó)1972年就完成了末敏彈的概念研究，1985年已經(jīng)突破了末敏彈的技術(shù)關(guān)鍵。繼美國(guó)之后，德國(guó)、法國(guó)和瑞典等國(guó)也都開展了末敏彈的研究。我國(guó)從70年代即開展了末敏彈的可行性研究，同時(shí)開始了關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)，其中爆炸成形彈丸(EFP)戰(zhàn)斗部是關(guān)鍵技術(shù)之一。影 響爆 炸 成形的主要因素有:炸藥性能、藥型罩材料和錐角。關(guān)于藥型罩材料:鎢合金密度高、強(qiáng)度高，侵徹效果好，但由于其脆性和不易成型，應(yīng)用難度較大。國(guó)外目前廣泛采用鈕罩，但其成本高，我國(guó)尚未進(jìn)行試驗(yàn)。目前試驗(yàn)大部分采用紫銅。2.1 單金屬藥型罩材料

爆炸 成 形 彈丸(EFP)的罩材目前主要是軟鋼或紫銅。研究表明，罩材特性如強(qiáng)度和密度對(duì)形成爆炸成形彈丸(EFP)有著重要影響。如果罩材強(qiáng)度、塑性差，則跟不上變形速度，在變形過(guò)程中罩體會(huì)破碎。因此，為形成彈丸，減小變形過(guò)程中的質(zhì)量損失，必須選擇韌性、塑性較好的材料，尤其要考慮材料的動(dòng)態(tài)特性。目前正在研究的韌性較好的重金屬有Ta,U.2.1.1 延性鐵

延性 鐵 的 塑性類似于銅，是爆炸成形彈丸(EFP)用藥型罩廣泛使用的材料之一。2.1.2 銅

純銅 是 爆 炸成形彈用藥型罩普遍采用的材料。其原因是純銅塑性很好，密度較高。2.2 新結(jié)構(gòu)藥型罩

多級(jí) 球 缺 形藥型罩英國(guó) 亨 廷 有限公司研究一種爆炸成形彈，其中有兩個(gè)口部朝向完全相反的球缺形藥型罩。這兩個(gè)球缺形藥型罩口部與戰(zhàn)斗部飛行方向垂直。當(dāng)戰(zhàn)斗部飛越目標(biāo)時(shí)，爆炸成形彈丸(EFP)對(duì)目標(biāo)實(shí)施攻擊。德 國(guó)應(yīng) 用 研究公司研究了串聯(lián)重金屬雙球缺藥 型罩。戰(zhàn)斗部中的裝藥爆炸后，雙球缺形藥型罩生 成一前一后在同一彈道上飛行的兩個(gè)彈丸。前一彈 丸可用于攻擊反應(yīng)裝甲，后一彈丸用于破壞主裝甲。法 國(guó)軍 械 部研究了一種帶有變壁厚緊貼雙球缺 形藥型罩的戰(zhàn)斗部。在裝 藥 量 給定的條件下，雙藥型罩產(chǎn)生的爆炸 成形彈丸質(zhì)量要比單藥型罩的大，而且在彈道上的 速度降低較小，終點(diǎn)彈道效果也較好。

就侵 徹 特 性而言，爆炸成形彈丸(EFP)很難與 現(xiàn)代的動(dòng)能彈和優(yōu)化破甲彈的高速射流相比。然 而，它在這兩類侵徹裝甲彈藥中占有重要的地位。一方面，爆炸成形彈丸(EFP)不需要象動(dòng)能彈那樣 直接向目標(biāo)發(fā)射和具有很高的速度;另一方面與成 形裝藥彈頭相比，爆炸成形彈丸(EFP)不要求直接 接觸被侵徹靶而發(fā)生作用，而且因?yàn)楸ǔ尚螐椯|(zhì) 量較大，所以在侵徹之后它具有比破甲彈更高的二 次效應(yīng)。

隨著 先 進(jìn) 的爆炸成形彈和現(xiàn)代傳感技術(shù)的發(fā) 展，利用爆炸成形彈自動(dòng)對(duì)付裝甲車輛新系統(tǒng)的研 究將會(huì)不斷發(fā)展和加強(qiáng)。3 總結(jié)

隨著 材 料 科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，破甲彈用藥型罩材 料與技術(shù)研究取得了一系列重大進(jìn)展。除傳統(tǒng)的銅 藥型罩材料外，又逐步研究了多種金屬材料。破甲 彈各部分與最終形成的射流或彈丸各部分之間存在 著對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)這種對(duì)應(yīng)關(guān)系認(rèn)識(shí)的逐步加深，今后 會(huì)出現(xiàn)各種形式的藥型罩。各種性能的材料和最佳 結(jié)構(gòu)使藥型罩既具有先進(jìn)材料效應(yīng)又具有先進(jìn)結(jié)構(gòu) 效應(yīng)，從而大大提高了破甲彈的侵徹威力。

第五篇：淺談5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)

淺談5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)

劉遠(yuǎn)石

（通信工程 1312402-11）

摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的快速發(fā)展，現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異，而通信技術(shù)方面的技術(shù)變革，更是站在當(dāng)今發(fā)展最快的技術(shù)變革行列的前茅。4G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)是我國(guó)當(dāng)前正大力推廣的移動(dòng)通信技術(shù)，現(xiàn)已發(fā)展的十分成熟，而5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)則是面向2020年的第五代移動(dòng)通信技術(shù)。很多國(guó)家自2013年起就開始研究5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，目前我國(guó)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)正處于探索階段。文章根據(jù)我國(guó)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析與預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞：5G、移動(dòng)通信、發(fā)展現(xiàn)狀、未來(lái)趨勢(shì) 1、5G發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，移動(dòng)通信技術(shù)也有突飛猛進(jìn)餓進(jìn)步和發(fā)展。從2G到3G，再到當(dāng)前的4G，短短幾年移動(dòng)通信技術(shù)有質(zhì)的飛躍。不同類型的通信技術(shù)具有各自的發(fā)展階段和技術(shù)特點(diǎn)。接下來(lái)的通信技術(shù)朝什么方向發(fā)展，有什么創(chuàng)新技術(shù)，這些都是人們對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的期望和關(guān)注點(diǎn)。5G通信技術(shù)是接下來(lái)發(fā)展的趨向，也將成為新一代的的移動(dòng)通信系統(tǒng)。每一代網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)與應(yīng)用都是對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步的充分肯定與證明。為進(jìn)一步促進(jìn)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展，加快新一代5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的來(lái)臨，有需要對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行關(guān)注與分析。5G是未來(lái)十年的發(fā)展方向，在2020年以后將成為第五代的移動(dòng)通信系統(tǒng)。根據(jù)以往的移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的規(guī)律分析，5G應(yīng)具有著超高的頻譜利用率及利用能效，在傳輸速率和資源的利用效率方面，將比現(xiàn)今的4G技術(shù)有一個(gè)高度和質(zhì)的提升，在其無(wú)線信號(hào)的[1]覆蓋性能、傳輸時(shí)效、通信安全及用戶體驗(yàn)方面也將會(huì)有明顯的提高和進(jìn)步。5G移動(dòng)通信技術(shù)和其他無(wú)線移動(dòng)技術(shù)有著深入的聯(lián)系和結(jié)合，形成了新一代的全面性的通信網(wǎng)絡(luò)。滿足未來(lái)十年互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)通信網(wǎng)速的1000倍要求。未來(lái)5G移動(dòng)通信還須很強(qiáng)的靈活性，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展為5G移動(dòng)通信提供了動(dòng)力基礎(chǔ)。移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)將成為未來(lái)各種技術(shù)的基礎(chǔ)性平臺(tái)。當(dāng)前的移動(dòng)通信技術(shù)和無(wú)線技術(shù)將成為5G通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)，但有著更高的通信傳輸質(zhì)量和系統(tǒng)效率的要求。未來(lái)5G技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒃谌齻€(gè)方面得到提升：（1）無(wú)線傳輸效率；（2）通信系統(tǒng)的智能化和系統(tǒng)吞吐率；（3）無(wú)線通信頻率資源。當(dāng)前科學(xué)信息技術(shù)處于新的發(fā)展和變革時(shí)期，5G技術(shù)的發(fā)展將有這樣的特點(diǎn)：一，更加注重用戶的體驗(yàn)，提高和改善通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率、吞吐效率及3D等下能力，將成為5G性能的重要指標(biāo)；二，完善和健全網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多面、多用戶多無(wú)線，提高系統(tǒng)性能；三，5G技術(shù)將實(shí)現(xiàn)無(wú)處不在的無(wú)線信號(hào)覆蓋，優(yōu)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)；四，充分利用高頻段頻譜資源，實(shí)現(xiàn)5G的普遍廣泛應(yīng)用；五，可靈活化的配置5G移動(dòng)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)通信運(yùn)營(yíng)商科根據(jù)實(shí)時(shí)的流量動(dòng)態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)資源，降低成本和消耗。

5G移動(dòng)通信技術(shù)，已經(jīng)成為移動(dòng)通信領(lǐng)域的全球性研究熱點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的深入發(fā)展，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐技術(shù)會(huì)得以明確，在未來(lái)幾年，該技術(shù)會(huì)進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的發(fā)展階段，即標(biāo)準(zhǔn)化的研究與制定階段。同時(shí)，5G移動(dòng)通信系統(tǒng)的容量也會(huì)大大提升，其途徑主要是進(jìn)一步提高頻譜效率、變革網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、開發(fā)并利用新的頻譜資源等。2013年初，歐盟等國(guó)家的第7框架計(jì)劃中啟動(dòng)了關(guān)于5G的研發(fā)項(xiàng)目，共有29個(gè)參加方，我國(guó)的華為公司也參與其中。隨著該項(xiàng)目的啟動(dòng)，各種5G移動(dòng)通信技術(shù)的研發(fā)組織應(yīng)運(yùn)而生，如韓國(guó)成立的5G技術(shù)論壇，中國(guó)成立的IMT-2020(5G)推進(jìn)組等。目前，世界各個(gè)國(guó)家正積極的就5G移動(dòng)通信技術(shù)的應(yīng)用需求、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)、使能技術(shù)、候選頻段、發(fā)展愿景等各個(gè)方面進(jìn)行全面的研討，以期在2015年召開世界無(wú)線電大會(huì)時(shí)達(dá)成共識(shí)，在2016年后積極啟動(dòng)關(guān)于5G移動(dòng)通信技術(shù)的相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)程。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展是推動(dòng)5G移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的主要?jiǎng)恿?，移?dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是各種新興業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)平臺(tái)，目前現(xiàn)有的固定互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的各種服務(wù)業(yè)務(wù)將通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的方式提供給用戶，后臺(tái)服務(wù)及云計(jì)算的廣泛應(yīng)用勢(shì)必會(huì)對(duì)5G移動(dòng)通信技術(shù)系統(tǒng)提出較高的要求，尤其是在系統(tǒng)容量要求與傳輸質(zhì)量要求上。5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展目標(biāo)主要定位在要密切銜接其他各種無(wú)線移動(dòng)通信技術(shù)上，為快速發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)提供全方位和基礎(chǔ)性的業(yè)務(wù)服務(wù)。就世界各國(guó)的初步估計(jì)，包括5G移動(dòng)通信技術(shù)在內(nèi)的無(wú)線移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，其在網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)能力上的提升勢(shì)必會(huì)在三個(gè)維度上同步進(jìn)行：第一，引進(jìn)先進(jìn)的[2]無(wú)線傳輸技術(shù)之后，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率將在4G移動(dòng)通信技術(shù)的基礎(chǔ)上提高至少10倍以上；第二，新的體系結(jié)構(gòu)（如高密集型的小區(qū)結(jié)構(gòu)等）的引入，智能化能力在深度上的擴(kuò)展，有望推進(jìn)整個(gè)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的吞吐率提升大概25倍左右；第三，深入挖掘更為先進(jìn)的頻率資源，比如可見光、毫米波、高頻段等，使得未來(lái)的無(wú)線移動(dòng)通信資源較4G時(shí)代擴(kuò)展4倍左右。為了提升5G移動(dòng)通信技術(shù)的業(yè)務(wù)支撐能力，其在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面和無(wú)線傳輸技術(shù)方面勢(shì)必會(huì)有新的突破。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方面，將采用更智能、更靈活的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，比如采用控制與轉(zhuǎn)發(fā)相互分離的軟件來(lái)定義網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、異構(gòu)超密集的部署等。在無(wú)線傳輸技術(shù)方面，將會(huì)著重于提升頻譜資源利用效率和挖掘頻譜資源使用潛能，比如多天線技術(shù)、編碼調(diào)制技術(shù)、多址接入技術(shù)等等。

5G移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，在移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域掀起了新一輪的競(jìng)爭(zhēng)熱潮，加快5G技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，力求在5G通信領(lǐng)域的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，已成為各國(guó)信息領(lǐng)域發(fā)展的重要任務(wù)。5G移動(dòng)通信技術(shù)，必將會(huì)得到空前的發(fā)展，并給社會(huì)的進(jìn)步帶來(lái)前所未有的推動(dòng)力。

2、5G移動(dòng)通信的核心技術(shù)

2.1 非正交多址接入技術(shù)

非正交多址技術(shù)（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）的基本思想是在發(fā)送端采用非正交發(fā)送，主動(dòng)引入干擾信息，在接收端通過(guò)串行干擾刪除（SIC）接收機(jī)實(shí)現(xiàn)正確解調(diào)。NOMA的子信道傳輸依然采用正交頻分復(fù)用（OFDM）技術(shù)，子信道之間是正交的，互不干擾，但是一個(gè)子信道上不再只分配給一個(gè)用戶，而是多個(gè)用戶共享。同一子信道上不同用戶之間是非正交傳輸，這樣就會(huì)產(chǎn)生用戶間干擾問(wèn)題，這也就是在接收端要采用SIC技術(shù)進(jìn)行多用戶檢測(cè)的目的。

2.2 高頻段傳輸技術(shù)

移動(dòng)通信傳統(tǒng)工作頻段主要集中在3GHz以下，這使得頻譜資源十分擁擠，而在高頻段(如毫米波、厘米波頻段)可用頻譜資源豐富，能夠有效緩解頻譜資源緊張的現(xiàn)狀，可以實(shí)現(xiàn)極高速短距離通信，支持5G容量和傳輸速率等方面的需求。[3]高頻段在移動(dòng)通信中的應(yīng)用是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)，業(yè)界對(duì)此高度關(guān)注。足夠量的可用帶寬、小型化的天線和設(shè)備、較高的天線增益是高頻段毫米波移動(dòng)通信的主要優(yōu)點(diǎn)，但也存在傳輸距離短、穿透和繞射能力差、容易受氣候環(huán)境影響等缺點(diǎn)。射頻器件、系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面的問(wèn)題也有待進(jìn)一步研究和解決。

2.3 超密集組網(wǎng)技術(shù)

超密集網(wǎng)絡(luò)能夠改善網(wǎng)絡(luò)覆蓋，大幅度提升系統(tǒng)容量，并且對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行分流，具有更靈活的網(wǎng)絡(luò)部署和更高效的頻率復(fù)用。未來(lái)，面向高頻段大帶寬，將采用更加密集的網(wǎng)絡(luò)方案，部署小區(qū)/扇區(qū)將高達(dá)100個(gè)以上。與此同時(shí)，愈發(fā)密集的網(wǎng)絡(luò)部署也使得網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓訌?fù)雜，小區(qū)間干擾已經(jīng)成為制約系統(tǒng)容量增長(zhǎng)的主要因素，極大地降低了網(wǎng)絡(luò)能效。干擾消除、小區(qū)快速發(fā)現(xiàn)、密集小區(qū)間協(xié)作、基于終端能力提升的移動(dòng)性增強(qiáng)方案等，都是目前密集網(wǎng)絡(luò)方面的研究熱點(diǎn)。

2.4 大規(guī)模 MIMO（multiple input multiple output）技術(shù)

現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)的 8 端口多用戶MIMO不能滿足頻譜效率和能量效率的數(shù)量級(jí)提升需求，而大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)可以顯著提高頻譜效率和能量效率。大規(guī)模MIMO 技術(shù)是MIMO技術(shù)的擴(kuò)展和延伸，其基本特征是在基站側(cè)配置大規(guī)模的天線陣列(從幾十至幾千)，其中基站天線的數(shù)量比每個(gè)信令資源的設(shè)備數(shù)量大得多，利用空分多址原理，同時(shí)服務(wù)多個(gè)用戶.此外，大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)中，使用簡(jiǎn)單的線性預(yù)編碼和檢測(cè)方法，噪聲和快速衰落對(duì)系統(tǒng)的影響將逐漸消失，因此小區(qū)內(nèi)干擾也得到了降低.這些優(yōu)勢(shì)使得大規(guī)模 MIMO系統(tǒng)成為5G 的一大潛在關(guān)鍵技術(shù)。

3、對(duì)5G的看法

目前，5G標(biāo)準(zhǔn)正處于技術(shù)研究和評(píng)估的階段。2016年，產(chǎn)業(yè)界將進(jìn)一步遴選出5G采用的技術(shù)，進(jìn)行單一技術(shù)的仿真與驗(yàn)證，開展系統(tǒng)性的仿真工作及原理驗(yàn)證工作。同時(shí)，5G在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上也將產(chǎn)生深刻變化，SDN/NFV技術(shù)的引入，將使5G網(wǎng)絡(luò)能夠更靈活、更智能地適合應(yīng)用需求。5G是基于第四代移動(dòng)通信的演進(jìn)，其未來(lái)的發(fā)展方向必定以“人的體驗(yàn)”為中心，在終端、無(wú)線、業(yè)務(wù)、網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域進(jìn)行融合以及創(chuàng)新。同時(shí)，5G在用戶感知、獲取、參與和控制信息的能力上帶來(lái)革命性的影響。5G網(wǎng)未來(lái)將會(huì)結(jié)合蜂窩網(wǎng)和局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，形成一個(gè)更加智能、友好的環(huán)境。

4、總結(jié)

根據(jù)移動(dòng)通信發(fā)展規(guī)律和本文對(duì)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)分析來(lái)看，5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)將在2020年正式實(shí)現(xiàn)商用，以滿足未來(lái)移動(dòng)通信用戶和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)飛速增長(zhǎng)的高需求。雖然我國(guó)關(guān)于5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的研究尚處于起步階段，但隨著研究力度與深度的逐漸加大，今后幾年時(shí)間里我國(guó)5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)研究工作將進(jìn)入技術(shù)研究的關(guān)鍵時(shí)期，從而為5G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的形成打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)

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