基准线法（共9篇）
基准线法 篇1
我国是农业大国, 农药作为农业生产的重要投入物质, 对农业发展做出了巨大的贡献, 同时给人类和大自然带来了诸多负面影响, 农药安全性评价势在必行。
安全性评价传统常以最大无作用剂量 (no observed adverse effect level, NOAEL) 为基础, 用于参考剂量及生物接触限值 (biological exposure limit, BEL) 的计算, 它的不足也随着它的广泛使用而不断显现出来。1984年美国Crump[1]提出了一种新的确定参考剂量的方法, 即基准剂量 (Benchmark dose, BMD) 法。目前BMD法已广泛应用于发育毒性、神经毒性、环境流行病学等方面, 在农药BEL方面研究甚少。本文应用基准计量法探讨92%氯氟醚菊酯原药的BEL。
1 材料与方法
1.1 受试物及实验动物
受试物为92%氯氟醚菊酯原药, 实验动物为健康清洁SD大鼠80只, 体重80~120g, 雌雄各半, 合格证号[SCXK (渝) 2007-0003]。
1.2 剂量分组
本实验设低、中、高3个剂量组, 根据92%氯氟醚菊酯原药大鼠急性经口毒性LD50, 以LD50的1/10作为高剂量, 按4倍等比级数设29.00mg·kg-1·d-1、116.00mg·kg-1·d-1和464.00mg·kg-1·d-1 3个剂量组, 实际染毒剂量用动物饲料消耗量计算。另设1个对照组。
1.3 实验方法
喂饲法, 参照GB15670-1995《农药登记毒理学试验方法》[2]。实验期间观察大鼠的一般情况、中毒症状及死亡情况、大鼠体重及摄食量变化、大鼠血常规、尿常规、血生化和大鼠主要脏器病理组织学检查。
1.4 数据处理
采用SPSS (V15.0) 统计软件对各项指标检测数据作方差分析及卡方检验, 剂量—反应 (效应) 关系采用Spearman相关分析, P<0.05有统计学意义。BMD的计算采用EPA的软件BMDS V2.0。BEL的计算采用NOAEL值或BMDL值除以安全系数100而得出。
2 结果
2.1 实际染毒量计算
根据各剂量组大鼠消耗饲料量计算实际染毒量, 低、中、高剂量组95%甲草胺的实际染毒剂量雄性大鼠为26.20、107.23、397.29mg·kg-1·d-1, 雌性大鼠为40.68、154.07、582.01mg·kg-1·d-1。
2.2 NOAEL值的确定
根据低剂量组动物各观察指标 (包括动物表现、体重、血常规、尿常规、血液生化、脏器系数和病理检查等) 没有发现与受试物有关明显异常, 在本实验条件下, 92%氯氟醚菊酯原药的NOAEL为雄性26.20mg·kg-1·d-1、雌性40.68mg·kg-1·d-1。
2.3 BMD的计算
计算BMD的效应指标应满足两个条件[3]: (1) 至少有一个染毒组与对照组相比, 其改变有统计学意义 (P<0.05) ; (2) 上述改变在染毒组中有剂量—反应 (效应) 关系。分析得出符合有害效应观察终点的指标, 雄性大鼠有AST、GLO、A/G、GLU、TBLL;雌性大鼠有AST、ALB, 详见表2。
分别计算各有害效应观察终点的BMD及BMDL, 详见表2。EPA的BMDS软件提供了4类连续变量的剂量反应模型:Linear、Polynomial、Power、Hill。对各剂量—反应数学模型进行拟合优度检验, 在拟合优度检验P>0.05的模型中选择AIC值最小的作为最合适的剂量—反应模型[4]。本文Linear为最佳模型, 雄性大鼠TBIL的BMDL值最小, 为1.37mg·kg-1·d-1、雌性大鼠AST的BMDL值最小, 为2.15mg·kg-1·d-1。BMD曲线以雄性大鼠TBIL为例, 详见图1。
2.4 BEL的计算
(1) NOAEL法:根据92%氯氟醚菊酯的NOAEL值推算人类BEL分别为男性0.26mg·kg-1·d-1、女性为0.41mg·kg-1·d-1。
(2) 基准剂量法:计算各有害效应观察终点的BMD及BMDL, 以BMDL最小者计算BEL。计算得出92%氯氟醚菊酯的BEL, 建议为男性0.14mg·kg-1·d-1、女性0.22mg·kg-1·d-1。
注:与对照组比, *P<0.05;-表示该指标没有进入有害效应观察终点。
注:BMR为0.1。*表示该性别所有有害效应观察终点中该指标的BMDL最小。
3 讨论
目前, 越来越多的学者倾向于应用BMD法来制订BEL, 与NOAEL法相比, BMD法有以下优点: (1) BMD是将所有的资料拟合为一个模型, 通过分析得出生物阈值, 能较好地反映整个实验各剂量组间的剂量—反应关系[5]; (2) BMD法受资料质量影响较小, 当资料质量不高时, BMD的可信限范围可变大, 从而得到较小的BMDL值; (3) 在某些情况下, 如低剂量组未出现异常, BMD法仍能计算出BMD及BMDL[6]; (4) BMD既可以利用二分变量资料, 也可以利用连续性的计量资料, 因而能在更多领域得到广泛应用。本文应用BMD法得出92%氯氟醚菊酯原药的BEL值, 建议为男性0.14mg·kg-1·d-1、女性0.22mg·kg-1·d-1, 均小于本实验NOAEL法得到的BEL值, 从安全角度出发, 应用BMD法得到的92%氯氟醚菊酯原药的BEL比NOAEL法计算得到的值更安全。可见BMD法在确定农药的生物接触限值或可接受参考剂量的毒理学研究中, 尤其在制订农药卫生标准过程中具有实用性。由于BMD法在该领域的研究较少, 对于在农药BEL方面的研究还有待进一步论证。
参考文献
[1]CRUMP K.Critical issues in benchmark calculations from con-tinuous data[J].Crit Rev Toxicol, 2002, 32:133-153.
[2]中华人民共和国标准委员会.农药登记毒理学试验方法GB15670-1995[S].1995.
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[4]FILIPSSON AF, SAND S, NILSSON J, et a1.The benchmark dose method-review of available mod els, and recommendations for application in health risk assessment[J].Crit Rev Toxicol, 2003, 33 (5) :505-542.
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[6]FOSTER PM, AUTON TR.Application of bench mark dose risk assessment methodology to developmental toxicity:an industrial view[J].Toxicol Lett, 1995, 82-83:555-559.
基准线法 篇2
正法考试试题
一、单项选择题（共 25题，每题2分，每题的备选项中，只有1个事最符合题意）
1、下列机械传动中，__可获得较大的降速比。A．带传动 B．链传动 C．齿轮传动 D．蜗杆传动
2、实际已使用年限表示为____ A：名义已使用年限×资产利用率 B：总使用年限×资产利用率 C：尚可使用年限×资产利用率 D：名义已使用年限+尚可使用年限
3、某工厂金属加工车间的采暖安装工程是一个__。A．单位工程 B．单项工程 C．分部了程 D．分项工程
4、某挖掘机(工程机械)用柴油机铭牌上所标注的有效功率为166千瓦，它表示该柴油机允许____的最大有效功率。A：持续运行
B：连续运行15分钟 C：连续运行1小时 D：连续运行12小时
5、__是评估无形资产使用频率最高的方法。A．成本法 B．市场法 C．收益法
D．假设开发法
6、关于行政处罚的实施主体，下列表述不正确的是__。A．限制人身自由的行政处罚权只能由法院行使
B．并非任何行政机关对任何违法行为都有权实施行政处罚
C．法律、法规授权的具有管理公共事务职能的组织可以在法定授权范围内实施行政处罚
D．行政机关依照法律、法规或者规章的规定，可以在其法定权限内委托符合规定条件的组织实施行政处罚
7、建安工程造价中的税金不包括__。A．营业税
B．所得税 C．城乡维护建设税
D．教育费附加
8、土地使用权按土地的不同用途规定相应的最高出让年限，下列各项关于(1)居住用地；(2)工业用地；(3)教育、科研、文化、卫生、体育用地；(4)商业、旅游、娱乐用地；(5)综合或其他用地的最高出让年限正确的是__。A．70年，50年，50年，40年，50年 B．70年，50年，50年，40年，40年 C．60年，50年，50年，40年，50年 D．60年，50年，40年，40年，50年
9、甲于2007年7月1日开始对一生产用厂房进行改扩建，改扩建前该厂房的原价为2000万元，已计提折旧200万元，已计提减值准备100万元。在改扩建过程中领用工程物资400万元，领用生产用原材料200万元，原材料的进项税额为34万元。发生改扩建人员薪酬50万元，用银行存款支付其他费用66万元。该厂房于2007年12月20日达到预定可使用状态。该企业对改扩建后的厂房采用双倍余额法计提折旧，预计尚可使用年限为8年，预计净残值为50万元。2009年12月10日，由于所生产的产品停产，甲决定将上述厂房以经营租赁方式对外出租，租赁期为2年，每年末收取租金，每年租金为180万元，起租日为2009年12月31日，到期日为2011年12月31日，对租出的投资性房地产采用成本模式计量，租出后，该厂房仍按原折旧方法，折旧年限和预计净残值计提折旧，则2010年因出租此厂房产生的当期损益为____万元。A：-254.135 B：-164.53 C：-150.23 D：-135.4
10、外资企业的经营期限，从其营业执照签发之日起计算。外资企业经营期满需要延长经营期限的，应当在距经营期满____ 前，向审批机关报送延长经营期限的申请书。A：60天 B：90天 C：180天 D：13天
11、注册资产评估师甲接受某客户委托，其与客户存不用回避的情形是____ A：曾在委托单位任职，离职后第3年接受该委托 B：甲持有客户的股票
C：甲与客户之间有债权债务关系 D：甲与客户的负责人是父子关系
12、我国将起重机工作级别划分为__个等级。A．6 B．8 C．10 D．12
13、纳税人进口货物，应当自海关填发海关进口增值税专用缴款书之日起__日内缴纳增值税款。A．5 B．7 C．10 D．15
14、按照《全国统一建筑工程预算工程量计算规则》的规定，有肋带型基础，当肋的高宽比小于4时，其混凝土体积应按__计算。A．有肋带型基础 B．墙
C．板式基础 D．筏型基础
15、我国资产评估行业实行__的管理体制。A．政府行政管理 B．行业自律管理
C．政府行政管理和行业自律管理相结合 D．统一领导、分级管理
16、某企业以1900万元在二级市场购入公开交易的公司债券，并打算持有至到期，该债券面值为2000万元，支付的价款中包含已到付息期但尚未领取的利息100万元。对购入该债券进行会计处理时，在“持有至到期投资——利息调整”科目中确认的金额为（）万元。A．100 B．200 C．300 D．1900
17、某企业拥有一张期限为9个月的商业汇票，本金80万元，月息为10‰，截止评估基准日离付款期尚差4个月的时间，则此应收票据的评估值应为（）。A．840000元 B．832000元 C．872000元 D．800000元
18、和解债权人是指__。
A．人民法院裁定认可和解协议时对债务人享有无财产担保债权的人 B．人民法院受理破产申请时对债务人享有无财产担保债权的人 C．人民法院受理破产申请时对债务人享有债权的人
D．人民法院裁定认可和解协议时对债务人享有债权的人
19、铁路隧道按总长度的不同，分为不同的种类，其中长隧道是指长度在__的隧道。
A．500～3000m B．3 000～10000m C．500m以上 D．10000m以上
20、建筑塑料的特点是______。A．耐化学腐蚀性优良 B．强度低 C．耐磨性差
D．化学稳定性差
21、液压缸将油液的压力能转变为工作机构运动的（）。A．电能 B．液压能 C．机械能 D．压力能
22、按照《全国统一建筑工程预算工程量计算规则》，计算砖墙体工程量时应扣除__的体积。A．梁头 B．外墙板头 C．暖气包壁龛 D．门窗走头
23、伪造或者变造专利证书的行为属于__。A．非法实施专利的行为 B．假冒他人专利的行为 C．虚假标识的行为
D．以非专利产品冒充专利产品的行为
24、根据《企业国有资产法》规定，国家出资企业管理者的兼职有一定的限制，对此，下列说法错误的是____ A：未经履行出资人职责的机构同意，国有独资企业、国有独资公司的董事、高级管理人员不得在其他企业兼职 B：未经股东会、股东大会同意，国有资本控股公司、国有资本参股公司的董事、高级管理人员不得在经营同类业务的其他企业兼职
C：未经履行出资人职责的机构同意，国有独资公司的董事长不得兼任经理 D：未经股东会、股东大会同意，董事、高级管理人员不得兼任监事
25、企业法定代表人对企业因违法被吊销营业执照负有个人责任的，自该企业被吊销营业执照之日起未逾____年的，不得担任公司的董事、监事、经理。A：1 B：2 C：3 D：4
二、多项选择题（共25题，每题2分，每题的备选项中，有2个或2个以上符合题意，至少有1个错项。错选，本题不得分；少选，所选的每个选项得 0.5 分）
1、内燃机有效燃料消耗率含义是什么单位是什么？
2、试述普通合伙企业财产的有关规定。
3、按照我国《合伙企业法》的规定，设立普通合伙企业时，不属于合伙协议应当载明的事项是____ A：合伙目的
B：合伙人出资的资金来源 C：合伙人出资的期限 D：亏损分担办法
4、请写出形状公差的名称与符号。
5、变压器的器身包括__。A．绝缘 B．铁芯 C．引线 D．吸湿器 E．绕组
6、在钻床上用钻头进行孔加工，其主运动是____ A：钻头的旋转 B：主轴架的旋转 C：工件的旋转 D：进给箱的旋转
7、下列各项中，能够说明会计信息质量存在问题的有__。A．经营业绩不佳时未加解释的会计政策变更
B．营业利润和经营活动现金流量净额之间的差距扩大 C．与销售增长相比应收账款的非正常增长
D．由于暂时性差异的存在导致会计利润与应纳税所得额不一致 E．关联交易大幅度增加
8、在资产评估中，应注重外部信息并加以应用，这些外部信息包括__。A．行业资料 B．技术发展趋势 C．人口统计资料
D．客户及供应商基数 E．资产使用情况信息
9、下列事项中，不影响企业现金流量的是____ A：取得短期借款 B：支付现金股利 C：偿还长期借款
D：购买3个月内到期的短期债券
10、间隔墙的特点有__。A．承受外加荷载和自重 B．墙体越薄越好
C．有隔声、耐水、耐火的功能 D．易拆易装 E．强度要求高
11、某四层钢筋混凝土现浇框架办公楼，下图为其平面结构示意图和独立柱基础断面图，已知楼层高均为3.60m，屋顶楼板标高为14.40m，且柱顶标高与之相同，柱断面为400×400，主梁L1断面300×600，次梁L2断面300×400。
要求：计算主体结构柱、梁工程量。
12、下列叙述中，有关____的说法是不正确的。A：步进电动机带的负载越大，起动频率越低 B：步进电动机的连续运行频率大于空载起动频率 C：步进电动机的空载起动频率大于负载起动频率 D：步进电动机的连续运行频率与负载无关
13、直流电动机的转子由__组成。A．铁芯 B．主磁极 C．绕组 D．换向极 E．换向器
14、各省、自治区、直辖市划定的基本农田至少应当占本行政区域内耕地的____以上。A：50％ B：60％ C：70％ D：80％
15、某投资方案，基准收益率为13%，若该方案的内部收益率为15%，则该方案为__。
A．净现值大于零 B．净现值小于零 C．该方案可行 D．该方案不可行
E．静态回收期小于项目计算期
16、房屋基础埋深与哪些因素有关
17、损益表中的“利润总额”项目由营业利润加减__项目组成。A．投资收益 B．营业外支出 C．营业外收入 D．其他业务收入
18、磨损作为机器设备实体性损耗的主要形式之一，主要表现形式有__。A．零部件尺寸改变 B．零部件几何形状改变 C．零部件内部结构改变 D．零部件化学性质改变 E．零部件表面质量变化
19、以下说法中正确的有__。
A．钢的热处理是在液态时，改变合金成分从而改变其性能的方法 B．钢的热处理是在固态时，改变其内部组织从而改变其性能的方法 C．热处理的目的不是改变零件的形状和尺寸 D．热处理的主要过程是加热、保温、冷却
E．热处理可以通过特殊方法，将必要的成分渗入零件表面
20、公司营业执照应当载明公司的__等事项。A．名称
B．员工具体人数 C．注册资本 D．实收资本 E．经营范围
21、经国务院证券监督管理机构批准，证券公司可依法经营__部分或者全部业务。A．证券承销与保荐 B．证券自营 C．证券经纪
D．为客户融资融券交易 E．证券资产管理
22、在下列__情形下，人民法院可以根据情节轻重追究刑事责任。A．伪造、毁灭重要证据 B．妨碍人民法院审查案件 C．变卖扣押财产
D．阻碍司法工作人员执法 E．转移已被冻结的财产
23、某工业项目投资5000万元人民币，预计寿命周期为15年，其中建设期为2年，生产期为13年，其他有关数据如下：
(1)建设期内，第一年投资1600万元，第二年投资2000万元。
(2)生产期内，流动资金分两年投入，第一年投入900万元，第二年投入500万元。
(3)投产后第一年达产率为70%，第二年达产率为90%，第三年开始正常生产。
(4)经过市场调查和预测，预计正常年份销售收入为4 500万元，经营成本为2 000万元，税金为740万元。
(5)项目寿命期末固定资产残值为300万元，流动资金全部收回。
(6)年利率为10%，行业基准动态投资回收期为9年。
(7)各现金流量均发生在年末。
要求：
1．编制该项目全部投资现金流量表。
2．计算年净现金流量及其现值，累计净现金流量及其现值。
3．列式计算动态投资回收期。
4．分析项目是否可行，并说明理由。
(折现系数保留三位小数，其余保留两位)
24、燃气轮机的工作原理是什么？
基准线法 篇3
在变形监测网的观测工作中, 无论垂直位移观测还是水平位移观测, 都力求使基准点保持稳定不动, 即使不能全部不动, 也至少应有一组是稳定不动的, 以作为改正变形点的依据[1]。但在测量实践中, 基准点的选定是一个难点, 首先基准点距离测量仪器或变形点不能太远, 否则影响测量精度。同时, 基准点距离测量仪器或变形点不能太近, 否则其稳定性难以保证。其次, 在多期观测中, 由于变形监测时间长, 稳定点很容易被破坏, 变形监测网的网型也会随之发生变化[2]。因此正确判断基准点是否稳定是正确测定变形点变形量的关键所在, 只有经过稳定性分析, 在确保基准点稳定的前提下, 方可分析变形监测网。
1 平均间隙法
平均间隙法是变形监测网基准点稳定性分析方法之一, 在实践中应用较为广泛。
1.1 平均间隙法的原理
对变形监测网, 根据每一周期观测的结果, 由平差可得单位权方差的估值:
两个周期的观测精度是相同的 (必要时要进行验证) 可将S201, S202联合求一个共同的单位权方差估值:
式中两期自由度之和为:
若假设“基准点点位在两观测期间没有发生变动”, 则从两个周期可求得基准点的坐标差 (即间隙) di (i=1, 2, …, t) 来计算另一方差估值
式中h为独立的d的个数, d=X2-X1, Pd为d的权阵, 若两周期观测的设计矩阵相同:
①用经典网平差有:
②用秩亏自由网平差有:
则可证明, , S02是相互独立的。
统计量的组成可以用F检验法:, 在原假设H0 (两观测期间基准点点位没有发生变动) 情况下, 此统计量服从自由度分别为h, f的F分布。选用显著水平α (一般为0.05或0.01) , 由统计性质可知主要看20是否大于S20, 因此属于右尾检验, 即将算出的F和由F分布表查出的Fα分位值进行比较:
①若F小于Fα, 则说明没有足够的证据怀疑原假设, 因而接受原假设认为点位是稳定的, 变形分析即完成;
②若F大于Fα, 则必须拒绝原假设, 即认为点位发生了变动。这种检验属于整体检验, 即只能判断整个网中有无移动发生。如果发现网已经移动, 则将间隙较大的一点或数点 (可能已移动) 作为一组, 其余可能是稳定的作为一组, 用间隙分块法来检验, 从而确定可能移动的点是否真正的移动[3]。
间隙分块法就是将观测点分成可能稳定的点组, 用下标F表示, 和可能移动的点组, 用下标M表示, 则坐标差 (间隙) 矢量为d T= (dFTdMT) 而相应的权矩阵分块成
为了使上式分成属于动点和属于稳定点的两个独立的部分, 令
由此获得, 这样就将dTPad分成了两项, 第一项可用来检验F这一组点的稳定性, 第二项可用来检验M这一组点的稳定性。
在实际工作中, 通常是利用平均间隙法, 证实已发生移动后, 再假设一个点可能变动 (即M组中只有一个点) , 并选择与
所相应的j点作为可能变动的点。
在剔除j点后, 其余点的稳定性则由统计量
的检验决定。式中
当分析结果小于相应值时, 分析完成, 否则继续分析并剔除可能移动的点, 检验直到接受原假设为止。
1.2 变形检验的灵敏度
当变形网或基准网中有一点产生了位移值δ, 能否通过相关的检验方法发现, 这就涉及检验灵敏性的问题。能及早发现移动, 即当产生的位移很小时就能发现, 说明变形检验的灵敏性高, 反之, 灵敏性低[4]。检验的灵敏性问题就是检验的功效问题。检验功效是将原假设从备择假设中区别出来的概率, 见图1。
式子所示的方差比检验参数Fh, f:
①当没有发生移动, 即H0假设为真, 此参数 (即标准化平均间隙) 服从中心F分布;
②当移动已发生, 即HA假设为真时检验参数服从非中心F分布, 零假设的坐标间隙期望值E (d) =0, 而备择假设的期望值非中心F分布的非中心参数λ为:
由图1可知, 检验参数出现大于中心F分布位置FA= (h, f) 的概率就是检验功效γ, 也就是说, 当一定的位移值产生后 (HA为真) , 即非中心F分布已经确定, 此时, 能正确接受HA假设而作出已发生移动结论的概率就是检验功效。因此, 检验功效能正确的辨认出已发生移动的概率β, 这个概率越大, 它发生位移的灵敏性愈高。在相同的概率下, 所需的非中心参数λ越小 (相应的也会越小) , 其检验的灵敏性就愈高。
2 实例分析及数据的处理
某变形监测水准网 (见图2) 及两期观测的高差和路线的权[1]见表1。
对水准网第1期观测值进行秩亏自由网平差。
可选取1, 2, 3, 4点的高程X1, X2, X3, X4为参数, 则误差方程为:
根据秩亏自由网平差原理附加一条件:GTx=0
经解算得各水准点的高程为:
由高差改正数计算得:
同理, 第二期观测平差可求得各水准点的高程为:
由高差改正数计算得:
由观测值改正数V计算单位权方差σ02。
对两期观测的单位权方差作同一性检验:
取置信水平α=0.05, 由第一自由度f1=2及第二自由度f2=2, 从F分布表中查得:F0=0.5<F0.05 (2, 2) =19.0, 接受原假设。即σ201与σ202没有显著差异。
按 (2) 式计算两期观测的联合单位权方差:
由间隙d计算单位权方差σ20S
由两期观测平差值可以求得水准点高程间隙:d
水准网秩亏自由网平差法方程系数阵
其相应的协因数阵
由于重复水准测量采用相同的仪器和统一方法, 且网型不变, 因此两期水准测量的法方程系数阵是一样的, 其相应的协因数阵也是一样的, 由 (5) 可以得到间隙d的协因数矩阵:
d的权矩阵为:
则可以计算得:
再根据
整体检验:
取显著水平α=0.05, 则有:
根据结果认为网中存在动点, 需要进行分块检验。
分块检验:
先设4号点发生了变动, 1, 2, 3点没有变动, 则有:
由式子 (10) 得:
现在设3点发生变动, 1、2、4点是稳定的点, 经计算得出:
现在设2点发生变动, 1、3、4点是稳定的点, 经计算得出:
现在设1点发生变动, 2, 3, 4点是稳定的点, 经计算得出:
由于为最大, 则可以认为在两期观测中2号点是实际上的动点。所以剔除2号点, 在对剩下的1、3、4点作整体检验。
取显著水平α=0.05, 查F分布表可知F0.05 (2, 4) =6.94
拒绝原假设, 认为两期观测间网中除了点2以外仍然还存在动点。仍需要进行分块检验, 以检测下一个不稳定点。
再设点3发生了变动, 1、4点没有变动。
计算可知:在三个点中为最大, 剔除1号点, 对剩下的3、4点作整体检验。
经计算可知F值满足条件小于分位值。接受原假设:1、2点为此检测网中的动点, 3、4点为稳定点。分析检测结束。
3 结论
①变形监测网为重复观测、而精度要求较高、且数据处理严密, 为确保监测成果安全可靠, 分析并检验监测网的稳定性是很必要的。
②变形分析要有一个统一的基准, 采用不同的基准, 相应的监测网点位移量也不相同, 利用平均间隙法检验可以确定变形监测网的整体稳定性和基准点的稳定性, 且其判断位移点有较好效果。
③分析变形监测网的过程中, 本文利用平均间隙法来确定变形模型。主要考虑两个方面的原因:首先不容易确定变形监测网的变形模型;其次平均间隙法本身就是用来判断发生变形的点, 在不考虑多个变形点位于同一变形模块上的情况时, 有了变形点就可以近似确定变形模型。再使用F分布整体检验法对该水准监测网进行了点位稳定性检验, 进一步验证了平均间隙法的可靠性。
参考文献
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基准线法 篇4
对此，中国劳动学会副会长苏海南接受《中国经济周刊》记者采访时表示，当前我国整体经济是下行走势，工资的增长也要跟经济增速相适应。今年很多地方工资指导线安排的增幅下降，跟各省份的经济增速放缓有关。但是，工资指导线下降，并不意味着工资进入负增长，只是工资涨幅较以往有所减少。
7省份上、中、下三条线全部下调
按照惯例，各省份会在每年的上半年发布当地的工资指导线。
《中国经济周刊》记者统计发现，今年7月之前，仅有天津、北京、山东、山西、内蒙古等5省份发布了工资指导线。从8月至今，海南、河北、四川等其他14个省份陆续发布。但是，截至记者发稿，依然有一些省份未发布今年的工资指导线。
在已经发布的19个省份中，多地的工资指导线均有不同程度的下调。其中，海南、甘肃、河北、四川、山东、青海、陕西等7省份的上线、基准线、下线均有所下降。例如:甘肃的基准线从的11%降为8%，上线从16%降为14%，下线由5%降为4%;河北的基准线从20的11%降为8%，上线从18%降为13%，下线由4%降为3%。
在基准线方面，跟年相比，已经发布的这19个省份基准线无一例外均有所下调，其中，海南下调0.9%，幅度最小;天津下调1%;北京下调1.5%;内蒙古下调1.6%;上海、山东、云南、贵州、广西、青海、福建等7省份下调2%;山西、四川、河北、甘肃、陕西等5省份下调3%;江西、新疆下调4%;宁夏下调5%，幅度最大 。
在上线方面，除了江西和宁夏“不设上线”以外，剩下的17个省份均呈下降态势，其中，贵州省下调0.2%，幅度最小;海南、北京和内蒙古下调1%;天津、上海、甘肃三地下调2%;福建、青海下调3%;四川、云南、陕西、广西下调4%;新疆下调4.5%;山东、河北下调5%;山西下调7%，幅度最大。
在下线方面，大部分省份均进行了下调，仅贵州和北京进行了上调。贵州由2.7%上调为4%，上涨幅度最大，达1.3%;北京则由3.5%上调为4%，上调了0.5%。除此之外，内蒙古、天津、云南、新疆、上海、广西、福建、山西等8省份与去年持平;山东、河北、四川、青海、甘肃等5省份下调1%;陕西、江西两省降幅最大，下调了2%。
东北三省均未发布，黑龙江已多年未发布
近年来，东北经济不景气，唱衰的论调不断，也因此，东北三省发布的任何数据都备受关注。截至记者发稿，东北三省尚未发布20工资指导线。
之所以没有发布工资指导线，在苏海南看来，跟东北三省经济的不景气有关， “东三省中的重化工业和国企比较密集，面临的冲击比较大。经济正在重振的过程中，工资暂缓增长也在情理之中。”
辽宁和吉林两省在去年都发布了工资指导线。辽宁是在去年9月发布的，规定工资增长的基准线为8%，上线为12%，下线为3%。
“今年辽宁省不发布工资指导线，也是可以理解的。”苏海南告诉记者，辽宁作为全国重要的老工业基地，今年上半年GDP同比下降1%，是全国唯一经济负增长的省份。刚刚公布的前三季度GDP数据，辽宁省的GDP为-2.2%，再次全国垫底。“经济不景气，工资能发出来就不错了，从宏观看暂不具备给职工再涨工资的条件。”
再看吉林。去年10月，吉林省发布了2015年工资指导线，企业职工平均工资增长上线为13%，基准线为8%，下线为3%。
单纯从吉林今年的经济增长情况分析，是具备发布工资指导线基础的。吉林省10月29日公布的前三季度经济运行数据显示，地区生产总值(GDP)9298.11亿元，按可比价格计算比去年同期增长6.9%，高于当期全国平均增速0.2个百分点。这是自一季度以来，吉林省GDP增速首次超过全国平均水平。
值得一提的是，黑龙江省已连续多年未发布工资指导线。近几年，仅省会城市哈尔滨等城市进行了发布。
纵观黑龙江近几年的GDP数据，并不乐观。公开数据显示，，黑龙江GDP增速为8%，在全国排名倒数第三位;20黑龙江GDP增速为5.6%，比辽宁5.8%、吉林6.5%都低，在全国排名倒数第二位;2015年黑龙江GDP增速为5.7%，在全国排名有所提高，排在倒数第十一位;年GDP增速有所提高，刚刚发布的前三季度GDP数据显示，黑龙江达到了6%，但是在全国的排名依然很低，排在倒数第三位。
应该说，黑龙江GDP“成绩单”跟老工业基地不无关系。长期以来，黑龙江省的产业结构偏重工业，能源工业占全省工业增加值的近60%，仅一个大庆油田就占全省规模以上工业增加值的50%。
“像黑龙江省，现在一些能源企业因故拖欠工资的现象时有发生，今年当然难以再安排企业员工涨工资的事情。”苏海南告诉《中国经济周刊》记者。
海南拔得头筹，贵州表现抢眼
与东北三省形成鲜明对比的是海南省和贵州省。
在基准线方面，海南省的基准线最高，为10.4%;贵州省紧随其后，基准线为10%;其他省份的基准线均低于10%。
海南之所以表现亮眼，跟服务业的快速发展密不可分。海南省统计局副局长、新闻发言人王渊10月21日对外公开表示，2016年前三季度海南省地区生产总值2880.88亿元，比上年同期增长7.4%。其中，第一产业增加值683.95亿元，增长4.0%;第二产业增加值635.81亿元，增长5.4%;第三产业增加值1561.12亿元，增长9.7%。
清华大学中国与世界经济研究中心研究员袁钢明告诉《中国经济周刊》记者，当前，在海南省经济步入增速换挡、经济转型的新常态带动下，各区域经济发展总体平稳，服务业发展尤其快。“虽然海南前三季度GDP增速较一季度和上半年分别回落2.3和0.7个百分点，但是还敢于比较大幅度地引导企业给员工涨工资，从另一个角度看，也是注重民生的体现。”
相比排名第一的海南，排名第二的贵州，表现一点也不逊色。虽然贵州基准线比海南低了0.4个百分点，但是15%的上线比海南(11.3%)多了3.7%;此外，贵州的下线也比海南高0.5%。
贵州出色的表现并非没有缘由:新兴产业的发展为贵州经济提供了新的增长点。据贵州统计局发布的数据，前三季度，该省计算机、通信和其他电子设备制造业增加值增长63.5%，增速比工业整体增速快将近30个百分点。
基准线法 篇5
无源探测定位对目标进行跟踪, 具有隐蔽性好、作用距离远和不易被发现等优点, 因此被广泛应用于军事和通信技术中[1]。其核心算法为测向交叉定位, 但随着传感器的增加, 测向线与测向线之间相交将会产生大量交点[2], 这些交点中有很多是虚假交点, 如何快速准确地从这些交点中找出真实目标点就相当重要。近年来, 学者们研究了最小距离法[3]、最大似然法和周期谱相关法[4]等。文献[5]介绍了一种基于概率计算的虚假定位点排除算法, 此算法定位效果不错, 但计算量大, 不利于实时处理, 并且在不知道目标的大致范围时, 此法将不适用。
这里根据文献[5]已有的算法, 提出了一种基于概率密度和的基准线定位法, 从仿真结果看, 此法定位精度高, 处理速度快, 适于实时处理。
1定位基本算法
目标进入传感器探测范围后, 若有2个传感器各自测得目标的方位角, 则可以根据以下交叉定位的几何运算方法确定出目标的具体位置, 即将角度量测转换为直角坐标系下的位置量测。
设有2个传感器, 其坐标分别为A (x1, y1) , B (x2, y2) , 测得的目标方位角分别为θ1和θ2, 以方位基线为基准, AB之间的距离为l, 目标在E (x0, y0) 点。
2条位置线AE和BE的斜率分别为:
整理并解此方程组得:
由此可以看出, 交叉定位是一种简单有效的定位方法, 但其缺点是在多目标多传感器定位时, 由于存在多条测向线, 两两相交会产生大量的虚假定位点。
设有M个传感器, N个目标, 如果不存在虚警和漏检情况, 将会有NM个交点, 其中有NM-N个点都是虚假定位点[7]。因而, 要想得到目标真实位置, 首先必须快速有效地排除这些虚假点。
2基准线上交点的概率密度和值比较
由上述可知剔除虚假交点的重要性, 近年来提出的方法很多, 但是这些方法或是精度不高, 或是计算量大, 或是适用范围有限, 文中介绍的基准线概率密度方法可以弥补这些不足。
2.1基准线的选取
设M个传感器同时对N个目标进行测向, 为简化算法, 假设所有传感器和目标处于同一平面上, 且没有虚警和漏检存在, 即对于每个站来说, 一条测向线对应一个真实目标, 一个目标只能来源于一条测向线, 且假设每个传感器的测向精度相同, 实际上由于距离原因, 每个传感器对每个目标的测量精度是不完全相同的。选取第一个站为基准站, 那么基准站所测得的角度为θ1i (i=1, 2, …, N) , 每个角度信息对应一条测向线, 取基准站的N条测向线为基准线, 每条基准线上有且只有一个真实目标, 如图1所示。
可知每条基准线和另外M-1个站的N× (M-1) 条测向线相交产生N× (M-1) 个交点, 这N× (M-1) 条测向线中只有M-1条线是对此条基准线上目标测向所产生的测向线[6]。在无误差的理想条件下, 这M-1条线是相交于一点的, 由于误差的存在, 它们不再相交于一点, 因此从基准线上的N× (M-1) 个交点中找出最接近目标真实位置的点至关重要。
2.2概率密度和值的比较
这里用比较概率密度和值的方法确定每条基准线上的目标点。算法将每条测向线所测量的角度信息看成一个独立的概率密度输入[8], 且离测向线越近的点对应的概率密度值越大。将基准线上每个交点对应的所有测量值的概率密度求和, 那么和值最大的点就是目标可能出现的位置。
利用M个传感器同时对N个目标进行测向, 测量时每个站同步向处理中心传递测量结果, 处理中心对各个结果进行收集并处理。实际过程中, 会有一些测量站存在数据丢失的现象, 这种情况的处理等同于漏检。这里先考虑理想情况, 可以得到的测向线共有N×M条, 将第i个站对第j个目标的测向角设为θij (i=1, 2, …, N, j=1, 2, …M) , 把基准线上的N× (M-1) 个交点中的任一个交点P与任一测向站传感器S的连线称为伪测向线LPS, 其对应的测向角为θPS。记βPQ为伪测向线LPS与第Q (Q=1, 2, …, N×M) 条测向线的测向角θQ的角度误差, 则
βPQ=|θQ-θPS|。 (4)
因测向站的传感器测向误差方差varθ是一定的, 则假设βPQ服从均值为0、方差为varθ的高斯分布, 就可得到βPQ对应的概率密度输入值为:
因有N×M个测量角, 所以P点对应的误差概率密度和为:
将每条基准线上N× (M-1) 个点的概率密度和算出, 比较大小, 和值最大点即为目标可能出现的位置。
需要注意的是, 算法将第1条基准线上的概率密度和值最大的交点坐标作为目标T1的估计位置, 但第2条基准线上目标的确定不能单纯地取概率密度和值最大的点, 因为这个点很有可能是和T1很近的点, 因而其概率密度和较大, 不能认为是目标T2的估计点[5]。因此, 需要设置一个距离门限d, 确定第2条基准线上的目标位置点时, 必须是与已判定目标T1之间距离大于d的概率密度和值最大的点, 才能作为目标T2的估计位置, 同理可估计其他基准线上目标的位置。
3仿真结果分析
仿真条件:为便于比较, 参照文献[5]的仿真数据设置, 运用文中所述算法进行多站多目标定位。
4个观测目标的坐标为:T1 (15, 26) km、T2 (23, 40) km、T3 (40, 35) km和T4 (34, 18) km。
6个观测传感器的坐标为:S1 (50, 0) km、S2 (0, 10) km、S3 (40, 3) km、S4 (10, 0) km、S5 (30, 0) km和S6 (20, 5) km。
假设每个站有相同的测量误差方差, 检测概率Pd=0.95, 虚警概率Pf=0.05。4次测量条件下测量误差方差分别为0.5°、1°、2°和3°, 所得定位结果如图2、图3、图4和图5所示。
从图2、图3、图4和图5可以看出, 传感器测量精度越高, 定位误差越小。
图2、图3、图4和图5的结果图是在假设每个站的测量精度相同的情况下来仿真的, 当测量精度不同时, 也可以得到以上结果, 定位误差主要受测向误差方差最大的站影响, 即最大测向误差方差越大, 定位误差越大, 反之定位误差越小。
此外, 如不考虑距离门限, 直接将基准线上概率密度和值最大点的位置作为真实目标位置, 有可能将距上一个估计点较近的点的位置判为第2个目标的位置, 如图6所示。
将文中方法与文献[5]的方法做了对比, 在测量误差一定时, 做10次处理, 记录10次的平均误差, 对比结果如表1所示。
从表1中可以看出, 2种方法的定位误差都随传感器的测量误差方差的增大而增大。文中方法与文献[5]方法相比, 定位误差有所改善。
文中方法和文献[5]方法的处理时间对比结果如表2所示。文中方法平均时间为0.157 ms, 文献[5]方法平均时间为1.403 ms。
从表2可以看出, 文中方法与文献[5]的方法相比, 大大缩短了定位时间, 约为文献[5]计算时间的十分之一, 更有利于实时处理, 定位误差也有所减小, 是一种简便、快速的定位方法。
4结束语
上述对多传感器多目标定位中如何排除虚假点进行了研究, 首先确定基准站, 将基准站的测量角度所对应的测向线设定为基准线, 通过比较基准线上交点的概率密度和值大小来确定每条基准线上目标位置, 来实现对多目标的定位, 此法大大减少了计算量, 提高了定位效率, 适于实时处理, 并且解决了文献[5]算法必须确定目标所在区域后才能定位的缺陷。从仿真结果来看, 测量精度越高, 定位精度也越高。
摘要：针对在多传感器多目标定位中, 运用测向交叉定位法会产生大量虚假点, 研究了一种剔除虚假点的方法。首先确定一个基准站, 将其所测角度对应的测向线设为基准线, 其他站测角所对应的测向线与每条基准线相交可产生大量交点, 通过比较每条基准线上交点的概率密度和, 选取和值最大点作为对应基准线上目标的估计位置。仿真分析表明, 此法定位精度高, 处理速度快, 适于实时处理。
关键词：无源探测,测向交叉定位,虚假点,概率密度
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基准线法 篇6
随着精准农业的发展,农业机械的自主导航技术受到越来越多的关注。机器视觉导航以其灵活性和导航精度高等优点,在农业机械自主导航中得到广泛关注。基于机器视觉导航系统的目标是能自动采集农田环境图像,通过处理分析图像识别出导航路径,最终计算得出系统的导航参数,以控制农业机械沿导航的路径行走。导航基准线的提取是机器视觉导航的基础。
农业机械在农田作业时的导航线一般是指作物行(或垄沟)的边缘或者作物行(或垄沟)中心线。日本东京大学[1]研究人员提出了一种应用于农田精密喷洒农药和作物中耕管理的图像处理算法,提取出作物种植线或对作物行进行边缘检测后,利用最小二乘法拟合出导航线。姜国权[2]等用中心线检测算法获得作物行信息,并使用了一种基于随机的算法来检测直线。这些算法都能够成功地提取导航线,但是因为是对图像中的全部作物行都进行确定定位点、提取导航线的计算复杂度和数据的处理量都较大,导致处理时间长,降低导航系统的实时性。
为此,本文提出了一种针对单一作物行提取导航线的方法。该方法首先确定最适合导航的作物行,并初步确定其导航线位置,再对图像进行水平条分割,得到作物行的导航定位点,最后用Hough变换拟合出直线。
1 导航基准线的定位和提取
1.1 农田图像预处理
1.1.1 2G-R-B灰度变换
大多数农作物在生长初期具有较高的G值,而土壤背景R和B值较高,因此可以根据作物的颜色特征进行灰度变换,通过加大G值、减小R和B值使作物与土壤背景更好地分离。目前采用较多的是超绿特征(2G-R-B)灰度化方法[3],具体的计算公式如下
1.1.2 灰度图像闭运算
图像灰度化之后,作物行和背景中存在着一些孔洞,为了更好地从图像中提取导航基准线,需要缩小或消除孔洞和缝隙。图像闭运算(即对图像先膨胀后腐蚀的操作)可以填充作物行或背景中的孔洞,平滑边界,同时保证不会产生全局的几何失真,且不改变总的位置和形状。
1.2 导航线的初步确定
选取某一条作物行的中心线作为导航基准线时,首先对超绿特征灰度图像(以下简称“灰度图”)做垂直投影直方图,由波峰位置初步确定导航线为灰度图像中过该波峰的一条垂直直线[4],即图1中M处的直线。设原图像的宽度为W像素,高度为H像素。垂直投影法公式为
式中gray(i,j)—灰度图像中,点(i,j)处的像素灰度值;s(j)—灰度图中第j列的像素灰度值之和,即第j列的垂直投影值。
1.3 条形分割
为了获取作物行的中间定位点,可以将图像分成若干个水平条图像。原则上,水平条的个数可以等于图像的像素行数,但是为了减少计算量,可以使每个水平条包含若干个像素行。为此,应该选择一个合理的水平条数目。实际试验表明,农业机械作业时,当摄像头和竖直方向的倾角在55°左右时,图像被分成15条最合适[5]。一般情况下,将图像分成等宽的水平条,最后一个水平条的宽度可以小于设定宽度。
1.4 导航定位点的确定
如图2所示,对每个水平条做垂直投影图,求出每个水平条中所有像素灰度值的平均值m。相应的计算公式为
式中f(i,j)—水平条中,点(i,j)处的像素灰度值;s(j)—水平条中第j列的垂直投影值。
若s(j-1)<m≤s(j),则记j点为上升点;若s(j-1)>m≥s(j),则记j点为下降点。
对每个水平条计算定位点的步骤如下:
1)首先,判断s(M)的值。若s(M)>m,则进行步骤2);若s(M)≤m,则取该行定位点列下标为M。该步骤是为避免在某水平条中M偏离了作物行引起错误。
2)在垂直投影图中,从M列向左搜索第1个上升点,向右搜索第1个下降点,取该上升点和下降点的中点作为该作物行的定位点。
3)将该作物行的定位点位置存储到数组中,并在原图中进行标记。用最小二乘法对数组中的元素进行线性拟合,得到拟合直线的方程。
4)根据定位点中最小和最大的列坐标确定搜索感兴趣区域,利用Hough变换在感兴趣区域搜索,对定位点进行拟合,并对比Hough变换和最小二乘法的拟合效果。
2 试验结果
本文的研究对象为小麦种植图像,该图像宽度是240像素,高度为320像素。使用2G-R-B方法对原图像(如图3(a)所示)进行灰度化处理,然后采用5像素×1像素线型结构元素的闭运算对灰度图进行滤波,如图3(b)所示。由图3(b)可以看出,闭运算较好地填充了作物行中的孔洞,同时又没有明显改变作物行的宽度。对图3(c)进行垂直投影,基本确定导航作物行的中心线位置。将图像划分成16个水平条,每个水平条包含13个像素行,如图3(d)所示。对每个水平条使用垂直投影法并进行相应的处理后,找到定位点(见图3(e)所示),定位点坐标见图表1所示。使用最小二乘法拟合定位点生成基准线(见图3(f)所示)。根据定位点的列坐标范围确定感兴趣区域,在感兴趣区域内使用Hough变换对定位点进行检测,得到导航基准线,如图3(g)所示。最小二乘法拟合的直线方程为y=10.8x-1220.8,Hough变换拟合的直线方程为y=28.6363x-3550.9。
计算定位点到拟合直线的垂直距离平方和,对最小二乘法拟合直线的计算结果为1041.00;对Hough变换拟合直线的计算结果为238.98。由此可以看出,Hough变换对定位点的拟合偏离程度更小,拟合精度更高。由图3(f)和图3(g)可以直观地看出,Hough变换的拟合精度要远好于最小二乘法。
3 总结
1)对图像进行超绿特征灰度化分割作物行和土壤背景,对得到的图像使用闭运算滤波去除作物行中的孔洞,对滤波后灰度图像进行垂直投影,确定最适合导航的作物行中心线,并对图像进行水平条分割,对每个图像条进行垂直投影,求得导航定位点,将定位点进行拟合,得到的导航基准线准确度较高,能够较好地反映导航路径。
2)本方法只对一作物行进行导航线拟合,从中心线向两边进行检索,大大缩小了范围。
3)将图像划分成水平条,减少了数据点,运算量较少,而且运算方法简单,所以速度较快。该研究为机器视觉导航提供了一种较新颖和可行的方法。
摘要：提出了一种基于机器视觉技术识别农业车辆导航基准线的方法。该方法从农田环境的特点出发,主要用超绿特征灰度化方法对彩色农田图像灰度化,分割作物行和土壤背景。对灰度图像进行闭运算操作,缩小或消除作物行和背景中的孔洞。对灰度图像做垂直投影直方图,根据波峰位置初步确定导航作物行的基准线位置。将灰度图像分成若干个水平条,对每个水平条用垂直投影法找出导航定位点,并根据定位点的位置设置感兴趣区域。在感兴趣区域内,采用Hough变换对导航定位点拟合出导航基准线。通过与最小二乘拟合方法的对比可知,该算法精度较高,能够满足农业机械农田作业的要求。
关键词：农业机械,视觉导航,Hough变换,感兴趣区域,垂直投影法
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基准线法 篇7
随着差分定位技术的日益普及,如何快速构建差分GPS定位系统是实现高效定位、导航、测量、授时的重要前提。差分技术依据差分基准站发布改正数的不同可分为位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分、载波相位差分四种[1,2],但无论采取何种形式的差分定位,都必须精确的知道基准站位置坐标,因为基准站位置坐标精度直接决定其所发布的改正数精度,因此,获取基准站高精度位置坐标是构建差分GPS定位系统的关键问题[2]。获取基准站精确位置的方法主要有[5]:采用大地测量、天文测量精确测定基准站位置;采用精密星历测定基准站位置;静止接收机长时间平滑出自身位置,前两种方法对于自建差分系统均不适用,第三种方法由于其方法简单且不需要额外投入得到广泛使用[4]。本文主要着手第三种方法展开研究,文献[4]主要就影响定位精度的GDOP提出改进算法,本文就改善伪距测量精度σUERE及消弱定位模型误差两方面入手,利用相位平滑伪距结合最小二乘定位、卡尔曼滤波定位及衰减记忆法滤波三种定位进行仿真研究,选取最优组合达到改善最终定位精度的目的。
1 直接测量法[6]
常用的基准站位置坐标通过C/A码伪距进行单点定位,基于基准站在固定点长时间的连续观测可获得k个基准站坐标定位解(X,Y,Z)1、…、(X,Y,Z)k,按等权对其进行平均得最终输出基站坐标
GPS定位精度取决于两个因素[3]:(1)观测伪距的精度σUERE,它是由观测伪距中各项误差决定;(2)观测卫星的精度衰减因子GDOP,精度衰减因子即观测卫星与用户组成的几何图形对定位精度影响的大小。具体表征如下式:
式(2)中σ为定位精度。由上式不难发现,σUERE越大,则σ亦越大。
定位模型中由于利用卡尔曼滤波定位,随着递推过程中滤波步数的增加,舍入误差也逐渐积累,因此应用卡尔曼滤波定位时的结果往往是发散的[7],当利用长时间观测数据得到的定位结果将会愈加发散,基于长时间观测经等权平均获取的最终定位精度也会受影响。
由上分析,为获取高精度基站位置坐标,可从以下两个方面进行改善:一是利用载波相位平滑改善伪距观测精度[8];二是有效抑制滤波发散[10],选取合适定位模型,减弱定位模型误差。
2 载波相位平滑伪距
在GPS观测中,伪距观测噪声约为30 cm,而相位观测噪声为(1～2) mm,相差两个量级,载波相位的变化精确地反映了伪距变化。若将两者通过加权整合获得综合伪距,利用改善的伪距参与定位,将有效提高基准站定位精度[8]。
基站接收机观测历元k时获取载波L1伪距观测值ρk及载波相位观测值φk,伪距观测方程式与载波相位观测方程式,如下:
φk=λ-1[Rk+c(δtm,k-δtn,k)+εφ,k]+N0 (4)
式中,Rk为星站间真实距离,δtm,k为基准站接收机钟差,δtn,k为观测卫星钟差,N0为载波相位整周模糊度,ερ,k、εφ,k分别为伪距测量噪声量、载波相位测量噪声量。
假定在讨论的平滑时间内,接收机保持载波锁定状态即不出现载波失锁和失周现象,则认为N0在各观测历元保持不变。对k、i两个历元的伪距和载波相位分别进行相减,得差分量dρk,i、dφk,i:
载波相位观测噪声电平为毫米级,相对于伪距观测,可视dεφ,k=0,两历元载波相位变化量等效的距离变化量λdφk,i为:
λdφk,i=dRk,i+c(dδtm,k,i-dδtn,k,i) (7)
则观测历元k时伪距观测ρk为:
令i=1,2,…,k,得:
将上各式相加求平均可得ρk估值ρs,k为:
式(10)中,ρs,k为相位平滑的伪距观测值,大大减小了噪声电平。每时刻噪声都服从以上假设分布,噪声方差为σ2(ρk),则平滑后伪距的误差方差为[6]:
由式(11)可发现,通过相位平滑伪距大大提高了伪距观测精度,有效减小测量噪声影响。
3 定位处理模型
3.1 迭代最小二乘法
设X为某一参数矢量,维数为n,在一般情况下不能直接得到实际的X值,只能测量到由X组成的观测矢量L,因此最小二乘估计是形成一个L和X的观测方程:
式(12)中f(x)为模型化的观测值,v为观测误差,用泰勒级数进行展开,得到线性矩阵化的观测方程:
式(13)中f(x0)表示用显眼参数计算的理论观测向量。H为由各卫星的三维位置坐标值与用户坐标值差的偏导数,以及观测误差系数组成的矩阵,具体可写为:
式(14)中
最小二乘估计要达到最优估计就是使观测值与理论值之差的平方和最小,即满足公式:
式(15)中ΔX表示基站的真实位置和近似位置的的偏移量以及误差偏移量组合的矩阵,是对先验参数的修正向量。
从而可得到:
得到X的估计值为:
则有最小二乘估计的均方误差为:
3.2 标准卡尔曼滤波
卡尔曼滤波具有连续和离散两种形式[7],设离散化后的系统状态方程和量测方程为:
式中,Xk是k时刻的n维状态矢量,即被估矢量;Φk/k-1为k-1时刻到k时刻的一步状态转移矩阵;Wk-1为k-1时刻的系统噪声,驱动噪声;Zk为k时刻的m维观测矢量;Hk为k时刻的测量矩阵;Vk为k时刻的测量噪声。
状态一步预测方程的外推方程:
协方差误差预测方程:
Pk/k-1=Φk/k-1Pk-1ΦTk/k-1+Γk-1Qk-1ΓTk-1 (22)
式(22)中,Qk-1为k-1时刻的系统噪声方差阵。
滤波增益方程:
Kk-1=Pk/k-1HTk[HkPk/k-1HTk+Rk]-1 (23)
式(23)中,Rk为k时刻测量噪声方差阵。
状态估计方程:
协方差误差估计方程:
3.3 衰减记忆滤波[10]
基本卡尔曼滤波递推中,由于系统模型建模不够准确,当随着滤波步数的不断增加,新量测值对估计值的修正作用下降,而陈旧量测值的修正作用相对上升,引起滤波的不断发散[7]。因此应相应地增加新的测量值对估值的作用,减小陈旧测量值的权重来防止滤波发散,提高定位精度。现将式(22)改为:
Pk/k-1=Φk/k-1[γPk-1]ΦTk/k-1+Γk-1Qk-1ΓTk-1 (28)
式(28)中γ为衰减记忆因子。取γ>1,即增大Pk/k-1,由式(23)可知Pk/k-1增大会使Kk变大,这意味着采用该方法滤波时,对新测量值的利用权重比采用基本方程时的权重大,减少了陈旧量对观测量的影响,有效防止观测值的发散[10]。而当γ小于1时,则会引起陈旧量权重变大,造成测量值发散,定位精度变差,误差较大。
因此恰当选取γ的值可以有效克服定点模型中的滤波发散问题[9]。我们选取衰减因子γ=1.4作处理,获取定位解算结果。
4 仿真分析
本文数据接受于2012年3月20日西安沣镐东路某点,计算前对数据进行了预处理,剔除了跳变的伪距野值。取NovAtel高精度GPS接收机基准站工作模式下长时间(24 h)平滑的位置坐标:经34.261 439 748,纬108.901 120 529,高423.073,转换为直角坐标(-1 709 518.866 606 22,4 992 777.390 241 59,3 570 689.863 917 68)为基准坐标。自建基准站接收机时钟频率漂移误差相关时间为5 s,均方根为7 m,采样时间间隔为1 s,采样时间为1 600 s。取衰减因子γ=1.4。
伪距平滑仿真分析中,对伪距精度进行评价主要就伪距平滑前后伪距误差变化进行分析。由于本地钟差的存在,伪距与星站真实距离的差值包含了接收机钟差δtm,k及观测噪声ερ,k,伪距误差Δρk可由下式表示:
Δρk=ρk-Rk=cδtm,k+ερ,k (29)
图1和图2分别反映观测期间6号卫星伪距平滑前后伪距与星站之间真实距离偏差,其中X轴为仿真历元,共计1 000历元;Y轴为误差分布。由图1和图2对比发现,随着观测历元的增加,原始伪距误差分布离散;而经载波相位平滑后伪距随着历元增加,平滑伪距误差呈收敛趋势,伪距随即误差被大大的消弱,使得伪距精度得到提高。
通过图3和图4对比、图5和图6对比、图7和图8对比分析,无论采用何种定位模型处理,经过相位平滑后的伪距因其观测精度有所提高,使得其相应定位处理下得到的定位结果精度得到提高,进一步论证了利用载波相位平滑伪距可以有效提高差分基准站定位坐标精度。
由表1的对比分析不难发现,利用载波相位平滑伪距结合衰减记忆滤波定位模型可以有效提高定位精度,已达到分米级定位精度,且有效抑制滤波发散,对基于长时间观测数据最终经等权平均获取基准站位置坐标有较好的改善。
5 结论
本文对差分基准站自身高精度基准坐标获取进行了研究,对直接测量法中影响位置精度的因素进行分析,提出通过载波相位平滑伪距改善伪距观测值精度及选取合适定位模型方法来提高自建差分基准站位置坐标坐标获取精度。通过仿真分析,利用载波相位平滑伪距结合衰减记忆滤波定位模型可以有效提高差分基准站高精度位置坐标获取,为自建GPS差分系统中实现差分基准站提供理论及实验依据。
摘要：为提高基准站基准坐标定位精度,针对基于接收机长时间观测进行等权平均确定基准坐标的直接测量法不足之处,提出利用载波相位平滑伪距改善伪距测量精度。并基于平滑伪距分别对最小二乘法、卡尔曼滤波、衰减记忆滤波三种定位模型进行仿真分析。仿真结果表明:基于载波相位平滑伪距的衰减自适应记忆滤波定位方法能够有效提高定位精度,为差分基准站获取高精度位置坐标适用方法。
关键词：差分基准站,基准坐标,载波相位平滑伪距,定位模型,精度
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基准线法 篇8
基带视频信号占据了电视制作领域的核心, 在这里我们所追求的是信号质量和低延时量。从黑白信号和彩色复合视频到今天的多种多样的SDI信号, 这些格式组成了电视系统的基础。即便随着为了存储和分发而生的压缩系统的出现, 基带信号仍然成为现场电视制作运营传输的首选。
基带电视系统天生就是与同步锁相分不开的。因此, 一个主同步信号需要分配给系统内的设备从而使它们的输出同步。每个设备都被“同步”到与整体系统一致, 如此才能保证诸如切换、混合、键控等操作正确无虞。模拟黑场信号作为系统同步信号已长达50年之久。甚至SDI信号的诞生也无法改变其作为同步基准的主导地位——因为它功能丰富、容易部署、价格低廉, 实在是不二之选。
在早期的电视系统, 很显然需要将信号源如摄像机进行同步从而保证下游设备在它们之中切换时不会导致画面被破坏。为了实现这一点, 一个演播室需要一个主脉冲信号发生器为每台摄像机提供同步脉冲信号。这些信号是很基本的电视驱动脉冲信号如H和V同步、H和V消隐等等。这样同步后的摄像机的输出就可以进行切换和混合了, 也促进了特效、键控等功能的出现和发展。
然而在演播室之间进行信号切换成为了问题, 因为缺乏演播室间的信号同步。解决方案很简单, 就是送一路主同步信号到每个演播室去把所有信号进行锁定。接下来的问题就是台内信号和台外信号之间的切换, 比如转播车信号, 也需要进行同步。这样就需要传送大量同步信号给每个台内设备, 使得同步系统变得昂贵且复杂。同时, 设备电路的发展让台内系统与原来的摄像机切换台系统比起来变得越来越复杂和庞大, 因此我们需要更简单的同步解决方案。
大家知道NTSC或PAL制模拟波形信号包含所有的同步信息可用于信号的同步, 实际上也被作为同步信号而使用。它由高质量的信号发生器产生, 并且通过同轴电缆和模拟视频分配放大器进行传输与分发。当一个设备收到它时, 同步沿被分解加以锁定并驱动信号最后的生成。这种从设备去锁主同步信号发生器的方式意味着“主-从”同步锁相的时代的来临。
再看今天的视频设备, 信号由逻辑状态机产生。这些复杂的逻辑电路被用来计算像素、行、场等, 并提供给设备自用的计时信号 (如摄像机的成像器驱动信号和内存控制) 以及根据SMPTE标准输出信号。它们由一个基础频率晶振提供时钟, 这是一个视频格式的根本所在——比如SD信号的27MHz。一旦被这个时钟驱动, 系统将开始源源不断地生成信号。这个信号的相位是不确定的, 由系统初始启动时决定。
要把这样的设备锁定在外同步上, 需要两件事情——一个时钟 (时基) 和一个相位基准, 它们都可以从一个同步波形里获得。时钟实际上存在于每一个同步脉冲沿, 并且可以通过一个锁相环从波形中恢复出来。通常来说H同步用来锁定从设备的基础振荡器;当彩色电视信号时代来临时, 色同步常被用来进一步解决锁相问题, 使得一个从设备实现与主同步的锁定而不受噪波干扰。有了锁定的基础时钟, 从设备就可以输出与主同步一致的信号了, 但相位是不确定的。当然, 在SDI世界里这种被模拟复合彩色电视所要求的锁定已经不再需要, 因为同步信号接收端已经从复杂的同步头锁定转向简单的H锁定, 它已经提供了足够的功能。
为了让从设备输出与主系统相同相位的信号 (也与其他设备相同) , 这些信号发生器状态机必须互相锁定。这通常由简单地从相应同步信号垂直同步的时钟沿分解得出, 并用于重置信号发生器的逻辑。设计上通常让输出信号的时钟与基准信号的H和V一致, 并且提供了可调整的功能, 以像素 (最多一行) 和行 (最多一帧) 为步进, 来进行系统设置。
这套方案被使用长达数十年, 因为它成本低、稳定可靠、易于使用。即便是HD的到来带来了三电平同步, 黑场仍然是当今同步信号的统治者。同时, 系统还包含了其他的同步基准, 比如SMPTE 12M的时码和DARS, 每个都需要类似的树状分发结构。还有, 技术的发展和设备将电视系统与IT系统结合在了一起。典型的例子就是视频服务器和编解码器。这些设备连接了两个世界——且不仅限于这两大高端设备, 任何设备只要带有以太网口即便用于监控也利用了IT的架构——所有的报警、控制与管理都依赖于此。采用IT架构进行基准信号的分发将大大缓和系统的复杂性并带来网络系统的灵活性。
二同步信号与IT架构
随着IT技术在广播电视系统里的广泛应用, 寻找一个传统同步技术的替代者的意愿变得强烈。IT技术被人们熟悉因为它已经在我们身边无处不在。在一个被良好管理的媒体网络中, 包含上千个实时流是可能的, 但在显微镜下, 这些流是不稳定的, 并且不能传输一个所需要的高精度同步信号。一旦网络拥堵, 抖动将变得很大。因此这远不能满足广播电视系统对同步的要求。守时服务如NTP确实存在, 通过时间信息可以推算系统延时并且允许一定程度的守时精度 (ms级) 传输到从设备, 但对于视频来说精度还是不够。
基于NTP理论, 新的协议出现了, 为广播电视系统提供了需要的性能。IEEE1588标准定义的精确守时协议 (PTP) 就是这样一项技术用来通过以太网络将精确时间从主时钟系统传送到大量的从设备。主时钟发生器与网络设备以及最终的从设备交换时间信息。标准还提供了网络交换机与主设备和从设备交互的功能——这样主设备能与最近的设备交互 (从设备或者交换机) , 然后这些交换机再与下级设备交互, 依次下去。交互的功能是测量发送和停留的时间允许接收端进行校正。一个支持1588的交换机能够既被当做主设备也可以当做从设备。它可以被上游的主设备锁定时间, 利用它来锁定下游设备的时间。采用这种技术, 让交换机参与到守时中来, 精确时间的大型网络就可以搭建起来了。
采用守时方式作为信号基准成不是一个新理论了。至少有些设备制造商已经在内部结构上基于类似守时方式来设计了。这个结构的一个立竿见影的好处是采用GPS同步成为了简单明了的方式, 因为GPS的守时方式是相同的。GPS接收机携带不仅仅时间输出 (通常是在串口上有时间信息和逻辑信号“datum”此时之前发送的数据是有效的) , 还提供了源于GPS频率的基准。GPS时间, datum以及可选的时钟基准就可被信号发生器用来进行内部时间计数器的同步。同样, 时间计数器被用来生成信号。IEEE1588可以被认为是网络分发的GPS。实际上, 当系统主同步锁定在GPS上, 从设备将可以认为它们工作在直接锁定在主同步上。这实际上是一个比GPS更可靠地系统方案, 因为有多个主系统和不止一个网络可以使用。而GPS, 需要天空、气候的限制、无备份的空间因素都给这个系统带来了限制和风险。
写到这里, 一个系统由主时钟、多层的交换机和大量的从设备能够达到精确守时到数百ns, 这样的系统广泛用于机扑工程学和设备控制。但这种表现是不足以支持传统复合视频世界的, 那里需要亚纳秒的级别, 但足够应付SDI系统了 (ns级) ——精度够用且可以忍受微小的偏移。如果IEEE1588用于SDI同步设备并用于合成需要的时钟频率, 这种功能很容易被实现。如果1588中的时间数据翻译成视频信号项目, 那么就能成为基准同步系统。
三IEEE-1588与同步锁相
IEEE1588标准基于TAI守时技术。这项技术于1958年1月1日午夜开始计时 (TAI纪元) 。开始时TAI与UTC同步, 一段时间后由于地球自转闰秒被用来进行校正, 但UTC支持闰秒跳变而TAI则持续不断以线性方式计时下去。
IEEE1588守时协议由两个主要计数元素组成。其中一个是32bit整秒计时, 另一个是32bit的1GHz时钟计时, 即达到1ns精度的计时。当计数器达到10的9次方-1时, 归零, 整秒计时器增加1。两部分组成了一个跨度为136年以1ns为单位的计时方式。
实现精确守时的过程实际就是建立一个精确时基的过程。虽然协议里不包含频率的传递, 周期性的时间信息传到从设备后与本地时钟进行比较, 不仅仅是对本地时间进行校对, 还基于误差调整本地晶振。结果是随着时间的同步, 从设备的晶振也与主钟紧密锁在一起。
以此为基础, 如传统同步一样, 需要为信号同步提供两个主要的元素——频率和相位基准。1588的基准频率可以认为是1GHz, 但它无需为了守时而运行在某个特定的频率下, 只需要用在计时器保持与主钟的计时步调一致。现代科技支持任何所需要的频率都可以合成出来, 即使是直接使用1588的1GHz频率。
时钟锁定从设备只是同步任务的一部分, 建立一个绝对的相位基准同样很重要。这可以通过一项技术叫做“基准点对齐”来完成。这个概念的基础是建立一个“基准点”——这个时间上的一点决定了信号的相位。IEEE1588采用TAI基准点, 任何时间和日期都可以使用, 只要符合规范即可。比如, 可以定义第一场第一行的同步头的下降沿为基准点, 此时, 计时的数值是已知的。相应地, 对于下一个V同步, 该计数值是可以计算出来的。在从设备中, 包含对进行中的时间计数和计算出的下一个V (或任意感兴趣的事件) 事件值加以对比, 如果同时出现即生成一个定时边沿。此时, 信号发生器便重置到这个已知的状态, 即例子中的第一场第一行。因此, 如传统同步锁相一样, 输出信号的相位就确定了。系统如传统的blackburst同步锁相方式一样, 通过从主钟时基获取到的频率和通过计算得到的相位即可对信号进行同步锁相。
除了视频, 还有其他基准信号可能要用到, 比如DARS和时码。产生DARS与产生视频基准没什么区别。信号的相位所在基准点已经被定义, 持续地计算下一事件 (根据DARS波形的周期) 用来驱动信号发生器的重置。这里周期不再是视频的场频, 而是DARS的。如视频一样, 信号与基准点对齐, 在之后的任何时间只要相位确定, 就可以输出正确的信号了。
时码则有所不同。时码首先是精确的帧标记系统, 其次是被用作守时的工具。人们想出通过对视频帧使用特定的类似时间的标签加以标记来简化cue和编辑应用。
在50/25Hz系统里, 因为视频的场频和时码的运作与秒的关系为整数倍, 因此不存在错误积累问题。视频帧与时间戳能够准确对应。而在59.94/29.97Hz系统里, 视频和时码频率不是秒的整数倍关系, 而是运行在1.001 NTSC速率下, 这意味着时码和真实时间之间存在误差。通过NTSC的丢帧方式, 这个误差可以被尽量减小, 但不会被消除。在24小时后, 时码和真实时间仍然存在一个差量。因此, 在视频与真实时间对齐的时候, 时码并不是与真实时间一致。因此在NTSC环境里, 有一个非标准的操作即“每日定时方式”来消除每天的错误积累使其与真实时间一致, 通常是在午夜完成。这导致了时码的不连续性, 但经过40多年的使用, NTSC系统设备已经很好地处理并接受了这种方式。
从1588中生成时码很直接, 与合成视频的过程很像。时码值由1588中的时间计算得出, 包括闰秒值 (用来得出UTC) 和本地的时区偏置。另外, 某些地方强制的夏令时规则必须要考虑。这些变化都要根据不同的帧率系统进行相应处理。对于NTSC系统而言, 有必要让从设备知道“每日定时方式”的校对从而针对丢帧规则进行恰当的同步和锁相。
IEEE1588包含最基本的时间分发元素, 但某些广播电视特有的元数据, 如1001系统中的每日同步时间, 需要传送到从设备。1588中有一个机制, 允许制作根据应用的“profiles范本”。这些扩展数据与主数据一起作为协议的一部分来进行守时运转。这种机制可以用来传输其他应用的元数据而无需增加额外的传输协议。
从系统角度来看, 采用网络化的同步锁相带来很多好处。从成本与架构复杂度出发, 不再需要专用的树状分配系统给每个信号类型, 也就意味着节省了大量的电缆和用于安装分配器的机柜 (同时也减少了链路的崩溃点) 。更多地网络设备供应商则将1588加入到设备当中, 在用于媒体传送或控制外, 还能透传同步锁相信号而无需特殊的网络。通过网络提供和管理同步锁相架构, 还可以无缝管理其他的IP设备。冗余性则通过传统的网络保护技术:多台主钟可同时存在, 内部商定哪一台作为活动主钟而哪些是备份。
将会有一段过渡时期传统同步锁相与1588同时存在。而将新技术引入是可行的, 因为无需改变现有系统。但在新系统里, 两种同步锁相都会存在。我们希望看到设备生产商在设计新产品时将两种同步锁相都考虑进去, 而不仅提供一种。这种混合型产品将可以在两种方式中任选, 不管是传统同步还是网络同步。H和V定时控制在两个方式里没有区别, 使得信号能够与系统同步。
实现一个完美的解决方案还需要做几件事。现有的同步锁相系统正如它的连接方式一样, 内部是安全可靠的, 而网络传送的同步锁相则相对脆弱易受其他通信流量影响。需要引入安全性测量机制来确保不受干扰。冗余性管理技术需要进一步开发研究来确保同步锁相系统的稳定如同“板上钉钉”。闰秒也是一个问题。很多的经验还需来自媒体、控制、管理、报告和同步锁相在一起的网络, 了解它们是否以及如何对同步锁相信号造成影响是成功的关键。
我们在传统同步基准信号上已经走了很久, 也许比技术允许使用它们的时间更久, 不过确实使用一个现有的要比重新定义新的要简单。其他领域技术的发展为广电的改革提供了新的解决方案, 而我们的厂商则仅需要进行一点点改进, 距离新的时代只有一步之遥。新的替代同步锁相信号所基于的网络代表了材质上的进步, 并且不像过去的方法, 它自身的属性让未来支持新的格式、标准和信号变得更容易。或许更重要的是, 它带来了网络与基带领域的融合, 这是一个不可阻挡的趋势。是否今天的所有基带信号都会在未来变为网络的应用?或许现在没有人敢立刻下赌注, 但网络化的同步锁相信号或许就是一个开端。如果设备同时具有两种同步接口, 系统设计者就可以根据行业发展和技术发展的趋势构建更好的平台而无需背负传统同步的高成本、多限制的负担。随着基带向网络转化, 新的同步锁相将随时融入新的行业体系。
基准电压源 篇9
基准电压源是指被用作电压参考的高精度、高稳定度的电压源, 要求其能克服工艺、电源、温度以及负载变化而保持稳定, 并能在标准工艺下制造。能产生基准源的技术很多, 如带隙基准源、稳压管、VBE基准源、热电压VT基准源以及利用MOS工艺中增强型MOS管和耗尽型MOS管之间的阈值电压差产生基准电压的技术等。理想的带隙基准电压源电路的输出电压几乎不受温度变化、工艺变化、电源电压波动等因素的影响。
鉴于产生稳定电压的基准模拟的重要性和广泛应用, 以及对性能的高要求, 国内外对带隙基准电压源做了大量的研究, 主要集中在以下几个方面:
1 低温度系数
温度系数用于表征基准电压源随温度的电压变化, 由于晶体管BE结正向导通电压VBE随温度变化的非线性, 传统带隙基准源的温度特性已无法满足更高精度和稳定性的需求。从一阶线性补偿到曲率补偿如二阶, 三阶补偿, 指数补偿, 对数补偿 (亚阈值电路) 等。而且补偿方式众多, 如电流相减补偿法, 电压叠加补偿法, 利用不同质电阻上电压降的叠加实现温度系数的曲率补偿, 阶段性电流模式补偿等, 可获得最好温度系数达到几个ppm/℃。
2 高电源抑制比
在开关电源芯片工作过程中开关的通断产生大量的高频噪声, 这会对输出电压产生不利的影响, 基准电压源应该在较宽范围内具有良好的电源抑制比性能。为了提高电源抑制比性能, 目前的研究主要有以下四种方法:
1) 使用内部校准过电压基准电压源产生的核心电路部分提供供电电压或电流;2) 增加共源共栅器件隔离电源电压和基准电压源产生核心电路部分;3) 提高运算放大器的增益和电源抑制比;4) 将电源电压波动馈送到基准电路的反馈环路中, 通过反馈环路来提高电源抑制比。
采用共源共栅电流镜能有效地避免普通电流镜因沟道调制效应带来的电源依赖性, 从而提高了电路的电源抑制比PSRR。使用无运算放大器的负反馈结构的带隙基准技术, 在1MHz的电源抑制比是-40d B。这些电路都能大幅度提高低频时的电源抑制比。但当工作频率升高时, 基准电压的电源抑制比会有很大的降低, 这将限制对电源电压高频噪声的抗干扰能力, 所以提高高频电源抑制比也是得到了很多的重视, 采用全差分结构可以显著改善PSRR, 在500KHz为-90d B。另一方面通过对基准电路高频简化结构的电源抑制比传输函数的分析, 加入频率补偿电路, 实现零极点的相消, 达到扩展频带的作用。
3 低工作电压
近年来, 便携式电子产品的快速发展使得对低压低功耗带隙基准源的需求大大增加, 同时也对基准源的设计提出了更高的要求。为了缩小电池尺寸和延长电池寿命, 需要基准电压源电路工作在2V以下的电压和A量级的静态电流下, 同时还要保证较高的电路性能, 如低温漂、高电源抑制比等。实际中很多基准电压源的工作电压无法降低主要是受使用的运算放大器的影响, 主要解决方法有使用互阻抗运算放大器使工作电压达到1.2V, 或避免使用运算放大器改用单输入放大器。
4 低功耗
低功耗设计已经成为电子产品设计的主流, 基准电压源也存在这种趋势。工作在亚阈值的CMOS基准电压源利用两个MOS管栅极源极电压差的正温度系数来与BE结负温度系数相抵消, 虽然可以降低功耗, 但由于这对工艺的控制精度提出了很高的要求, 由此带来的温度系数往往是不理想。另外, 避免使用运算放大器不仅在低压工作上, 而且对低功耗也有着重要的指导意义。
基准电压源主要有齐纳二极管、隐埋齐纳二极管和带隙基准电压源三种分类, 它们都可以设计成两端并联式电路或者三端串联式电路。
齐纳二极管优化工作在反偏击穿区域, 因为击穿电压相对比较稳定, 可以通过一定的反向电流驱动产生稳定的基准源。它的特点是输入范围宽, 为2V到200V。它们还具有很宽范围的功率, 从几个毫瓦到几瓦。精确度达不到高精度应用的要求, 静态电流较大 (1~10m A) 。齐纳基准源的另一个问题是它的输出阻抗, 内部非零阻抗将导致基准电压随负载电流的变化而发生变化, 选择低输出阻抗的齐纳基准源将减小这一效应。此外, 它的长期稳定性比较差。
埋入型齐纳二极管是一种比常规齐纳二极管更稳定的特殊齐纳二极管, 这是因为采用了植入硅表面以下的结构。除了具有输入电压范围宽的特点, 精度比常规齐纳二极管的基准源提高很多, 但部分器件不能吸入电流。
带隙基准电压源包括双极型带隙基准源和CMOS带隙基准源。带隙基准电压源的性能较其他基准有了很大的飞跃。它的温度系数可以做的很小, 可获得1.22V到10V的各种基准电压。由于建立在非表面的带隙机理上, 因此比齐纳二极管更稳定。它的输出阻抗很低, 能保持很小的温度系数而且具有长期稳定性。同时, 带隙基准源工作的静态电流和功耗都很小, 电源电压抑制比较大, 输出基准电压受电源电压的影响很小。
各种基准源由于特点不同而应用在不同的场合。齐纳二极管、隐埋齐纳二极管的基准电压较高, 适用在电源电压较高且对功耗要求不高的系统中, 比如稳压器。带隙基准电压源由于它的优越性能而获得广泛的使用, 模拟数据转换器 (ADC) , 数模转换器 (DAC) , 温度传感器, 通信电路等都会用到它。
摘要：基准电压源是模拟集成电路中的基本单元, 它在SOC、ADC、DAC、传感器和通信电路以及存储器等领域有着广泛的应用。基准源的目的是向后续电路提供稳定的、不随外界因素 (主要是电源电压和环境温度) 影响的电压。本文主要介绍了基准电压源的研究现状及分类应用。
关键词：带隙基准,曲线补偿,低功耗,温度系数
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