捕获杂交技术

捕获杂交技术（精选7篇）

捕获杂交技术 篇1

宫颈癌是女性疾病中常见的恶性肿瘤[1], 发病率居第二位, 对女性的身心健康带来了重大的威胁[2]。目前研究资料表明[3], 高危型人乳头瘤病毒 (HPV) 感染与宫颈癌的发生具有密切的关系, 如果具有持续性高危型的HPV感染最终会导致宫颈癌。因此, 通过病理学的检查及早、准确的对宫颈疾病进行诊断是预防宫颈病变的手段。河南省新乡市中心医院自2011年开始采用了杂交捕获技术 (HC-II) 技术联合TCT技术对收治的624例患者进行检测, 以评价该联合技术在宫颈病变筛查中的价值。现将研究结果报告如下。

1资料与方法

1.1 一般资料

选择本院2011年1月至2012年10月收治的624例有性生活史的患者, 所有患者有不同程度的阴道分泌物增多、阴道异常流血或者慢性宫颈炎。年龄19～69岁, 平均 (39.7±9.3) 岁。随机将患者分为两组, HC-II联合TCT组, HPV检测组, 每组312例。HC-II联合TCT组年龄20～69岁, 平均 (40.0±9.1) 岁;HPV组患者年龄19～68岁, 平均 (39.6±9.2) 岁。两组患者年龄差异无统计学意义 (P>0.05) , 具有可比性。

1.2 检测方法

1.2.1 细胞学检查

采用USA公司的Thinprep 2000液基膜式的薄层细胞学检测, 采用超薄层细胞检测系统 (TCT) 。

1.2.2 HPV检测

采用荷兰QIAGEN公司的digene HC-2-HPV技术, 检测被世界卫生组织确认的13种高危型的HPV亚型 (HPV16、18、31、33、35、39、45、51、52、56、58、59、68) , 其中HPV>1.0pg/ml为阳性, HPV<1.0pg/ml为阴性。

1.2.3 阴道下的活组织检查

TCT结果≥ASCUS或者HPV (+) 的患者进行阴道镜检查, 由专业医师进行结果判定, 在阴道镜下异常或者出现可疑异常转化去定位活组织检查或者颈管刮取病理组织送检。同期的因子宫良性病变行子宫全切除术的妇女患者, 术前进行TCT以及HPV检测, 切除的子宫标本送病理进行病理检测。

1.2.4 宫颈病变的分组

按照病理学的诊断将宫颈疾病分为:正常;宫颈上皮内瘤变I级 (CIN I) ;宫颈上皮内瘤变II级 (CIN II) ;宫颈上皮内瘤变III级 (CIN III) 级;宫颈癌 (鳞癌、腺癌) 。

1.3 统计学方法

采用SPSS 15.0统计学软件对数据进行处理分析, 率的比较采用χ2检验, 以P<0.05表示差异有统计学意义。

2结果

2.1 不同程度病理学与HC-II-TCT的感染率

慢性宫颈炎、CIN1、CIN2、CIN3和宫颈癌中HC-II联合TCT技术检测的阳性率结果见表1。

2.2 HC-II-TCT及HPV检测的效果比较

将TCT结果≥低度鳞状上皮内病变 (LSIL) 确定为阳性, 病理结果≥CIN II确定为阳性, TCT联合HC-II检测灵敏度、特异度及阴性预测值高于HPV检测, 比较结果见表2。

注:特异度、阴性预测值与HPV检测比较, *P<0.05, 差异有统计学意义。

3讨论

目前, 宫颈癌疾病是女性生殖系统中最容易发生病变的肿瘤。据资料中统计[4], 在美国14～60岁的女性患者中, 有2900万感染HPV, 超过80.0%的女性患者年龄在50岁之前就获得了感染HPV的机会。大量的研究资料均表明[5], 宫颈疾病的发生发展与HPV感染关系较为密切。研究显示[6], 约有超过95%以上的宫颈癌主要由HR-HPV所引发。

宫颈疾病的发生率较高, 但是可以通过预防、早期的诊断来降低发病率, 提高疾病的治愈率。子宫颈癌的癌变过程中出现的不典型增生发展的各种浸润癌可以长达10～20年[7]。有的文献中有报道[8], 宫颈浸润癌五年的治愈率可以达到所占患者的67.0%, 宫颈浸润癌早期发现并且可以治愈的比例高达90.0%。因此, 女性宫颈疾病的病变可以通过临床上医学的治疗或者有效的监测手段降低其发病率以及病死率。预防和控制宫颈疾病病变的关键主要是通过筛查工作中的早发现、早诊断、早治疗。合理的、规范的、有效的筛查技术方法可以有效的预防和诊断女性宫颈疾病。

本次研究中, 当把TCT>LSIL, 病理>CINII确定为阳性时, TCT联合HC-II检测灵敏度、特异度及阴性预测值高于HPV检测, 若将TCT结果≥ASCUS, 病理结果≥宫颈上皮内瘤变I级 (CIN I) 确定为阳性, 采用的TCT联合HC-I检测阴性预测值高于HPV。

综合上述可知, 虽然有资料显示, HC-II在检测过程中有一定的缺点[9], 但是通过与TCT技术联合应用后, 其在临床上对宫颈疾病的筛查效果显著, 作为筛查的第一步具有可靠的阴性预测值, 在临床上具有广泛推广的意义。

摘要：目的 探讨杂交捕获技术 (HC-Ⅱ) 联合膜式液基薄层细胞学技术 (TCT) 在宫颈病变筛查中的临床应用价值。方法 选择本院2011年1月至2012年10月收治的624例有性生活史的患者进行细胞学检查。按照患者的自愿原则, 采用HC-Ⅱ联合TCT技术, 同时采用人乳头状瘤病毒 (HPV) 技术作为对照组, 每组例312例, 考察联合技术在宫颈病变筛查中的诊断价值。结果 若将TCT结果≥ASCUS, 病理结果≥宫颈上皮内瘤变Ⅰ级 (CINI) 确定为阳性, 采用的TCT联合HC-Ⅰ检测阴性预测值高于HPV, 差异有统计学意义 (P<0.05) ;在慢性宫颈炎、CIN1、CIN2、CIN3和宫颈癌中HC-Ⅱ联合TCT技术检测的阳性率分别为将TCT结果≥低度鳞状上皮内病变 (LSIL) 确定为阳性, 病理结果≥CINⅡ确定为阳性, TCT联合HC-Ⅱ检测特异度、阴性预测值高于HPV检测, 差异有统计学意义 (P<0.05) 。结论 TCT联合HC-Ⅱ技术检测方法可以用于宫颈病变的筛查, 其阴性预测值与HPV技术比较, 可靠性更强, 可以广泛的在临床中应用。

关键词：杂交捕获技术 (HC-Ⅱ) ,液基超薄层细胞检测技术 (TCT) ,HPV,宫颈病变

参考文献

[1]田杰, 高原.液基薄层细胞学 (TCT) 检测在宫颈病变诊断中的应用分析.齐齐哈尔医学院学报, 2008, 29 (4) :425-426.

[2]张燕玲, 乔志强, 李隆玉.宫颈癌及癌前病变患者人乳头瘤病毒感染率的临床分析.实用癌症杂志, 2006, 20 (2) :161.

[3]王秋伟, 虞斌, 许培箴.HPV DNA HC II检测在宫颈病变筛查中的应用.山东医药, 2009, 49 (6) :44-46.

[4]俞剑敏, 李海川.基因第二代杂交捕获技术在宫颈癌筛查中的应用.中国药物与临床, 2009, 9 (1) :46-48.

[5]许超, 周家德.HC2-HPV检测辅助液基细胞学对宫颈癌筛查的临床价值.中国妇幼保健, 2009, 25 (1) :4350-4352.

[6]张秀卿, 王晓兰.高危型人乳头瘤病毒检测及TCT检测在宫颈病变筛查中的应用.临床医药实践, 2012, 21 (3) :176-177.

[7]徐伟莉.病理学检查在宫颈上皮内瘤变诊断中的应用体会.中国实用医药, 2010, 5 (23) :106-108.

[8]戚秀秀.TCT技术与HPV分型技术在子宫颈病变筛查中的应用.中国妇幼保健, 2011, 26 (1) :2696-2698.

[9]Schlecht NF, Trevisan A, Duarte-Franco E, et al.Viral load as a predictor of the risk of cervical in traepithelial neoplasia.Int J Cancer, 2003, 103 (4) :519.

捕获杂交技术 篇2

1 材料与方法

1.1 材料

标本来源于2011年1-6月在上海市闵行区中心医院妇产科行液基细胞薄层涂片技术(LCT)≥未明确诊断意义的ASCUS患者100例。检查者按细胞学分类,ASCUS 48例,LSIL 36例,高度鳞状上皮内病变(HSIL)16例。分别采用realtime PCR与HCⅡ检测高危型HPV。及时将临床采集的标本送检,按照操作流程预处理临床采集的标本后置于低温冰箱保存待检。所有患者均对研究知情。

1.2 仪器与试药

高危型HPV实时荧光PCR临床检测试剂盒均由上海复星诊断有限公司所提供;采用Line-Gene FQIN33 A型realtime-PCR仪进行DNA检测;HCⅡ基因杂交信号扩大系(美国Digene公司)、HPV-DNA试剂盒(美国Digene公司)、微孔板封面胶膜(Xygen公司)、子宫颈采样器(含保存液)(美国Digene公司)、圆底96孔酶标板(Xygen公司)。

1.3 实时荧光聚合酶链反应技术检测方法

不同引物和探针(5'端和3'端分别标有荧光报告基团和荧光淬灭基团),只在相应型别模板的型特异性碱基区域与模板发生相互作用,PCR扩增时,兼有5'-3'核酸外切酶活性的Taq酶将探针降解,荧光报告基团脱离荧光淬灭基团的作用,荧光信号逐渐增强,由定量PCR仪的荧光监测系统对标本的荧光信号进行实时动态检测,确定模板的型别。realtime PCR法高危型HPV检测反应试剂盒可分辨13种高危型HPV型别(包括16、18、31、33、35、39、32、52、56、58、59、68)。具体操作流程按试剂盒说明书指示的步骤进行操作。其操作流程包括如下步骤:(1)提取样本DNA。(2)配制real-time PCR反应液:将每1份样本标本分别分装到13个PCR反应管中以分别检测13种高危型HPV型别。(3)样本实时荧光PCR扩增与检测:扩增过程为50℃反应进行2 min,在94℃条件下进行DNA变性2进入PCR反应循环,循环温度及时间程序为93℃,20 s,50℃,90 s,共计40个反应循环,反应温度降至50℃时检测反应荧光值。(4)对反应结果进行判断分析。

1.4 第二代杂交捕获检测方法

HCⅡ可同时检测13种高危型HPV(包括16、18、31、33、35、39、32、52、56、58、59、68),按照试剂上所述的操作步骤进行,其具体操作步骤如下:将DNA双链解链为单链DNA;将解链的DNA和RNA探针进行杂交,生成RNA-DNA杂交体;RNA-DNA杂交体和微孔壁上固定的特异性抗体相结合;结合的抗体进行磷酸化反应将信号放大;底物在碱性磷酸酶的作用下发光,利用读数器读取发光的强弱来判定微孔壁上碱性磷酸酶的含量,进而得出特异性结合的RNA-DNA杂交体的具体含量;最后进行反应结果的读取,判断标准:HPV负荷量≥1.0 pg/ml,则定义为HPV感染阳性。

1.5 病理判断

阴道镜下多点活检病理学检测:对于检测HPV阳性,或HPV阴性但TCT≥LSIL的病例均行阴道镜下多点活检或颈管诊刮。病理学家在完全不知道TCT和HPV结果的情况下盲法阅片做出诊断。

1.6 统计学方法

所以统计分析处理均采用SPSS 11.0统计软件包进行,计量资料采用均数±标准差表示,组间比较采用t检验,计数资料采用百分率表示,组间对比采用χ2检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 人乳头瘤病毒检出率及不同程度宫颈病变两种人乳头瘤病毒检出状况

本组诊断CIN 35例,CIN现患率为35%(35/100),其中,≥CINⅡ16例,占16%(16/100)。68例病理结果以及两种HPV检出情况见表1。

2.1 两种方法检测宫颈病变的符合率

两种方法的总符合率为82.3%,Kappa指数为0.579,见表2。

注:“-”表示无数据

2.2 两种方法检测高危型人乳头瘤病毒的阳性率比较

HCⅡ和real-time PCR检测高危型HPV的阳性率分别为63.0%(63/100)和71.0%(71/100),两者比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3 两种人乳头瘤病毒检测方法的评价

以病理结果为参照标准,评价两种HPV检测方法对预测高度CIN(CINⅡ以上病变)的临床价值,其临床评价指标见表3。

3 讨论

宫颈癌是威胁妇女健康的主要恶性肿瘤之一,目前发现的HPV基因型有100余种,大约40种涉及生殖道感染,约20种与肿瘤发生有关。依据HPV致病能力的不同,HPV可分为低危型和高危型,当前的流行病学数据证实,宫颈癌及其癌前病变发病的主要病因为高危型HPV的持续感染所致。低危型HPV,如HPV6、11、42、43、44等常引起外生殖器湿疣等良性病变和宫颈上皮内低度病变(CINⅠ);高危型HPV包括HPV16、18、31、33、39、45、51、52、56、58、59、68、73等,研究证实这些型别的HPV持续感染与官颈病变的发生发展密切相关,尤其是HPV16和18型的致癌力最强[13,14]。在我国,现有的流行病学数据表明我国妇女宫颈癌的发病率明显高于发达国家。而研究证实约90%以上的宫颈癌患者在其宫颈组织标本种均可检测到高危型HPV[15,16]。

HC-Ⅱ技术是由FDA认证的用于宫颈癌普查的惟一非放射性检测高危型HPV型别辅助诊断方法(美国Digene公司),目前,一系列研究证实第二代杂交捕获法拥有很高的特异性和敏感性,其具有可一次性同时对一份宫颈样本检测13种导致高危宫颈病变的高危型HPV型别,该方法具有操作简单、检测效率高且成本较低廉的优点。研究证实在进行特异性高危型HPV感染发病危险性的群体流行病学调查研究基础上方能进行正规的宫颈癌发病的筛查,但是、当前临床上存在关于HPV基因分型型别试验并不统一,目前关于检测的金标准尚缺乏,因此给比较不同课题组之间将研究结果进行比较带来了很大的困难和不便[17]。

Real-time PCR技术是近年快速发展的一种DNA检测新技术,该技术的原理为在常规PCR原理基础之上使用荧光基团标记的探针(双荧光标记标记的两个荧光基因——报告基因及淬灭基因)来解决常规PCR在进行DNA扩增时由于样本易污染所产生的假阳性问题,该方法使得DNA检测的特异性得到很大的提高。多重实时荧光PCR核酸检测技术能同时对宫颈标本检测13种导致高危宫颈病变的高危型HPV型别,该技术在那些存在低拷贝数宫颈脱落细胞标本进行高危型HPV型别检测方面存在一定优势[18,19]。

若确定两种方法检测的真假阳性可经直接测序法进行评价。本文为分析其对高度CIN的临床预测价值,故以临床病理结果作为评价的参照。在本研究中,笔者分别利用HCⅡ技术与real-time PCR检测100例行TCT≥未明确诊断意义的ASCUS患者宫颈标本中的HPV高危亚型,结果发现,HCⅡ和real-time PCR检测高危型HPV的阳性率分别为63.0%和71.0%,两者比较差异有统计学意义(P<0.05),两种方法的符合率为82.3%,Kappa指数为0.579。HCⅡ和real-time PCR对高危型HPV感染的诊断敏感性分别为86.2%和91.7%,特异性分别为92.3%和98.9%。HCⅡ检测高危HPV对宫颈高度病变的敏感性、特异性、准确性、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比和阴性似然比分别为79.3%、88.2%、91.2%、10.1%、99.7%、8.9和0.327;real-time PCR以上各指标分别为100.0%、92.5%、86.7%、8.6%、100.0%、8.7和0。结果显示,real-time PCR与HCⅡ检测宫颈上皮内瘤变患者高危型HPV有较好的相关性;但real-time PCR检测高危型HPV具有更好的敏感性和特异性。本研究结果显示,HCⅡ的阳性似然比为8.9,高于real-time PCR(8.7),即HCⅡ检测正确判断子宫颈高度病变的机会是错误判断为非高度病变的8.9倍,而real-time PCR为8.7倍。阴性似然比是该筛查方法错误判断阴性的可能性是正确判断阴性的可能性的多少倍,real-time PCR为0,而HCⅡ的阴性似然比为0.327,两种检测方法的阴性似然比都较小。

总之,对CIN患者宫颈组织标本进行高危HPV亚型检测是十分必要的,real-time PCR与HCⅡ能有效检测CIN患者高危型HPV,能及早发现及早干预,提高患者的预后。

摘要：目的:比较第二代杂交捕获法(HCⅡ)与实时荧光聚合酶链反应技术(real-time PCR)在检测女性生殖道人乳头瘤病毒(HPV)高危亚型中的临床价值。方法:随机选取2011年1～6月我院妇产科行液基细胞薄层涂片技术进行低度鳞状上皮内病变(LSIL)检查,检查结果为未明确诊断意义的不典型鳞状上皮细胞(ASCUS)患者100例,分别采用real-time PCR与HCⅡ检测HPV高危亚型,比较两者的检测结果。对检测HPV阳性的样本或HPV阴性但液基细胞薄层涂片技术(LCT)≥LSIL的妇女采用阴道镜下活组织病理学检查,以病理结果作为验证两种HPV检测的参考标准。结果:共取病理68例。病理结果证实该人群中子宫颈上皮内瘤变(CIN)Ⅲ级5例,CINⅡ级11例,CINⅠ级19例,慢性宫颈炎和鳞状上皮化生33例。该100例患者HCⅡ和real-time PCR检测高危型HPV的阳性率分别为63.0%和71.0%,二者总符合率为82.3%;HCⅡ检测手段对高危宫颈病变患者进行高危HPV筛查的灵敏性、特异性、准确性、阳性预测值、阴性预测值、阳性似然比和阴性似然比分别为79.3%、88.2%、91.2%、10.1%、99.7%、8.9和0.327;real-time PCR以上各指标分别为100.0%、92.5%、86.7%、8.6%、100.0%、8.7和0。结论:Real-time PCR与HCⅡ检测宫颈上皮内瘤变患者高危型HPV有较好的相关性;但real-time PCR检测高危型HPV具有更好的敏感性和特异性。

网络数据捕获技术的探究 篇3

随着互联网在教育、科技、医疗、军事等各个领域的普及, 为我们提供了各种各样的服务。但是, 随着互联网的快速发展, 我们在享受互联网带来的丰富信息和巨大便利的同时, 也面临着网络安全的严重威胁。

因此, 如何对网络应用进行有效管理, 对网络信息的内容进行有效监控和过滤, 抑制有害信息的传播已经成为净化网络空间、维护社会安定和国家稳定的重要问题。网络监控是保障网络安全的基本措施之一。在网络拓扑中的关键位置对数据报文进行捕获、分析和监控, 可以减少和杜绝由互联网技术所带来的网络内容安全问题。

2 数据捕获技术的研究

2.1 数据捕获的概念和基本原理

计算机将数据在网络上传输时, 为了保证所有网络共享资源的公平性和快速性, 通常把传输数据分割成若干个小块。我们称这样被分割的传输单位为包, 或“数据包”。当前从网络中对数据包进行捕获的方法有以下两种, 其一是用专用硬件进行捕获, 这种方法性能好但是价格昂贵;其二是用通用硬件——普通计算机与网络连接的网络适配器, 即网卡, 采用软件的方法来实现数据包的捕获。软件捕获方法虽然没有专用硬件捕获性能好, 但采用软件捕获的方法却以其实现成本相对较低、可修改、可重用等优点, 得到了认可和广泛的使用。

从网络中捕获数据包是网络安全解决方案的基础。而要想捕获到网络上流经的所有数据包, 就需要先研究网络上数据包的传送方式。局域网的通信一般都采用广播方式, 网络上的每个站点共享信道, 一个站点发出的数据包, 其他站点均能收到, 也就是说, 任一台计算机都可以接收到网络中同一个共享域的所有的数据通讯。

2.2 数据包捕获机制

包捕获技术就是从网络上捕获全部或特定的网络数据包提供给其它系统使用。本文是利用局域网的广播通信方式来完成数据包的捕获工作。

在每张通讯的网卡上都有一个全球唯一的物理地址, 即MAC地址。MAC地址是一个48位的二进制数。在以太网卡中实现对广播地址进行过滤的是数据包过滤器。它的工作原理是:保留通讯目的地址是本身网卡MAC地址的数据包和广播数据包, 丢弃无关的数据包, 避免浪费CPU资源。这是以太网卡在正常情况下的工作方式。因此网络接口应该只对以下两种数据包进行处理:

(1) 本地网络接口的硬件地址和数据包的目标地址相匹配。

(2) 将“广播地址”作为数据包的目标地址, 它代表所有的接口地址, 格式为“FFFFFFFFFFFF”。

在以上两种情况下, 网卡通过CPU产生中断, 操作系统进行中断处理, 将帧中的数据传送给上层系统进行处理。其他情况下操作系统不作处理, 数据帧将被丢弃。

因此要想捕获流经网卡而目标地址不是本机网络接口地址的数据, 必须改变系统正常的工作模式。当网卡的工作状态设为“混杂” (promiscuous) 模式时, 该网卡就具备了“广播地址”, 会接收到经过该网卡的每一个数据包, 并通过硬件中断的方式来提醒CPU进行中断处理, 因此就可以实现捕获流经本机网卡的任意数据包。数据包的捕获工作, 分为以下几个部实现分:

1) 获取网络设备接口表单;

2) 将网卡工作状态设置为“混杂模式”;

3) 判断是不是10MB的以太网;

4) 设置、编译过滤规则;

5) 过滤规则与网卡进行绑定;

6) 捕获数据包以及判断是否要继续循环捕获;

7) 释放网络设备接口表单。

3 访问数据链路层方法

数据链路层处于协议栈的第2层, 基于物理层之上。所有的上层协议都要直接或间接使用数据链路层协议提供的服务。在大多数情况下, 访问数据链路层协议所提供的服务是内核中的一些高层协议实现的。但在某些情况下, 应用程序不经过高层协议, 需要直接访问数据链路层所提供的服务, 捕获技术就是应用程序获取数据链路层的报文。当前几乎所有的操作系统都支持应用程序直接访问数据链路层, 其中, 应用最广泛的报文捕获函数库是基于BPF过滤机制的Libpcap库。下面我们来介绍基于BPF过滤机制的捕获方法和Libpcap分组捕获函数库。

3.1 BSD分组过滤器BPF

BSD分组过滤器BPF (Berkeley Packet Filter) , 即伯克利数据包过滤器, 它是洛仓兹伯克利试验室的研究人员Steven Mc Canne和Van Jacobson研究的一种用于Unix内核的数据包过滤体制, 是实现访问数据链路层服务的接口。BPF不仅能够捕获经过数据链路层的所有分组, 最重要的是它还提供分组过滤功能, 即捕获应用进程想要的分组信息。通过ined命令, 可以配置BPF设备属性, 如装入过滤器, 设备读超时、缓存大小、打开混杂模式等等。设置完成后, 就可以读写BPF设备了。把安装好过滤程序的BPF与网络接口相关连, 就可以实现对输入的分组选择性地接收。BPF还采用了以下三种技术来减少开销:

1) BPF过滤器运行在内核中, 从而减少了从BPF到应用进程之间数据量的拷贝。

2) BPF传递给应用进程的是满足条件分组中的部分数据, 这被称为捕获长度 (capture length) 。因为大部分应用进程需要的是分组头部, 而非分组的全部数据。这同样减少了从内核到用户空间数据量的拷贝。

3) BPF采用双缓存技术 (double buffering) , 将要传送给应用进程的分组数据先存入缓存, 当缓存已填满或者读超时时才将分组数据传送给应用进程。缓存的存在减少了系统调用次数, 即降低了系统开销。在每个应用进程中BPF都设置了两个缓冲区, 当一个缓冲区给应用进程传送数据时, 启用另一个缓冲区来填装数据, 这就是典型的双缓冲技术。

3.2 分组捕获函数库Libpcap

Libpcap (Libaray for Packet Capture) , 即分组捕获函数库, 是由劳伦斯鉻伯克利国家实验室开发的一个在用户级进行实时分组捕获的接口, 其特点是独立于操作系统, 成为开发跨平台的分组捕获和网络监视软件的首选工具。Libpcap for Win32将Libpcap移植到了微软的Windows系列操作系统上, 一个最常用的实例就是Win Pcap。它是一个基于Libpcap模型, 在Win32平台上实现分组捕获和网络分析的体系结构。

4 结束语

网络数据捕获技术是网络安全监控的基础, 本文通过对网络数据捕获技术的研究, 简要介绍了数据捕获的概念、基本原理和捕获机制, 为网络安全解决方案提供了理论依据。

摘要：网络监控是保障网络安全的基本措施之一。在网络拓扑中的关键位置对数据报文进行捕获、分析和监控。本文着重分析了数据捕获的概念和基本原理、数据包捕获机制, 以及捕获数据包的方法。

关键词：网络安全,数据捕获,捕获机制

参考文献

[1]郑挺.高速网络安全监控系统的研究与实现, 国防科学技术大学, 2003。

[2]李爱平, 郝英.网络监控系统中数据包捕获分析模块的实现, 网络安全, 2007。

连续相位调制及其捕获技术研究 篇4

1 CPM信号调制仿真与DSP实现

1.1 CPM调制信号形式

在连续相位调制信号中,信息符号是通过改变载波的相位来发送的,对于所有的符号序列,传输相位是连续的。CPM传输信号表示为

其中T为符号间隔,E为符号能量,fc为载波频率,α=(α1,α2,α3,…)为经过映射的M进制数据序列。一般情况下M∈{2,4,6,8,16…},αi∈{±1,±3,…,±(M-1)}[1]。

对于第n个码元,相位函数为

其中h为调制指数,为相位成形滤波器频率相应g(t)的积分函数

g(t)函数的连续性决定了调制信号的相位φ(t,)连续,其中脉冲函数g(t)是一个有限持续时间的函数,也就是说,g(t)在有限时间段[0,LT]具有非零的函数值,其中L为整数。在g(t)取不同函数时,都会有t<0时,q(t)=0且t>LT时,q(t)=0.5,所以式(2)可化为

其中θn为累计的相位,φ(t,)为当前码元的附加相位状态。

1.2 CPM信号调制状态

脉冲函数通常取矩形脉冲REC、升余弦脉冲RC、高斯最小相移键脉冲,不同对应不同的调制状态。文中采用的是L=3的时域升余弦函数作为g(t),

相位积分函数q(t)如图1(a)所示。

因此前后码元的附加相位之间的影响可由图1(b)得到,当前码元的附加相位受到前面2个码元的影响。由此附加相位函数可以分解为

由图1(b)可知,只要将q(t)函数分段表示成q、表示图1(a)中区间(0,5)的q(t)函数,表示图1(a)中区间(5,10)的q(t)函数,表示图1(a)中区间(10,15)的q(t)函数,就能够将式(6)简化为

在Matlab和DSP中,处理的是时间离散的信号,故,要离散化积分函数,因此分别取、、q3为各分段积分函数上离散化的值。如文中每个码元内采样点数是5,所以对、、也分别做5点采样。如图1所示,区间(10,15)为当前码元受前2个码元的影响。

文中采用的向量、、取值如下

1.3 CPM调制的Matlab仿真与DSP实现

下面具体介绍L=3,M=8,g(t)为升余弦的CPM信号的调制方法,调制原理框图[3]如图2所示。

在Matlab中可以直接用math函数,故图2中第3步计算cos和sin值很方便,但是在DSP中没有math函数可以调用,因此存在求cos和sin值的问题。目前比较常用的有3种方法:CORDIC算法、查表法[3]、泰勒级数展开法。文中采用的是第2种方法。

下面分析一下用查表法所需的开销

(1l)θn=hπαi(L=3,h=1/8,M=8)αi∈{±1,±3,…,w±7},所有θn的状态只有16种情况θn={0,π/8,2π/8,…,15π/8},要存储cos和sin值各16个;

(2)φ(t,)=2παiq(t-iT)(L=3,h=1/8,M=8),状态值太多,有8×8×8×5个状态,sin和cos值加起来超过5 k,占用资源太多。可以将[0,π/2]划分成2 000个区间,分别计算出cos值并存贮,这样只需要2 000个空间。查表前,只要计算出φ(t,),然后乘以8 000后取整,根据取整后的值就可以知道φt,)所在的象限,再查表便可以得到cosΦ(t,),最后计算得到sinΦ(t,）。

总体上,2 kbit左右的存储开销对于DSP来说,是可以接受的。

文中使用的硬件实验平台主处理器是TI公司的TMS320VC33,是一款具有Super Harvard结构的32位浮点型DSP,系统外部时钟12 MHz,片内存贮空间34 k×32 bit。并具有一个同步串口Sport,可以同时收发,进行全双工通讯。该平台利用Sport与A/D、D/A芯片TLC320AC02连接,利用TRC-80电台作为收发信机。同时用CCS作为编程平台。

图3为Matlab仿真图,将CPM信号的PSD与8PSK、8FSK信号的PSD进行了比较。很明显CPM信号的频谱利用率高、旁瓣小、带外辐射小。用DSP实现的CPM调制信号波形如图3(e)所示。

2 CPM信号的捕获

信号捕获对于信号的解调是极其关键的,它是解调过程的第一步,如果出现假捕获,无疑对处理器开销很大,而且浪费资源,捕获技术的好坏在很大程度决定了系统的质量[5]。

CPM信号的相位记忆性决定后,在捕获过程中可以采用差分相关,但是差分相关对于DSP的实现开销比较大,速度也慢,与直接序列相关比较,差分相关相当于做2次直接相关的开销。

首先要说明文中所用的CPM信息帧格式为:4个64位前导Walsh序列+200位信息序列。发送信息方式为突发方式。码元速率是19.2 kbps,采样频率为96 kHz,载波fc=16 kHz。做相关运算与FFT时,每个码元的5个采样点只用其中一个样点值,文中选用第3个样点。本地序列采用是64位Walsh序列调制后的复信息{e-j(ωt+wΦ1),e-j(ωt+Φ2）,…,e-j(ωt+Φ64)}。

具体的DSP捕获步骤如下:

(1) DSP通过A/D收到采样值,通过Hilbert滤波器,得到接收信号的复数形式;

(2)将接收到的复数信息与本地序列做64点直接相关运算,记录相关值;

(3)当某个相关值大于门限且保持其值最大超过时间,即初步认为其为相关峰;

(4)对相关峰处的接收数据,卷积本地序列后做64点FFT,计算信噪比SNR,如大于门限就判断此相关峰为“真”峰值;

(5)当连续接收到M(文中M=4)个“真”峰值后,就认为信号捕获到。

图4显示的是在Matlab中,在1 dB高斯白噪声环境下,两种不同捕获方式其相关峰的情况。可以看出,差分捕获,在弱信噪比情况下,其相关峰起伏较大,而直接序列捕获峰值起伏较小,但从实现的复杂度来看,差分捕获要比直接序列捕获复杂。因此,在DSP中实现时,采用的是直接序列捕获的方式。

图5显示的是用DSP实现的CPM信号捕获的情况。图5(a)显示的是通过电台接收CPM信号,用DSP捕获的相关峰值,由于文中所用发射电台与接收电台距离较近,所以信道质量较好,故捕获效果很好。图5(b)显示的是对相关峰处的数据卷积本地序列后做64点FFT的频谱图。应该在0频处出现峰值,而其他频率点上为噪声,这样可以算出信噪比SNR。图5(c)是捕获相关峰后,开始接收信号的波形,由于受到信道噪声的影响,幅度出现了波动,但基本与调制阶段的波形一致。

3 结束语

采用上述调制方式和捕获方案是可行的,对于DSP资源的占用也是可以接收的,如果采用泰勒级数展开或者CORDIC算法,可以节省很多的资源。同时随着DSP处理速度的提升,捕获过程可以采用256点或更高点数相关与FFT,这样捕获效果更好、抗噪声性能更优、假捕获概率更小。

参考文献

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[3]孙锦华，李建东，金力军．连续相位信号的调制及解调方法[P]．中国：申请号CN200510042865．5，2005-12-21．

[4]Krishna R. Narayanan, Ibrahim Altunbas.Design of Serial Concatenated MSK Schemes Basedon Density Evolution [J]. IEEE Transactions on Communications, 2003, 51 (8) : 112-122.

[5]郑继禹，林基明．同步理论与技术[M]．北京：电子工业出版社，2003．

大动态目标快速捕获跟踪技术 篇5

1技术原理

1.1目标特性分析

在某车载多波束测控系统校飞过程中,目标运动线速度约为800km/h,近端航路捷径为550m。地面测站跟踪飞行器,假设在某一较短时间内可认为地面测站所能跟踪的区域目标等高、匀速、直线飞行,如图2所示。

图2中VS—目标水平线速度,h-目标飞行高度,R0-测站和目标距离,A-目标方位角,E—目标俯仰角。

方位最大角速度全过航,其值为:

方位误差和横向误差的关系为:

从公式2中可以看出,只要仰角不为零,则方位误差总是大于跟踪系统横向误差,而且在横向误差不变时,方位误差随着仰角的增大而增大,当仰角趋于90°时,方位误差趋于无穷大。当卫星从天线天顶通过时,对于A-E型天线座架,实现较高的跟踪精度,天线的方位转动速度须非常大,以至于根本不能实现。

方位最大角加速度:

下面我们分别分析一下目标运动速度800km/h,跟踪航路捷径为550m时,天线方位达到的最大角速度和角加速度。(如图3所示)

在不同的仰角时,对于跟踪航路捷径均为550m时,飞行器飞行的高度是不同的,但是伺服方位最大跟踪角速度是相同的,都为23.162°/s,方位最大跟踪角加速度为6.082(°)/s2。实际上我们在跟踪动态目标时,这种情况基本是不会出现的,仅仅出现某一个点(某个方位角和俯仰角)达到方位的最大角速度和角加速度。

针对如此高动态的目标,该系统的位置环闭环环路带宽为4.5Hz左右才能实现过顶跟踪而不丢失目标,这就要求天线座机械结构的谐振频率达到18Hz才能满足要求,以目前的技术条件是绝对不可能实现的。在天线的实际测试过程中,该测控系统的天线座机械结构的实际谐振频率只有6Hz左右,即使考虑到空间仰角方位上的正割补偿因素,仍然无法实现过顶跟踪。

1.2多模自适应捕获跟踪切换控制技术

在多波束测控系统中,波束控制系统使用扫描的方法对天线阵的每一个馈源进行扫描,查找信号最大值,根据最大值的位置查表获得偏差量后引导天线控制系统对准目标主波束。这种工作体制导致了引导数据存在三个缺点,首先是引导数据的阶跃跳变,由于波束控制系统通过查找接收到最强信号的馈源位置,受到馈源自身宽度和馈源之间安装间隙的影响,馈源与馈源之间必然产生盲区,因而导致了数据的不连续。其次是由于波束控制系统遍扫所有馈源需要一定的时间,导致其数据更新率低于天线控制系统闭环控制频率。再次当天线运动至主波束边缘时,波束控制分系统与基带分系统引导数据在交接上存在跳变。由于这三个缺点的同时存在,使用传统的PID控制算法必然导致了天线的震荡和收敛调整时间的延长,对于高速运动的目标无法实现捕获。天线轴角曲线与波束控制系统引导数据曲线如图4所示。

假设将目标视为静止不动的,由于受到机械伺服带宽、电波束带宽和基带带宽的共同影响,所以天线相对于目标的运行速度不能太大,此相对运动速度Vm的数据可以通过实验获得,当相对运动速度超过Vm时,就会导致电波束丢失,无法完成引导捕获。将捕获区间的运动速度相对于角度偏差进行归一化处理,即可得到天线相对的静止目标的速度控制模型:

式中,Vt为天线控制速度;

e为目标预测偏差;

θ为天线的多波束天线扫描区域宽度。

由于高动态目标通常具有较大的运动速度,所以仅仅使用上述的速度控制算法无法完成对高动态目标的捕获,尤其是当目标过顶时,目标的运动速度达到最大值,甚至超出了相对速度运动的允许最大值,因此根本不可能完成目标捕获。要完成高动态目标的快速捕获就需要对目标的运动速度进行预测计算,根据波束控制分系统的引导数据,将目标的运动轨迹拟合为曲线:

在获得了目标的运动轨迹和运动速度的情况下,即可知道目标相对于天线的运动方向,所以对于高动态目标绝对运动速度控制即可建模如下:

为了进一步提高捕获的动态特性,快速减小目标与天线的相对位置,使用基于相对速度截止控制的捕获控制原则,从而保证相对速度小于极限值的情况下,尽可能快得完成捕获。动态切换控制过程是:在跟踪系统接收到引导锁定信号,立即使伺服机构在最大加速度力矩作用下加速,在最短时间内,使系统达到最大相对速度Vm运动,并保持最大相对速度不变;当系统到达某个合适的位置时,再以上述的速度控制算法控制系统减速,使系统以一定精度到达目标指示位置时,伺服机构的速度正好与目标速度一致,以减小模式切换所造成的超调,完成对目标的捕获过程。相对速度与脱靶量的控制关系示意图如图5所示。

当目标进入主波束后,立即切换为自适应跟踪控制,同时将捕获模式的速度控制量对PID控制环路进行初始化,从而实现捕获到跟踪的平滑切换。使用上述速度控制方法,可以最大限度的发挥的动态特性,很快将目标引导至主波束区域内,完成天线对目标的快速捕获,转入高精度自跟踪工作方式。自适应捕获跟踪控制器原理框图如图6所示。多模自适应捕获跟踪切换技术与传统捕获方法测试曲线如图7所示。

1.3高仰角自适应跟踪控制技术

方位-俯仰型天线座架又称为平式天线座架,是目前航天测控地面站跟踪系统中使用最为广泛的一种座架形式,这种座架形式在天顶附近存在着一个“盲区”,天线这一区域跟踪目标的方位转动角度在数学意义上是无穷大,必然会造成目标的丢失,地面站必须采取有效措施来解决过顶跟踪的问题。

在线性PID控制器中,比例控制参数决定了系统的动态特性,比例控制系统越大响应速度越快,但不能消除稳态误差;积分控制参数有助于消除系统的稳态误差,提高系统的精度,但是太大则会使系统不稳定。对于高动态目标,在跟踪初始阶段受到多径效应或黑障效应的影响,目标下行信号波动较大,且在任务开始段需要完成从引导至单脉冲跟踪的切换,这就要求系统的带宽要宽,响应速度要快,收敛震荡次数要少。而跟踪模式下,则要减小反馈带宽,以减小传感器噪声的影响,但需要大的低频反馈增益以减少抖动,消除稳态误差,满足跟踪精度。故应用单独的线性控制器时,在控制器设计中做某种折中,不可能很好的同时满足适应捕获和跟踪的要求。为了提高伺服控制系统的跟踪精度和响应速度,使用了一种非线性PID控制方法,采用增量式算法,传统的PID控制器表达式离散化后为

对于航天测控系统,在跟踪初始阶段系统动态特性要好,因此要有较大的比例控制参数Kp,以使系统动作灵敏,响应速度加快。此时偏差较大,积分控制左右较小。在跟踪时,系统要提高稳态精度,比例控制参数Kp可稍小,而积分控制参数Ki要加大。

非线性PID控制器表示如下

式中,E为天线的俯仰角;

Kv为天线系统的速度环增益;

Kz为系统开环传递函数零点位置;

Kp为比例系数;

Ti为积分时间常数;

θ为系统的主波束宽度。

2测试结果

经过某车载多波束测控系统的多次校飞和任务的执行,该技术的优越性得到了充分的验证,目标的捕获时间从原来的12~15秒提高到了4~5秒,大大延长了任务的测控时间,并且测角精度也得到了很大的提升。

从图8和9中可以看出,采用高仰角自适应跟踪控制技术,大大减小了天线在航路捷径时的动态滞后,使得测角精度得到了很大的提高。

3结语

本技术使用创新的控制算法技术,针对测控领域大动态目标的飞行特点,以及目标刚刚出黑障区时高速度和高加速度的情况下跟踪捕获难题,提出了大动态目标快速跟踪捕获技术,解决了由于理论预报与实际存在较大误差,同时目标动态特性、天线速度加速度高的情况下快速捕获跟踪目标的难题,从而减小了硬件研发的成本,提高了经济效益。

摘要：针对黑障区目标运动特性以及目标出黑障区的运动特性,在大速度和高加速度的情况下,提出了测控天线大动态目标快速自适应捕获跟踪技术,解决了对于某些任务弧段,由于中心给定的理论预报可能与实际存在较大误差,或任务实施阶段出现异常情况,造成轨道偏差较大,同时目标动态特性、天线速度加速度高的情况下快速捕获跟踪目标的难题。

关键词：黑障,快速捕获,大动态目标跟踪

参考文献

[1]王德纯,等.精密跟踪测量雷达技术[M].北京:电子工业出版社,2006.

捕获杂交技术 篇6

卫星发射的GPS信号载波频率为1 575.42 MHz,但实际上,卫星的运动会引起载波频率的偏移和C/A码的偏移,也即多普勒频移,从而导致用户接收到的GPS信号中心频率产生偏移。卫星的角速度dg/dt和卫星的速度vs可由卫星轨道的近似半径来计算。

对于地面高速移动的接收设备,要考虑由此带来的多普勒效应。当接收设备高速运动产生一个±5 k Hz的频移时,它的运动速度达到2 078 m/h,这个速度已经超过大多数航空器的速度,因此,在设计接收机时,如果接收机用于低速设备,则认为载波频率的多普勒频移范围为±5 k Hz;若用于高速设备,则假定其多普勒频移范围为±10 k Hz。

由于C/A码频率为1.023 MHz,相对于载波频率来说非常低,故在C/A码上产生的多普勒频移也非常小,其多普勒频移为:

2捕获原理及影响因素

捕获过程就是获得输入信号的C/A码起始点和载波频率的过程。每个卫星信号都具有不同的C/A码和多普勒频率,对于某个特定的卫星信号,捕获过程就是要找到C/A码的起始点,并利用找到的起始点展开C/A码频谱,解扩后输出信号就变成一个连续波,就可以得到其载波频率。捕获系统通常包括相关器、信号检测器和搜索控制逻辑3个部分,这3个部分的不同实现方式就确定了不同的捕获算法。

3相干与非相干捕获技术

3.1相干积分

相干积分即对不同周期的接收C/A码信号和本地C/A码信号的相关值进行对应叠加,以更多地抵消噪声,增强信号,提高信噪比。对信号来说,相干累积意味着信号幅度的成倍增长,信号功率更是呈平方倍数增长;而对零均值的噪声,相干积分则起了类似于平均的作用,噪声功率只是相加关系。构建1 ms接收信号和本地信号的相关结果函数:

对于正常情况下的GPS信号,其信噪比大约是-19 d B,一般认为相干积累后信噪比达到14 d B就可以成功捕获信号。

3.2非相干累积(NCH)

非相干的含义即去除相位信息,仅保留幅度信息,在扩频接收机中,非相干累积法运用非常广泛,它是将N个相干结果的平方进行累积。在相干积累中,利用了积分时间内信号的相关性,信号的能量被累加,而高斯噪声在积分时间内没有相关性,均值为零,所以噪声能量不随积分时间而累加。在非相干积累中,需要将相干积分的I路和Q路输出结果取模的平方,再进行第二次累积,但是平方运算在使信号能量增加的同时,噪声的能量也随之增加了,而且不能通过累加消除,因此,非相干积累对信噪比的提高并不是很显著,若想得到满意的信噪比,需将非相干累积次数设得很高,相应的搜索时间也会很长。

4 CCMDB弱信号捕获

4.1 CCMDB弱信号捕获特性

针对相干与非相干累积中存在的问题,为了更好地捕获弱信号,本文采用多重数据位循环相关(CCMDB)捕获算法。该算法将循环相关、相干积分、非相干累积结合,在每个相干积分间隔中,首先估计出长积分时间内导航数据的最佳组合和最佳导航数据位跳转边缘,消除导航数据位造成的相位反转影响,实现积分时间内的同号相干积分累加和码边缘同步,然后将相干积分合并为长的非相干累加。

4.2 CCMDB算法在捕获性能上的改进

下面对比CCMDB捕获算法与循环相关捕获方法对相同灵敏度信号的捕获结果以及对弱信号的捕获能力,以验证CCMDB捕获算法在捕获性能上的优越性。

-130 d Bm信号的捕获结果对比:输入灵敏度为-130 d Bm的信号,分别采用循环相关、CCMDB捕获算法对信号进行捕获,以15号卫星为例,图1、2所示分别为循环相关和CCMDB算法的捕获结果。

对比图1、2可知,在对相同灵敏度的信号进行捕获时,循环相关捕获结果的码相位偏移量明显大于CCMDB的捕获结果,即信号灵敏度相同的条件下,CCMDB捕获效果优于循环相关算法。

5结语

实验证明,CCMDB算法不仅降低了码相位偏移,而且至少可以捕获到-144 d Bm的弱信号,灵敏度较之循环相关捕获算法亦有了很大的提高。

参考文献

[1]刘福声,罗鹏飞.统计信号处理[M].长沙:国防科技大学出版社,1999.

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[4]孙礼.GPS接收机系统的研究[D].北京:北京航空航天大学,1998.

全球碳捕获与封存技术的法律研究 篇7

2005年, 政府间气候变化专门委员会发布了《二氧化碳捕获与封存》的特别报告, 报告中为碳捕获与封存技术给出一个简明的定义:二氧化碳捕获与封存 (CO2CaptureandStorage, CCS) , 是指二氧化碳从工业或相关能源的源分离出来, 输送到一个封存地点, 并长期与大气隔绝的一个过程。所以, 碳捕获与封存技术, 从技术角度而言, 涉及到三个技术环节, 即碳捕获技术、碳运输技术和碳封存技术。

碳捕获技术, 是将二氧化碳从燃料或其他物质中分离出来。目前, 这一技术又分为燃烧前捕获、燃烧后捕获和富氧捕获三种碳捕获工艺。燃烧前捕获, 是指以煤气化联合循环 (IGCC) 技术为基础, 先将煤炭气化成清洁气体能源, 从而把二氧化碳在燃烧前就分离出来, 不进入燃烧过程。碳封存技术, 可分为两种封存技术。一种是将二氧化碳封存于石油、天然气储层、深咸水层和不可开采的煤层。将二氧化碳注入到800米以下的深层地质中, 之后会产生物理和化学的俘获机理。另一种是海洋封存, 将捕获的二氧化碳直接注入深海 (深度在1000米以上) , 大部分二氧化碳在这里将与大气隔离若干世纪。该技术是:通过管道或船舶将二氧化碳注入海洋的水柱体或海底。被溶解和消散的二氧化碳随后会成为全球碳循环的一部分。

二、全球碳捕获与封存技术的立法现状

欧洲是世界上碳捕获与封存技术投资和发展最为积极的地区, 从2001年起, 瑞典成为欧洲第一个从事碳捕获与封存技术的国家, 瑞典的瀑布能源公司为此已投入7000万欧元, 2008年瀑布能源公司在德国建立了世界上第一家应用碳捕获与封存技术的示范性煤电厂, 成为瑞典和德国在碳捕获与封存技术合作的开端。法国道达尔集团在法国南部建立了碳捕获与封存试验工厂, 是世界上首个包含了二氧化碳捕集、运输和地下封存全过程的碳捕获与封存项目。此外, 意大利、荷兰、西班牙等都已计划建立与碳捕获与封存技术相关的示范工厂。从欧洲各国碳捕获与封存技术开发的时间表来看, 在2015年之前, 欧洲拟建立12个大型的碳捕获与封存示范工程。2008年欧洲委员会颁布了《碳封存指令》草案, 2009年12月, 欧盟正式启动了碳捕获与封存示范项目网络平台, 旨在提供碳捕获与封存技术的信息收集和分享, 进一步加快和推动碳捕获与封存技术的应用。据全球CCS研究所 (GCI) 的报告, 到2010年底, 欧洲已批准建立了21个碳捕获与封存大型综合项目。

尽管美国在国际气候变化谈判中一直裹足不前, 但在碳捕获与封存技术上却行动积极。2002年, 美国能源部在西维吉尼亚新港口美国电力能源公司的山项电厂开展利用地质学方法存储二氧化碳的研究项目。2003年美国能源部提出“未来发电”项目, 旨在利用整体煤气化联合循环并结合碳捕获与封存技术, 2008年能源部突然对该项目进行重组, 强调:鉴于资金有限, 它仅资助这一项目中的碳捕获与封存技术的应用。这表明, 美国在清洁煤技术上的重心转移。2007年, 美国国会就开始起草《2007年国内二氧化碳存储评估法》和《2007年能源部碳捕获与封存研发部署法》。2007年美国正式通过《2007年能源自主和安全法》, 提出加强碳捕获与封存技术的研发, 由美国内陆部负责全国二氧化碳地质封存的国家潜力评估。2008年美国国会又启动了《碳捕获与封存早期部署法》的起草。2009年美国国会通过的《2009年美国复苏及再投资法》中规定向工业碳捕获与封存技术提供研发资金。2009年美国纽黑文市一家火电厂成功地进行了碳捕获与封存项目的试验。值得一提的是, 2010年2月, 美国成立了由14个执行部门和联邦机构组成的“关于碳捕获与封存技术的机构联合专任小组”。这一小组负责制定一份关于美国在未来十年有效部署碳捕获与封存技术的报告。到2010年8月, 美国能源部已批准近40亿美元国家资金用于碳捕获与封存示范项目, 并吸引了超过7亿美元的私人投资。2010年11月, 美国环境保护署 (EPA) 出台了美国安全碳存储技术行动条例, 这一条例的实施, 为美国未来大规模推广碳捕获与封存技术扫清障碍。此外, 据全球CCS研究所2011年发布的报告, 到2010年底, 美国已批准建立31个碳捕获与封存大型综合项目, 成为世界上大型碳捕获与封存技术综合项目批准最多的国家。

日本关于碳捕获与封存技术的研究, 开始于20世纪80年代末。2005年, 经济产业省制定了能源技术战略路线图, 其中在“超长期能源技术展望”中涉及到了碳捕获与封存技术。2006年日本出台了“新国家能源战略”, 提出要重点进行煤炭清洁利用技术和碳储存技术开发。2007年日本内阁会议又通过“能源基本计划”, 指出要加紧开发二氧化碳减排和回收储存技术。2008年, 日本内阁会议又通过了“构建低碳社会行动计划”, 强调碳捕获与封存技术对大幅度减排二氧化碳的作用。2009年日本火力发电厂也开始进行碳捕获与封存技术的实验。其中日本新能源产业综合开发机构 (NEDO) 成为发展碳捕获与封存技术的主要政府机构。但是, 到2010年底之前, 日本尚没有建立起大型的碳捕获与封存综合项目。