捕获再捕获范文

捕获再捕获范文（精选11篇）

捕获再捕获 第1篇

1对象与方法

1.1对象研究对象的人选标准为目前居住在上海, 18周岁及以上男性,既往有过男性和男性间的插入性肛交或口交史。

1.2研究方法

1.2.1方法原理

1.2.1.1乘数法在规定的时期内,目标人群接触机构或单位的全部记录数(r),乘以同时期该人群调查样本中自称接触过这些机构或单位者所占比例的倒数,即乘数(m),从而间接地估计出目标人群的大小(N)。计算公式为:N=r×m。

1.2.1.2捕获-标记-再捕获法[3]假设从一个总数为N的生物群落中随机地捕获1个数量为M的样本,标记后释放到原生物群体中,经过一段时间后再从该生物群体中随机捕获数量为n的第2个样本,获得其中带有标记的个体数量m,如果样本是独立的,则有如下关系:第1次捕获的生物数(M)/特定环境中的某种生物总数(N)×100%= 被标记的生物个数(m)/第2次捕获的生物数(n)×100%

1.2.2数据来源

1.2.2.1现场调查对象招募通过与MSM非政府组织中的志愿者合作,利用分类滚雪球的方法,通过志愿者到他们经常活动的场所(包括酒吧、公园、浴室、会所等)和运用的网络平台(如手机交友软件、QQ、网络聊天室等)中进行现场调查对象的招募。

1.2.2.2乘数法1“r”的获取:MSM手机交友应用软件提供2013年7和8月的平均每周上海用户的访问量。2013年9月在该平台上发布二维码网络问卷,通过调查可获得被调查对象每人每周登录该应用软件的平均次数和被调查对象在MSM中所占比例。将7、8月应用软件平均每周访问量除以7、8月每人每周登录应用软件的次数,可获得7、8月登录应用软件的总人数。此总人数乘以应用软件调查中MSM所占比例即为7、8月问登录应用软件的MSM人数(r)。2“m”的获取: 2013年10月8日—11月20日期间,对通过志愿者招募而来的调查对象开展现场调查,询问他们是否在指定时间内使用登陆MSM手机交友应用软件并参与了调查,统计调查对象使用该应用软件人数,得出这些人占全部调查对象的比例“p”,此比例的倒数即为乘数(m)。

1.2.2.3捕获-标记-再捕获法[3]1第1次捕获及标记:2013年8月27日—2013年9月26日进行,在MSM门户网站主页发布“我在上海,骄傲签到”的广告, 通过网络签到和调查,获得第1次捕获的对象数(M)。 2第2次捕获及识别:2013年10月8—11月20日进行,对志愿者招募而来的调查对象开展现场调查,获得第2次捕获的对象数(n)。通过询问他们是否在指定时间浏览过淡蓝网并回答了问卷或点击了醒目的图标, 统计调查对象中被标记的人数被标记的对象个数(m)。

1.2.3数据分析

1.2.3.1乘数法通过对手机交友应用软件调查收集到的数据进行整理,在剔除不符合研究对象入选标准的数据之后,计算符合研究对象入选标准的MSM数量。现场调查数据通过频数分析,了解MSM中规定时间内登录网站的比例。根据乘数法的计算公式来估计上海市的MSM规模:N=r×m。

1.2.3.2捕获-标记-再捕获法通过对网络签到和调查收集到的数据进行整理,在剔除不符合研究对象入选标准的数据之后,计算符合研究对象入选标准的MSM数量。现场调查数据通过频数分析,了解MSM中规定时间内登录网站的比例。根据捕获-标记-再捕获法的无偏估计公式估计上海市的MSM人群规模:N=[(M+1)(n+1)/ (m+1)]-1,N的95%可信区间:N ±1.96[Var(N) ]1/2,其中Var(N)=[(M+1)(n+1)(M-m)(n-m)]/[(m+1)2(m+2)]。

2结果

2.1乘数法

2.1.1 “r”的获取2013年7和8月两个月,MSM手机交友应用软件A平均每周上海用户的访问量为247 695次。2013年9月1日—30日,网络问卷发布期间,共有4 954人参与了问卷调查,其中有效问卷3 814份(77.0%)。调查对象中符合本研究人选标准的MSM共2 822人,占74.0%(2 822/3 814),每周平均登陆交友应用软件次数为6次。因此,2013年7至8月登陆交友应用软件的用户为30 549人(r=247 695/6×74.0%)。

2.1.2 “m”的获取2013年10月8日—11月20日对符合条件的422名的调查对象开展了现场调查,其中有136人表示在2013年7—8月期间使用过手机交友应用软件A,使用率为32%。因此,乘数为3.13(m=1/(32%))。 2.1.3 MSM基数计算利用乘数法计算公式:N = 30 549×3.13,估算出上海市MSM基数为95 618人。

2.2捕获-标记-再捕获法

2.2.1第1次捕获与标记2013年8月27日—9月26日形成第1次捕获与标记:通过在网站B主页发布签到广告,共收集到签到标记数据2 167条,在剔除不符合研究对象纳入标准的数据,最终得到有效标记数据2 053条。

2.2.2第2次捕获及识别2013年10月8日—11月20日形成第2次捕获及识别:对符合条件的422名调查对象开展了现场调查,422名调查对象中有9人表示在2013年8月27日—9月26日期间,浏览网站B,并参与了网络签到活动。

2.2.3 MSM基数计算利用捕获-标记-再捕获法无偏估计公式: N=[(2 053+1)(422+1)/(9+1)]-1,估算出上海市MSM基数为86 883人(36 260人~137 506人)。

3讨论

乘数法和捕获-标记-再捕获法是在MSM中比较常用的间接估计方法,具有技术原理简单,现场收集资料方法简单、易用,计算结果较为精确,效率较高等优点。乘数法的应用条件包括:1目标人群的定义必须明确并且在与机构或单位接触时能正确识别出;2时间参考期应当明确,两种来源的数据(机构所覆盖的目标人群数与调查样本)应当在同一时间范围内;3机构的服务范围(或接触范围)应当明确,且与目标人群的调查样本(可计算出乘数)所覆盖的范围一致;4利用现有以人群为基础的两个独立的调查样本资料时,两样本间在某种特征上要有交叉,且了解其中任一组人群的大小。捕获-标记-再捕获法的应用条件包括[4]:1研究期间研究人群保持恒定(即人群是封闭的);2标记不应丢失,以保证再捕获与捕获的个体能相配比(即两样本中共同的个体能被鉴别);3所有个体都有同等概率被不同样本所捕获;4两样本是独立的,即第二次每个个体被捕获的计划不受第一次是否被捕获的影响。在上述应用条件完全满足的情况下, 两种方法结果的可信度较高[5,6],尤其适用于接触难度大的高危人群估计[7]。

通过前期研究设计和准备工作,采取以下措施以最大程度满足两种方法的应用条件,确保了基数估计结果的合理性:

乘数法:1本研究的目标人群为长期居住在上海, 既往有过同性性行为的男性。调查时,通过问卷中的问题设置予以甄别。2本研究的实验参考期为2013年7月至2013年8月,共62天,时间参考明确。且目标机构所覆盖的目标人群数与调查样本自称接触过目标机构的人数在同一时间范围内。3本研究的目标机构是一款可以公开免费下载且接受度较高的的MSM手机交友应用软件,其用户基本覆盖了整个上海市所辖区县。现场调查对象从上海市内不同的场所招募而来。因此机构的服务范围与目标人群所覆盖的范围基本一致。4利用现有以人群为基础的两个独立的调查样本资料时,两样本间在某种特征上有交叉,均为上海市的MSM,且了解其中任一组人群的大小。

捕获-标记-再捕获法: 1确保目标人群的恒定,本研究调查对象入选标准为目前长期居住在本市的MSM人群,排除了出差、旅游等原因短暂逗留上海的MSM; 在确定捕获期与捕获间隔期也尽可能避免了MSM大规模的流动。2网络标记图片醒目,内容清晰,以保证再捕获与捕获的个体能相配比。3在实施过程中,为了尽可能让MSM有同等概率被网络调查和现场调查所捕获,首先,在第1次捕获标记期内,网络发布的标记对所有MSM开放,凡是登陆网站的MSM都可以参加网络调查,1个IP地址只能对应一个调查对象,在数据整理分析时,将不满足入选标准的数据予以剔除。在第2次捕获识别期内,现场调查对象的招募是利用分类滚雪球的方法,由MSM志愿者按照入选标准,到他们各自经常进行活动的场所和网络平台中进行现场调查对象的招募,以保证各类场所的MSM均有可能进入到本研究中。4在本次研究实际运用捕获-标记-再捕获法时,第2次捕获与识别的调查对象是由MSM志愿者进入到不同场所进行招募而来的,MSM志愿者进行招募时,不会向MSM讲述关于本次研究的实施计划和方法, MSM也不会知道第1次捕获和标记的网络调查与他们可能参加的调查工作有任何关联,以此来保证第2次每个个体被捕获的计划不受第1次是否被捕获的影响。

本研究采用的捕获-标记-再捕获法的估计所得的上海市MSM规模为86 883人,乘数法估计所得的95 618人,两种方法估计结果相近,但是远低于宁镇等应用乘数法估计出的上海市MSM规模的398 433和370 755人,分析原因有以下几点:1外省市MSM人口较多。上海的MSM中外省市户籍占到75.1%,随着近10年上海经济社会的高度发展,城市规划的状况,如交通、绿化、公共设施、商业化程度、人口密度等因素导致 “点儿”(现代同性恋自发聚集形成的活动场所) 的形成、迁移及消失[8],外省市人口的回流,导致MSM的流出,致使MSM规模的减小。2网络信息技术的发展。有41%的网站都提供同性交友服务,交友网站中登记注册的会员数超百万,网上交友的意义在于改善了过去同性恋者难以找到同伴的困境,可得到较高的回应率[9];有近60%的人借助MSM网站进行社交活动。随着网络信息技术的发展,地域的因素逐渐被淡化,这也直接导致了本市MSM规模较以往减小。3MSM选择的偏好。2007年在运用乘数法估计MSM规模时,同志网站相对较少,调查实施选择了当时全国最大的同志网站,导致r值较大,2013年同志网站和交友软件较以往有大幅增加,MSM选择面更宽,MSM自然分流,致使MSM规模减小。

本次研究有以下几个局限:1样本的代表性。志愿者接触和招募参加手机交友软件调查和现场研究的MSM对象不能代表上海MSM的总体。2调查中可能存在的信息偏倚,比如整个研究数据收集阶段历时近5个月,由于时间跨度较大,可能存在回忆偏倚。3调查问卷中的部分问题涉及个人隐私,造成调查对象的心理顾虑, 导致报告偏倚的发生,对估计结果可能会造成一定影响。 4网络技术的应用:在调查过程中,使用到了网络通信技术,这一定程度上将文化程度较低,年龄较大的MSM排除在调查之外,导致估计结果的低估。5隐性人群未参加本次研究:在与调查对象和MSM志愿者的访谈中获悉,采用上网和到MSM活动聚集地寻找同性性伴的大多数属于MSM中的显性人群或活跃人群,还有另一部分隐性人群因为从不或者很少参与到MSM社交活动,而没有机会参与到本次研究,因此本次研究未能最大限度地覆盖到本市全部的MSM,导致估计结果偏低。

本研究在上海市首次结合乘数法和捕获-标记-再捕获法进行MSM规模估计,两种方法结果接近,互相印证,其结果将更具有可信性。尽管存在一定的局限性,本次研究所得到的上海市MSM规模虽然低于以往的研究,但是考虑到本市MSM人口学特征的变化情况,以及基于本次研究所得到的结果,结合本市MSM中显性人群和隐性人群间的构成比例予以校正,这样能够估计出一个更加接近客观实际的本市MSM规模。

作者声明本文无实际或潜在的利益冲突

参考文献

[1]NCAIDS,NCSTD,China CDC.2013年12月全国艾滋病性病疫情及主要防治工作进展[J].中国艾滋病性病,2014,20(2):75.

[2]宁镇,潘启超,康来仪,等.乘数法估计上海市男男性接触者人群规模[J].中华流行病学杂志,2007,28(9):848-850.

[3]Capture-recapture and multiple-record systems estimation II:Applications in human diseases.International Working Group for Disease Monitoring and Forecasting[J].Am J Epidemiol,1995,142(10):1059-1068.

[4]刘利容,刘民.艾滋病高危人群基数估计方法的研究进展[J].国外医学流行病学传染病学分册,2005,32(6):341-343.

[5]陈琳,冯铁建,谭京广,等.应用捕获再捕获法估计2006年深圳市男性同性恋人群规模[J].热带医学杂志,2008,8(2):175-176.

[6]程峰,王斌,罗雷,等.乘数法在艾滋病高危人群基数估计中的运用[J].中国自然医学杂志,2003,5(3):133-134,136.

[7]严燚,孙华,杨克超,等.某地女性性服务工作者基数估计[J].中国性科学,2007,16(8):39-41.

[8]富晓星,吴振.男同性恋群体的城市空间分布及文化生产:以沈阳为例[J].工程研究-跨学科视野中的工程[J],2010,2(1):38-52.

捕获的近义词 第2篇

拘捕、缉捕、拿获、捕捉、逮捕、搜捕、捉拿

捕捉的反义词:

放生 释放

捕获造句

1、他只身捕获一头狮子。

2、逃出来的老虎被捕获后，大家都松了一口气。

3、狮子把它捕获的动物的尸体用牙齿撕裂。

4、在这种情况下，您可以捕获来自流的资源，将您制订的该资源的版本发布到流中，或者也可以把您的工作与流资源合并起来。

5、在一个简短的页面中，它捕获了引擎的状态。

6、像往常那样，该类的单元测试应该捕获其每个方法的功能。

7、如果在授权和捕获之间有一个长的时间间隙，那是什么呢?

8、例如，一家银行可以捕获其客户的国籍，而另一家银行则不会进行此操作。

9、将您的一台机器设置为“捕获”这样的通信，您就可以使它穿过大多数的防火墙。

10、如果数据访问代码捕获了一个异常，不要忽略它。

11、当从一个状态转换到下一个状态时，框架自动捕获当前状态，包括所有实例变量。

12、在我们的环境中，我们希望所有捕获控制表都存储在单个表空间中，而不是与默认的情况一样位于单独的表空间。

13、通过使用该中介，您可以捕获到消息被其它中介处理程序处理之前与之后的景象。

14、接下来，创建一个脚本来捕获表单变量并在另一个页面中将其打印输出。

15、我们可以确认几乎所有的数据，但只能验证我们先前已经捕获或有权访问的数据。

16、为每个队列管理器创建和分配一个死信队列，并使用它来捕获由于网络或目的地问题而未发送的消息，这是一个很好的实践。

17、我将通过对代码求值来执行动作;如果代码可能失败，那么我将会捕获那个错误。

18、于是，在捕获异常时，确信获取了全部异常且其处理方式是精确的，并使用您所选择的语言中的可用信息合成出有用的输出。

19、就好像科学家们不能复制或捕获一个详尽的想法比如“我要去高空跳伞”而却只通过注视他的思想。

20、不过，目前捕获的信息仅仅提供了系统上下文的静态视图，通过用户、角色、通道和外部系统进行表示。

21、现在的问题是，我只能捕获基类这个异常。

22、未在模型中捕获足够的信息会妨碍适当级别的理解和传达。

23、例如，当抛出(和捕获)您的定制异常时，您可以说导致该异常的原因是一个I/O异常。

24、而且，一次只应该进行一项更改，并且在进行了更改之后，应该尽快地捕获相关的数据并对其进行分析，以确定这项更改究竟带来了什么不同(如果存在的话)。

25、然后，您可以在抽象模型中捕获业务流程、规则和数据。

26、从数据捕获和存储的角度来看，它为您的应用程序实现数据的存储提供了一种简单方法。

27、现在，每当捕获新的鱼种，他们都会拿来给我看，我们会拍照和记录下名称。

28、然而即使在新西兰，这个物种也因受到威胁而难以捕获。

灵魂的捕获者 第3篇

泰瑞·奥尼尔是谁？或许大多数人都不太清楚，可是看看与他合作的一众女星名单，你就知道这是一位大师级的摄影师。法国“性感小猫”Brigitte Bardot，“永远的优雅化身”Audrey Hepburn，意大利的“性感常青树”Sophia Loren均位列其中。更神奇的不是那照片上印刻的名字，而是在他的镜头里，那个时刻所捕获的美丽的魂灵。不论是碧姬·芭铎性感之外的那份率真，还是奥黛丽·赫本天人合一的完美记录，抑或是索菲娅·罗兰那个最真实的时刻，都是值得记忆和称道的拍摄，是泰瑞·奥尼尔让我们这些无缘得见一个时代标志女星们真颜的普罗大众，在霎那间时光倒流。

奥尼尔1938年7月30日生于伦敦罗姆福德，是福特汽车厂一个包工头的儿子。梦想成为一名爵士鼓手的他，在20岁时还只是个拿着相机在希思罗机场的摄影部工作的普通人。一次意外的机会，他拍下了在候机室睡觉的内政大臣Rab Butler——他被包围在一群非洲酋长当中。这张照片吸引了《每日电讯报》当时一名编辑的眼球。“我喜欢你的手法”，这位编辑告诉奥尼尔，并保证每周支付他5镑薪水。这对于泰瑞·奥尼尔来讲，是一个崭新的开始，并且意义非凡！

在伦敦Alon Zakaim艺术画廊，你会在墙上那一排照片中看到正在进行排练的披头士乐队和黑手党朋友走在迈阿密木板路上的辛纳屈、碧姬·芭铎抽着大雪茄、被绑在十字架上的拉奎尔·韦尔奇神情紧张、一只带着祝福的白鸽飞到奥黛丽·赫本的肩头。男性艺术家与女性拍摄对象之间的性别互动在他的摄影作品中表露无遗。奥尼尔爱他照片里的那些尤物，反过来，她们若不是被这个男人本身所吸引，那也必定是被他的镜头所诱惑！我们不禁问道：在拍摄过程中，他是否常常扮演这种魅力独具的角色，将拍摄对象迷惑得神魂颠倒呢？我想泰瑞·奥尼尔肯定是持以否定的态度去面对这个问题，但是我们又不得不八卦的问道，那如何解释他和Jean Shrimpton的关系呢？还有他的前妻Faye？

其实，在奥尼尔心中Jean（Shrimpton）才是英国有史以来最棒的模特，两人感情失败的原因是因为一件乌龙事件，他在以前采访中是这样阐述的：“一天晚上，他在Shrimpton家喝得酩酊大醉。有人跳上了床，于是我就像所有正常男人会做的那样……第二天醒来，发现躺在我身边的居然是Jean最好的朋友。当然，她把前因后果都告诉了Jean，事情就这么玩完了，奥尼尔真不希望以这种方式结束这段关系。”对于他来讲Jean是一个不可思议的女孩。奥尼尔因为和她分手感到很苦恼！而另一段令奥尼尔懊悔不已的往事是1987 年他与Dunaway婚姻的终结。对于这场婚姻的终结，奥尼尔感到苦涩而悔恨。他曾说：“我们有了孩子，但我当时正处在一个不大合适的年龄。”说到这儿，他停顿了一下。“没人这么说过吧。但当你走出家门，孩子们站成一排向你告别……我永远忘不了那一幕。”奥尼尔和他儿子Liam至今关系亲密，如今，31岁的Liam与前模特经理人LaraineAshton一起过着幸福甜蜜的婚姻生活，但这仍无法解除奥尼尔内心的痛苦。“我倾尽所有，真的。能做的什么都做了。”他强调，“但你知道，我生下来就是天主教徒，所以我至今也无法摆脱负罪感。”

奥尼尔本身有一种不事雕琢的魅力，这与他记录式的摄影风格一脉相承, 如果你认为泰瑞·奥尼尔只为女星们拍照，那就错了。在奥尼尔的记忆中，为音乐人Frank Sinatra拍摄的经历最让他难忘，因为和这位曾斩获爵士《Down Beat》杂志所颁发24座奖座以及9座葛莱美的传奇人物，摄影师必须是最棒的，这次合作对奥尼尔本人而言，也是对他摄影师生涯最大的肯定。

其实在我们生活中，执着的摄影师们总是在用他们的镜头和心灵，记录着我们生活中一幕幕感人的故事和一个个稍纵即逝的精彩瞬间，奥尼尔亦是如此。在奥尼尔的色彩世界中，总有那一抹纯真，自然，不矫揉造作流露其外，让人惊艳又不失本真！如今的奥尼尔，除了给“朋友们”拍照之外，不再从事任何其他工作。作为在1960年代与David Bailey、TerenceDonovan和Brian Duffy齐名的大腕，这位73岁的老人什么呼风唤雨的名人都拍过，其中包括伊丽莎白·泰勒、玛丽莲·梦露和奥黛丽·赫本，还有披头士乐队、弗兰克·辛纳屈以及纳尔逊·曼德拉。再看看他令人过目难忘的罗曼史：Jean Shrimpton、Vera Day、Faye Dunaway，个个都是流行文化史上的大美人。对此你无法因奥尼尔兴致索然而责怪他。他的解释是“我对当代人毫无兴趣”，他笑着说。连首相和副总理的拍摄邀请，都被这双易怒的手推了回去。因为在奥尼尔眼里, 当时的时代精神比起今天来有个关键性的区别。“人们想看到年轻力量的成功。我们齐心协力反抗现有的行为方式，这其中包括社会名流，以及像我这样的小混混——最终，我们获得了发言权。这些可不是三言两语能概括的。”无论是令他理想幻灭的英国，还是叫他不感兴趣的当代文化，抑或是六年前他战胜的肠癌——总之什么都一言难尽！

奥尼尔是一位职业摄像师，拥有了自我实现感，他的照片进入了另一个世界，而这个世界只有通过他的眼睛，他的心，他的镜头才能发现，这是别人做不到的，但同时，他记录的这个美好世界，却打动了所有人。

美，是脱离无谓的振奋美，是毁灭平庸的高尚美，是穿透复杂的简单美，是演绎丰富的纯凈美。一颗沙里，看出一个世界；一朵花里，寻出一座天堂，把无限放在奥尼尔的手上，永恒便在一剎那间收藏。

捕获光能的动物 第4篇

最近, 生物学家们发现了一种能进行光合作用的脊椎动物, 它名叫斑点钝口螈。生活在加拿大东南部和美国东部的斑点钝口螈其实是蝾螈的一种, 斑点钝口螈和青蛙一样, 都是两栖动物, 但是斑点钝口螈体形和蜥蜴相似, 并长有尾巴。

在斑点钝口螈的体内, 科学家们发现了用于进行光合作用的叶绿体, 而这些叶绿体正属于一种藻类。非常有意思的是, 其实科学家在很多年前就对斑点钝口螈非常熟悉, 而且还知道, 它们和这种绿藻有着共生关系。

斑点钝口螈栖息在淡水和沼泽地区, 靠皮肤来吸收水分, 因此需要潮湿的生活环境, 研究发育生物学的科学家经常用斑点钝口螈来进行相关的科学实验。科学家一直以为它们只是简单的、外在的共生关系, 也就是说, 两者只是平等地相互交换产物而已:绿藻进行光合作用, 呼出氧气, 然后被斑点钝口螈利用, 仅此而已。但事实证明, 科学家们此前的研究不够深入、细致。加拿大的研究人员发现, 两者并非简单的外在关系, 事实是:绿藻已经进入了斑点钝口螈体内。也就是说, 神奇的斑点钝口螈具有了其他动物们所羡慕的强大功能:它们不需要吃东西了!当它们感觉到饥饿后, 就赶快找到一个有光线的地方;然后, 体内的藻类细胞马上就可以吸收光能, 转变成化学能。这样只需一会儿, 就足以“饱餐”了一顿。

提起叶绿体, 人们常常会把它和植物细胞联系在一起, 好像历来它就是植物细胞的一部分。上世纪60年代后期, 有几项突破性研究证明:早期的叶绿体是一种蓝藻, 由于偶然的机会进入了原始细胞。经过漫长的适应和演变之后, 才形成了今天这副模样。这方面的证据颇为丰富, 其中最主要的一点就是人们发现:叶绿体有一套独立的遗传系统, 它和蓝藻中的DNA系统很相似, 而和植物细胞核中的遗传系统则相去甚远。大概正是有了这种不平凡的来历, 所以直到今天, 叶绿体还保留着一定的独立性。叶绿体在一些动物的细胞质中, 完全有可能无限期地存活下去。想象一下, 假如我们能像植物一样, 喝一口水, 吸一口气, 再晒晒太阳, 肚子就不会再唱空城计了。

没阳光死路一条

斑点钝口螈这一壮举对于人类以及大多数动物来说纯属异想天开, 不过一种了不起的绿叶海蛞蝓也能像斑点钝口螈一样进行光合作用。

绿叶海蛞蝓是一种软体动物, 分布于从加拿大到佛罗里达的沿海海域。绿叶海蛞蝓体型娇小, 成年个体体长1~3厘米, 没有贝壳, 看上去活像一片叶子, 翡翠般鲜绿, 与藏身处的海藻天衣无缝地打成一片。它的这种美丽色泽在动物界并不多见, 这其实要归功于它身体内部大量的叶绿体——对, 就是那些通常只有植物才拥有的充满叶绿素的光合作用工厂。

不过, 刚出生的绿叶海蛞蝓呈棕色, 半透明, 身上缀有红色斑点。在成长过程中, 它们贪食藻类, 身体的颜色逐渐变为浓绿, 并保持终生。与此同时, 出现了另一种更为奇特的现象:饱餐一顿后, 它们可以接连几个礼拜甚至几个月不再进食!原来, 这种绿叶海蛞蝓不但能够把吃下的绿藻中所含的叶绿体贮存下来, 还对其加以利用, 使之成为持久的食物来源, 它可不是在为应付食物匮乏期而储备口粮。事实上, 这些叶绿体即便在其机体内也能进行光合作用, 绿叶海蛞蝓正是利用了这一特质。

这个过程看上去并不复杂, 可是科学家们始终困惑不解。叶绿体是一种非常脆弱的细胞器。当人吞下蔬菜后, 体内消化道的酶会把蔬菜的细胞分解, 这种作用使叶绿体无法以任何形式存留。所以, 我们可以无所顾忌地吃下蔬菜沙拉或海带什么的, 不必担心自己会进行光合作用。那么这些绿藻中的叶绿体如何抵御绿叶海蛞蝓的消化液呢?直到今天这仍是一个谜团。

有一点可以说明, 绿叶海蛞蝓具有一种保存并不损害这种细胞器的非凡才能。在消化吸收过程中存活下来的叶绿体不断在绿叶海蛞蝓分枝茂密的肠道内累积, 并四处移动, 直到它的表皮之下。这些叶绿体采集光线, 生成碳水化合物。绿叶海蛞蝓吸收了这些物质, 就再也不用四处觅食啦!它只需留意体内微型光合作用工厂的生产, 为它们提供充足的阳光即可。

况且, 绿叶海蛞蝓的身体也显然适应了这种转变。两片形如翅膀的伪足将身体拉宽。当伪足折起来时, 它看上去就像只绿色的鼻涕虫, 体态修长, 顶端两只触角;而当“两翼”像太阳能电池板一样展开时, 它的身体便与一片绿叶无异, 背上的血管就是它的叶脉!由于自己有能力制造有机物的缘故, 所以绿叶海蛞蝓在光照下, 即使长时间不吃不喝也毫发无损。但是, 如果不能见到阳光的话, 它们只能无奈地枯萎、变黄, 最后死亡。

吸收阳光玩倒立

车轮水母也叫倒立水母, 之所以会得这个名字, 是因为它与其他水母不同, 总喜欢圆盘在下, 触手向上, 倒着游。它们通常分布于西太平洋海域。在太平洋科罗岛著名的水母湖, 每到中午时分, 就能见到水面上浮起密密麻麻的车轮水母, 一闪一闪地泛着金光, 耀眼而壮观, 那是它们正在畅快淋漓地进行日光浴。

车轮水母呈圆盘状, 伞部直径可以达到一个盘子那么大。它的水母翼上有车轮状的图案, 口腕上有8只触手, 像蕾丝花边一样散开。它的体内寄居着一种单细胞虫黄藻。更加令人啧啧称奇的是, 车轮水母体内的单细胞虫黄藻居然能通过母亲传递给子女, 让下一代自然地具有了进行光合作用的能力, 这种特性完全像植物一样。

捕获商机乘“市”出击 第5篇

华夏证券公司宏观研究部诸建芳对《中国经济周刊》说：“这次宏观调控实际上是一次清理市场环境、提高行业门槛的机会。短期内虽然存在投资风险，但长期来看，对资金雄厚、技术先进的外资来说，是一次难得的投资机会。”

投资长三角的十大水泥供应商之一的嘉新水泥执行董事兼行政总裁张刚纶表示，宏观调控并不影响其企业做大做强。他认为，这次对水泥行业的调整主要是针对那些盲目投资、重复或违规建设的厂商，相信调控有助于汰弱留强，加快行业整顿。

不少在内地的港资企业更是表示支持有秩序的宏观调控措施，因为这样“会有更好的营商环境”，令他们“更能筹划业务发展”——不仅能按照计划顺利购入原材料，而且能卸去原材料涨价的负担，提高边际利润。

内地需求不减

诸建芳说，由于中国正处于重化工工业时代，房地产、汽车等对经济的拉动作用大，消费增长的潜力非常大。长期以来，中国的投资增长过快，而消费增长相对缓慢，因此，此次调控的目的就是减缓投资增长。短期来看，由于市场需求减少，可能会带来投资经营风险，但长期来看，对促进投资环境改善、削减增长泡沫，保持中国经济的持续健康发展是利好。对中国有战略投资眼光的投资者不会因为调控而减缓在中国的投资，而那些投机者却会主动却步。

诸建芳用了一句行话来说明目前的投资机会：“现在正是低价进仓，整合市场资源的有利时机。”

诚如所言，中国现在的宏观调控政策更多地放在了通过金融手段控制资金供给上。这对外资起不到什么作用。恰恰相反，这是他们的一次机会。在总需求不变的情况下，总供给方面，此消彼必涨，给了外资乘虚而入的机会。

日本原材料厂商加快了投资中国的步伐。有消息报道，日本13家大型钢铁、化学、纤维、纸浆等厂商决定，2005年之后将在中国投资5000亿日元，为历年的最高水平。日商表示，增资的原因是就中长期而言，中国的原材料需求将持续增加。

据悉，这13家公司中，投资额在40亿日元以上的有16个，投资总额达5547亿日元，投资对象不仅是纤维原料等泛用品，也包括车用钢板等领域。向来没有大规模进军海外的纸业公司如王子制纸，也将大手笔投资2000亿日元。

国家发展和改革委员会投资研究所所长张汉亚的看法是，由于房地产本身的需求旺盛，并不会减缓其增长步伐。

5月初，全球排名前5名的欧洲最大金融机构之一——荷兰国际集团(ING)在上海宣布，ING刚刚完成一项亚洲房地产基金收购项目，并将把该基金投放于中国市场。在此之前，ING在中国的房地产投资额为3亿美元。新的基金投放中国市场后，使得ING在中国的房地产投资总额瞬间翻了一倍，达6亿美元。

ING全球执行董事、亚太区主席金文洛(Rinnooy Kan)在接受媒体采访时表示，ING已经和上海复地集团签约，共同投资兴建ING在上海的第一个商品房住宅项目，如果这个楼盘开发成功，ING肯定将追加在上海的房地产开发投入。

ING目前除和复地集团共建位于松江的复地香堤苑外，在上海的项目还包括上海网球俱乐部二期。据金文洛介绍，该俱乐部一期已有不错收益。

“我们非常清楚，中国政府已经将房地产列入投资过热行业，但这并不影响ING继续追加它在中国房地产业的投资，政府目前只是提出了行业警示，而且也并非所有内地城市的房地产业都出现过热。”

金文洛的判断具有一定的代表性，这也可以解释为什么众多外资巨头会在宏观调控声声紧的环境下仍然钟情于中国的房地产。

一些其他外资公司在印证着金文洛的思路。“五·一”节前夕，总部在新加坡的东南亚最大房地产开发商凯德置地(Capital Land)也宣布，在北京成立凯德全资子公司，未来三年到五年内，将凯德的在华投资翻一番，达12亿美元。凯德置地已经在近期达成一项6000万美元的中国房地产投资基金交易，公司还在尝试，看近期能否将一个更大的基金项目投入市场。

凯德方面的表态也很耐人寻味，他们说，中国政府对房地产业开展宏观调控目的在于打压投机，限制价格的飞速上涨。而他们认为，中国内地对住房的市场自然需求仍未得到满足。

地产外商以合作的方式进入

在分析外商投资房地产的路径时，建设部政策研究中心副主任王珏林说：“在外资进入以前，中国的房地产商已经完成了一手土地的瓜分，这些土地的价值被远远低估了。外资现在想进入，就要从其他地产商那里买地，或者合作开发。内地一些地产商的资金也很雄厚，外资的资金优势无法显现出来。他们想在中国独立运作楼盘毫无优势可言。所以已经进入内地房地产市场的外资，大多是采取稳妥的合作开发的方式。荷兰ING即是一个典型案例。”

王珏林分析说，相对于汽车行业外资占据半壁江山，房地产行业内的外资在近几年内几乎不会有什么话语权。所以中国政府及专家学者并不担心“狼”来了，他们所看到的是体形庞大但是性格温和的“骆驼”。

另外一头值得注意的“骆驼”是总部设在美国休斯敦的汉斯地产。从1996年在中国设办事处以来，汉斯的步调异常谨慎。到目前为止，汉斯在北京市场上投资的项目包括万国公寓(共174套住宅)、盛世大厦(2.5万平方米)，以及公园大道。三者分别是外租公寓、写字楼及高档住宅，其中公园大道现在还在建设中。

中国的外租公寓、写字楼与住宅存在着很大的不同。在北京投资的外资公司项目大多限于前两者，对于后者，真正敢“涉水”的并不多。汉斯是一家保守的公司，投资取向以安全为首要标准。汉斯地产的高级副总裁莫瑞森对于为什么选择此时进入北京的住宅市场有着自己的见解。

莫瑞森说：“北京的高档住宅价格与美国一些城市相比已经相差无几，但这里的购房者得到的产品品质却连美国现行的中高档住宅一半都没有。你没有看到中国的中产阶层在迅速地成长吗？他们是一批有国际眼光的人，中国也在迅速融入国际社会，因此中国需要国际化标准和品质的住宅。这种需求和变化就跟中国的轿车市场一样，经过多年蕴积之后，会突然性地爆发出来。”

钢铁外商趁势扩张

同样由需求主导外资不断进入的还有钢铁行业，而钢铁行业也同样属于宏观调控的重点对象。

4月22日，全球最大的彩涂钢板生产企业之一——澳大利亚博思格钢铁落户苏州工业园，总投资2.8亿澳元(约合人民币18亿元)建立一条金属镀层与彩涂钢板生产线，预计2006年完工。这是该公司上市以来在亚洲地区最大的一项投资。

除了直接投资建厂，钢铁巨头还在向产业链上下游延伸。同一天，全球铁矿石巨头哈默斯利公司已与上海宝钢集团公司签订一项为期10年的协议，将每年向宝钢供应最多为700万吨的铁矿石。

世界一流的电炉炼钢设备制造商——意大利得兴公司副总裁蒂·卡佩尼亚前不久在韶钢参加电弧炉国际学术研讨会时透露，该公司在亚洲的制造基地选定天津塘沽，目前正与天津有关部门进行前期工作的洽谈，计划在3个月内成立合资公司，2005年春天国际一流水平的炼钢电炉将在中国制造。

另外，外资钢铁巨头新日铁、阿塞洛、帝森克虏伯等也纷纷与中国本土钢铁企业合资开拓市场。

钢铁行业的过热程度比房地产有过之而无不及，国家同样要对之降温。但是中国目前对钢铁业的投资禁令，针对的是中低端的钢板生产厂家，镀面钢卷和彩涂钢卷等外资公司集中生产的产品却是内地最紧缺的产品。难怪这些外资巨头们对于中国政府的禁令置若罔闻。

外资银行捕获商机

当内地卡住投资的“水喉”时，正是外资银行“趁虚而入”的时机。香港汇丰银行工商业务环球联席主管梁高美懿对媒体表示，内地银行收缩银根之际，正是汇丰开辟内地客源的好时机。

她认为，汇丰目前选择的重点策略是为内地企业贴身订做应收账融资方案。汇丰银行在内地的9家分行中，7家于上月底获准向当地企业提供人民币业务。

作为内地宏观调控的一部分，中国人民银行多次调高了内地商业银行存款储蓄准备金，收缩银行信贷能力，而外资银行可经营人民币贷款业务范围的扩大，则变相为外资银行开拓内地贷款业务提供了机会。

曾有经济专家表示，内地的宏观调控对香港经济的负面影响不大。相反，一旦内地有效抑制一些行业的过热，成功实现“软着陆”，对于香港来说则是一个中长期的利好消息。

另一方面，内地宏观调控也给香港增加了投资机会。香港基强联行投资顾问董事总经理陈基强表示，眼下对海外基金来说正是“及时雨”。他透露，现在平均每月至少有20至30个海外基金到上海寻找投资机会。未来两三年，来自外资基金的投资金额或许会达到150亿美元。

地方对外资青睐有加

有专家指出，对地方政府来说，招商依然是个硬任务。所以，即使在严控的行业里，内外资的待遇也截然不同。

4月22日，在苏州市，由澳大利亚钢铁工业企业博思格公司投资2.8亿澳元(约17亿人民币)的钢铁公司举行了热闹的奠基仪式。

博思格钢铁(苏州)有限公司的总裁毛思民(MJMOSS)对中国《新闻周刊》说：“一切顺利得出乎预料，不到一个月我们就拿到了营业执照。”

“按照国家规定，5000万以下的项目归地方批，5000到两亿的项目由国家发改委批，两亿元以上的项目报国务院批。整个程序比较繁琐。”张汉亚说。但博思格公司在苏州工业园区显然没有遇到这样的难题。

同一产业、同一时间、同一省份，在距离苏州仅105公里的常州，毛思民的“顺利”，可能会让当地一位身陷囹圄的民营钢厂老板感到嫉妒。他就是最近闹得沸沸扬扬的江苏“铁本案”的主角戴国芳。铁本公司成了国家抑制钢铁过热的反面典型，有人甚至称它为“铁本逆流”。

随着苏州钢铁厂的建成，博思格公司完成了在中国从上游到下游整条产业链的布局。从去年4月开始，毛思民就在中国忙碌地奔波着，他先后考察了天津、成都等9个主要的开发区，这些地区大都非常欢迎博思格的钢铁项目投资。

安邦集团副总裁贺军认为，这一轮宏观调控的本意，是抑制投资过热。但是由于重点调控行业的特点，规模较小的民营企业将受到更大的杀伤，而规模较大的国企和外资企业则会从中得益。这种差别化的结果是，部分国企的垄断性将得以强化，外资在中国的扩张进一步加大。

能捕获细菌声音的“微耳” 第6篇

英国格拉斯哥大学、牛津大学和英国国家医学研究所三家研究机构共同开发一种“微耳”, 它是借助于光镊原理的激光技术用来随时监听细胞的活动情况、监听药物对微生物群的作用等。“微耳”尤如灵敏度极高的微型麦克风, 可以窥探到小至细菌或细胞运动的声音。“微耳”和光镊一样都采用了激光技术。所不同的是, 光镊通过一束激光形成的三维势阱俘获、控制微小粒子;“微耳”则通过多束激光在目标物上形成环状来捕获目标物的振动, 从而获得声音。

目前研究人员已经用“微耳”听到了液体中粒子进行布朗运动 (悬浮在气体或液体中的微粒作永不停止的、无秩序的运动) 的声音, 他们还计划用“微耳”听细菌运动时其鞭毛 (细菌体上一种细长并呈波状弯曲的丝状物, 是细菌的运动器官, 也是鉴别细菌种类的一个主要标志物, 被喻为细菌的发动机) 所发出的声音。为了使这一过程进行得更加顺利, 科学家必须对细菌进行基因编程以让其能够更好地附着在珠子上, 这也意味着科学家可以采用这种方法来更好地理解经基因改造过的细菌。如让百分之一头发丝大小的微小带电珠子环绕大肠杆菌等微生物, 每束激光捕获一个带电珠子, 微生物的运动引发的任何声音都能够被晃动的珠子所感受, 用一个高速照相机来记录珠环的运动, 可确定运动源于何处。

“微耳”可应用于医疗领域, 借助“微耳”听取药物影响微生物的过程, 就如同修理工通过引擎声辨别出汽车故障一般。研究人员希望能通过“微耳”听到引起人类昏睡病的锥虫的声音, 以期通过研究这些血液寄生虫的运动方式研制出治疗该病的新药。

网络数据包捕获技术研究 第7篇

计算机网络在传输数据时, 为了保证所有共享网络资源的计算机都能公平、迅速地使用网络, 通常把数据分割成若干小块作为传输单位进行发送, 这样的传输单位我们通常称之为包, 也叫“数据包”。目前有两种方法可以从网络中捕获数据包, 一种是采用专用硬件, 另一种是利用普通计算机与网络连接的通用硬件-网络适配器, 即网卡, 由软件来完成数据包的捕获。虽然由软件来捕获数据包的方法在性能上比不上专用硬件, 但其实现成本相对更低, 且易于修改和更新。基于以上原因, 采用软件的捕获方法得到了广泛的使用和认同。

从网络捕获数据包是所有网络安全产品实现中非常重要的一环, 它是安全产品其它功能的基础, 而实现网络捕包的一个最重要的条件就是要能够接收网络上所有的数据包。要满足此条件就必须了解数据包在网络上的传输方式。计算机网络从传输方式的角度分为两类:采用点到点连接的网络和采用广播方式的网络。广域网中一般采用点到点连接方式, 而几乎所有的局域网都以广播方式作为通信的基础, 网上的站点共享信道, 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 以太网捕获数据包的实现原理

在以太网上通讯的每张网卡上都拥有一个全球唯一的物理地址, 也叫MAC地址。该地址是一个48比特的二进制数。在以太网卡中内建有一个数据包过滤器。该数据包过滤器的作用是保留以本身网卡的MAC地址为通讯目的的数据包和广播数据包, 丢弃所有其它无关的数据包, 以免CPU对无关的数据报作无谓的处理。这是以太网卡在一般情况下的工作方式。因此在正常情况下, 一个合法的网络接口应该只响应这样的两种数据包 (帧) :

(1) 帧的目标地址具有和本地网络接口相匹配的硬件地址。

(2) 帧的目标地址是“广播地址” (代表所有的接口地址) , 格式为“FF-FF-FF-FF-FF-FF”。

在接收到上面两种情况的数据帧时, 网卡通过CPU产生中断, 操作系统进行中断处理后将帧中包含的数据传送给上层系统进行进一步处理。在其他情况下数据帧将被丢弃而不作处理。

要想捕获到流经网卡的不属于本主机的数据, 必须绕过系统正常工作的处理机制, 直接访问网络底层。我们可以把网卡的状态设为“混杂” (promiscuous) 模式, 当网卡工作在这种“混杂”模式时, 该网卡就具备了“广播地址”, 它对所接收到的每一个帧都产生一个硬件中断以提醒操作系统处理流经该网卡上的每一个报文包。操作系统通过直接访问链路层, 截获相关数据, 由应用程序而非上层协议 (如IP层、TCP层) 对数据过滤处理, 这样就可以捕获到流经网卡的所有数据。

3 共享和交换以太网下的捕包

首先从TCP/IP模型的角度来看数据包在局域网内发送的过程:当数据由应用层自上而下地传递时, 在网络层形成IP数据报, 再向下到达数据链路层, 由数据链路层将IP数据报分割为数据帧, 增加以太网包头, 再向下一层发送。需要说明的是, 以太网的包头中包含着本机和目标设备的MAC地址, 也就是说, 数据链路层的数据帧发送时, 是依靠48bits的以太网地址而非IP地址来确认的, 以太网的网卡设备驱动程序不会关心IP数据报中的目的IP地址, 它所需要的仅仅是MAC地址。

3.1 在共享以太网中捕包

共享式以太网的典型代表是使用10Base-5的总线型网络和以集线器 (HUB) 为核心的星型网络。集线器工作在物理层。在使用集线器的以太网中, 集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上, 这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中。从本质上讲, 以集线器为核心的以太网同原先的总线型以太网无根本区别, 集线器并不处理或检查其上的通信量, 仅通过将一个端口接收的信号重复分发给其他端口来扩展物理介质。所有连接到集线器的设备共享同一介质, 其结果是它们也共享同一冲突域、广播和带宽。因此集线器和它所连接的设备组成了一个单一的冲突域。如果一个节点发出一个广播信息, 集线器会将这个广播传播给所有同它相连的所有节点, 因此它也是一个单一的广播域。

当局域网内的主机通过HUB连接时, HUB的作用就是局域网上面的一个共享的广播媒体, 所有通过局域网发送的数据首先被送到HUB, 然后HUB将接收到的所有数据向它的每个端口转发。因此我们只要将某台主机的网卡设置为混杂模式, 就可以接收到局域网内所有主机间的数据流量。

3.2 在交换以太网中捕包

在交换式以太网中, 交换机根据收到数据帧中的源MAC地址建立该地址同交换机端口的映射, 并将其写入MAC地址表中。当有数据包发送到交换机时, 交换机会将数据包中的目的MAC地址与自己维护的MAC地址-端口映射表中的数据进行对照, 然后将数据包发送到对应的端口上。对交换机而言, 仅有两种情况会发送广播, 一是数据包的目的MAC地址不在交换机维护的数据库中, 此时数据包向所有端口转发, 这一过程称之为泛洪 (flood) ;二是数据包本身就是广播包。

不同于工作在物理层的集线器, 交换机是工作在数据链路层的。由于端口间的传递的数据帧彼此屏蔽, 因此节点就不担心自己发送的帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧产生冲突。交换机将冲突隔绝在每一个端口 (每个端口都是一个冲突域) , 避免了冲突的扩散。因此, 基于交换机以太网建立的局域网并不是真正的广播媒体, 交换机限制了被动监听工具所能截获的数据。因此, 要捕获数据包就必须将捕包系统运行在网关或路由器上, 如果想在网段的任意一台主机上实现捕包功能, 就需要采取其它的方法:

(1) 端口镜像。当路由器或交换机具备端口镜像功能时, 我们可以通过镜像端口完成抓包工作。路由器或交换机的端口镜像功能, 是指可以将一个端口的流量自动复制到另一端口, 供网络管理员在判断网络问题时对端口流量和内容进行实时分析。通过交换机的镜像端口, 这些流量就可以被一个特殊的设备监控, 对发现和排除故障有很大的帮助。

(2) MAC洪泛法。通过在局域网上发送大量随机的MAC地址, 以造成交换机的内存耗尽, 当内存耗尽时, 一些交换机便开始向所有连在它上面的链路发送数据。不过这种方法对网络会造成很大的堵塞, 造成网络性能下降。

(3) ARP欺骗。ARP协议的作用是将IP地址映射到MAC地址, 攻击者通过向目标主机发送伪造的ARP应答包, 骗取目标系统更新自身的ARP缓存表, 将目标系统的网关的MAC地址修改为监听者的主机MAC地址, 使数据包都经由监听者的主机, 同时监听者向网关发送伪造的ARP应答包, 欺骗网关更新自己的ARP缓存表, 是网关发给目标主机的数据也都流经监听者的主机, 这样就实现了交换环境下的网络监听。值得一提的是, 黑客经常会以此方法进行攻击和窃取数据。

4 总结

不同的操作系统实现的底层包捕获机制可能是不一样的, 但从形式上看大同小异。数据包常规的传输路径依次为网卡、设备驱动层、数据链路层、网络层、传输层、最后到达应用程序。而包捕获机制是在数据链路层增加一个旁路处理, 对发送和接收到的数据包做过滤、缓冲等相关处理, 最后直接传递到应用程序。值得注意的是, 包捕获机制并不影响操作系统对数据包的网络栈处理。对用户程序而言, 包捕获机制提供了一个统一的接口, 使用户程序只需要简单的调用若干函数就能获得所期望的数据包。这样一来, 针对特定操作系统的捕获机制对用户透明, 使用户程序有比较好的可移植性。包过滤机制是对所捕获到的数据包根据用户的要求进行筛选, 最终只把满足过滤条件的数据包传递给用户程序。

摘要：分析了数据包捕获概念和基本原理, 以及在共享和交换网络下捕获数据包的实现方法;重点介绍了常见的包捕获机制。

关键词：数据包,捕获,以太网

参考文献

[1]王电.包捕获型网络计费系统[J].杭州电子科技大学学报, 2005, (06) :60-64.

[2]赵树升, 范刚龙, 张焕剑.一种Windows网络嗅探器的检测原理与实现[J].郑州大学学报 (理学版) , 2005, (03) .

AltBOC信号捕获技术研究 第8篇

Galileo计划是欧洲独立开发的全球多模式卫星导航定位系统,其提供高精度高稳定性的导航定位服务。在Galileo的频段中,E5频段是一个重要的信号频段,涵盖了开放服务、商业服务和生命安全服务等多项导航定位业务。这种新型的导航信号采用了交替二进制偏移载波(Alternate Binary Offset Carrier,AltBOC)调制技术,使该频段可以独立地传输四路导航信号,充分利用了频谱资源,并且具有良好的伪码跟踪精度和抗多径能力,因此研究该种信号的接收技术,尤其是捕获技术具有重要意义。

AltBOC信号包含四路独立的导航信号,分别占据信号总功率的25%,它们通过调制不同的伪码和采用正交的载波实现独立传输。传统的捕获技术是对其中的一路信号进行捕获,但这意味着将有75%的信号能量被浪费,影响了信号的捕获性能。

因此本文在介绍单边带捕获的基础上,分别研究了双边带非相干和双边带相干联合捕获技术,给出了捕获的原理结构图和检测概率的理论分析,并通过仿真验证了其性能。

1 AltBOC信号模型

1.1 AltBOC信号调制

Galileo E5频段采用的是AltBOC(15,10)信号,中心频率为1 191.795 MHz,伪码速率为10.23 MHz,副载波速率为15.345 MHz。该信号可以分为E5a和E5b两个边带,中心频率分别为1 176.45 MHz和1 207.14 MHz,每个边带又分为带有导航电文的数据通道和不带导航电文的导频通道。因此E5信号可以分为四个不同的信道,即E5aD,E5aP,E5bD,E5bP。E5信号的频谱分布如图1所示[1]。

AltBOC信号可以采用图2的方式生成,其中,dE5aD表示E5a数据通道的导航信息;dE5bP表示E5b数据通道的导航信息;cE5aD表示E5a数据通道扩频码;cE5aD表示E5a导频通道的扩频码;cE5bD表示E5b数据通道扩频码;cE5bP表示E5b导频通道扩频码,扩频码是调制了次级码,次级码是固定的码序列。

AltBOC信号采用了复合的副载波进行调制,生成的基带信号可以表示为:

$\begin{array}{l}S{}_{\text{E}5}(t)=\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[(e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}+\text{j}e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})(sc{}_{\text{a}\text{s}}(t)-\text{j}*sc{}_{\text{a}\text{s}}(t-\frac{{\rm T}{}_{\text{s}\text{c}}}{4}))\right]+\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[(e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}+\text{j}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}})(sc{}_{\text{a}\text{s}}(t)+\text{j}*sc{}_{\text{a}\text{s}}(t-\frac{{\rm T}{}_{\text{s}\text{c}}}{4}))\right]+\\ \frac{1}{2\sqrt{2}}\left[(\overline{e}{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}+\text{j}\overline{e}{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})(sc{}_{\text{a}\text{p}}(t)-\text{j}*sc{}_{\text{a}\text{p}}(t-\frac{{\rm T}{}_{\text{s}\text{c}}}{4}))\right]+\frac{1}{2\sqrt{2}}\left[(\overline{e}{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}+\text{j}\overline{e}{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}})(sc{}_{\text{a}\text{p}}(t)+\text{j}*sc{}_{\text{a}\text{p}}(t-\frac{{\rm T}{}_{\text{s}\text{c}}}{4}))\right](1)\end{array}$

其中式(1)的前两项是导航定位所需要的信号,占信号功率的85%,后两项是为了保证信号的恒包络特性而加入的互调分量,占信号功率的15%,且有:

$\begin{array}{l}e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}=c{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}d{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}},e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}=c{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}},e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}=c{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}d{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}},e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}=c{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}},\\ \overline{e}{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}=e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}},\overline{e}{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}=e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}},\\ \overline{e}{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}=e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}},\overline{e}{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}=e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}(2)\end{array}$

scas(t)和scap(t)是AltBOC信号的两种副载波,其表达式为[2]:

$\begin{array}{l}sc{}_{\text{a}\text{s}}(t)=\sqrt{2}/4\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t-\text{π}/4))+1/2\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t))+\sqrt{2}/4\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t+\text{π}/4))\\ sc{}_{\text{a}\text{p}}(t)=-\sqrt{2}/4\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t-\text{π}/4))+1/2\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t))-\sqrt{2}/4\text{s}\text{i}\text{g}\text{n}(\cos (\omega {}_{\text{s}\text{c}}t+\text{π}/4))(3)\end{array}$

式中:sign(x)为符号函数;ωsc=2πfsc;fsc=1/Tsc=15.345 MHz是副载波速率。

1.2 AltBOC信号接收信号模型

由于复合了四路导航信号,并采用了复数副载波和加入了互调分量,AltBOC信号极其复杂。若按照式(1)来产生本地复制信号用于信号捕获,不但复杂而且由于自相关函数边锋的存在,捕获具有一定的模糊性。因此从接收机设计的角度可以对AltBOC信号进行一定的等效,从而使这种复杂的信号的接收更易于实现。

AltBOC信号可以看作四路单独的BPSK(10)信号的复合,因此它的一种等效模型为[3]:

$\begin{array}{l}s(t)=\sqrt{\alpha C/2}[e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}(t-\tau {}_i)\cos (2\text{π}(f{}_{\text{E}5}-f{}_{\text{s}\text{c}})(t-\tau {}_i)+\theta {}_i)-e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}(t-\tau {}_i)\sin (2\text{π}(f{}_{\text{E}5}-f{}_{\text{s}\text{c}})(t-\tau {}_i)+\theta {}_i)]+\\ \sqrt{\alpha C/2}[e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}(t-\tau {}_i)\cos (2\text{π}(f{}_{\text{E}5}+f{}_{\text{s}\text{c}})(t-\tau {}_i)+\theta {}_i)-e{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}(t-\tau {}_i)\sin (2\text{π}(f{}_{\text{E}5}+f{}_{\text{s}\text{c}})(t-\tau {}_i)+\theta {}_i)](4)\end{array}$

式中:fE5=1 191.495 MHz为载波频率;fsc=15.345 MHz为副载波频率;τi为传播时延;θi为载波相位;C为AltBOC接收信号功率;α为等效模型所能利用信号总功率的百分比。该模型是忽略了互调分量,并对副载波进行了等效,因此该模型有一定的功率损失[4],在此α=84%。

接收信号经过下变频、前端滤波器滤波,模A/D转换后,得到的数字中频信号 SE5(n)可以表示为式(5),其中fIF为中频频率,τ=τi/Ts,fs=1/Ts为采样频率,θ=θi。

$\begin{array}{l}S{}_{\text{E}5}(n)=\sqrt{\alpha C/2}[e{}_{\text{E}5\text{a}\text{D}}(n-\tau )\cos (2\text{π}(f{}_{\text{Ι}\text{F}}-f{}_{\text{s}\text{c}})(n-\tau )+\theta )-e{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}(n-\tau )\sin (2\text{π}(f{}_{\text{Ι}\text{F}}-f{}_{\text{s}\text{c}})(n-\tau )+\theta )]+\\ \sqrt{\alpha C/2}[e{}_{\text{E}5\text{b}\text{D}}(n-\tau )\cos (2\text{π}(f{}_{\text{Ι}\text{F}}+f{}_{\text{s}\text{c}})(n-\tau )+\theta )-e{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}(n-\tau )\sin (2\text{π}(f{}_{\text{Ι}\text{F}}+f{}_{\text{s}\text{c}})(n-\tau )+\theta )](5)\end{array}$

2 AltBOC信号捕获

AltBOC的四路信号由于伪码和调制载波的不同成正交特性,所以各个边带的接收不影响其他边带。传统的捕获技术是对一路信号进行捕获,但也可以采用多路信号联合捕获,由于数据通道调制数据码,例如E5a数据码长为20 ms,E5b数据码长为4 ms,如果采用四通道联合捕获,相干积分时间将会受到很大的限制;而E5a和E5b的导频通道未调制数据码,而是码长更长的固定的次级码,可以有效地增加相干积分时间,所以联合捕获一般采用E5a和E5b的导频通道[5]。

2.1 AltBOC信号单边带捕获

由式(1)可知AltBOC信号单边带(Single Side-Band,SSB)捕获可以认为是一个独立的BPSK(10)信号的捕获[5],捕获结构如图3所示。

若采用E5aP信号进行捕获,本地载波的频率为下边带中心频率fIF-fsc,本地码是E5aP所对应的伪码cE5aP,相干积分后的输出结果为:

$\begin{array}{l}S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Ι}}=\frac{\sqrt{\alpha C}}{2\sqrt{2}}d{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}\cdot \\ R(\text{Δ}\tau )\cos (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Ι}}\\ S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Q}}=\frac{\sqrt{\alpha C}}{2\sqrt{2}}d{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}\cdot \\ R(\text{Δ}\tau )\sin (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Q}}(6)\end{array}$

若采用E5bP信号进行捕获,本地载波频率为上边带中心频率fIF+fsc,本地码是E5bP所对应的伪码cE5bP,相干积分后的输出结果为:

$\begin{array}{l}S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}=\frac{\sqrt{\alpha C}}{2\sqrt{2}}d{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}\cdot \\ R(\text{Δ}\tau )\cos (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}\\ S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}=\frac{\sqrt{\alpha C}}{2\sqrt{2}}d{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}\cdot \\ R(\text{Δ}\tau )\sin (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}(7)\end{array}$

式中:N表示相干积分的所有采样点数目;ΔF为频率差;Δτ为码相位的差;ΔφE5aP为载波相位差;R(Δτ)表示本地复制信号与输入信号的互相关函数;dE5aP,dE5bP分别为E5aP和E5bP信号所调制的次级码。

ηE5aP,I,ηE5aP,Q,ηE5aP,I,ηE5aP,Q为独立的高斯白噪声序列,若前端滤波器带宽为采样速率fs的一半,即fs/2,噪声功率谱密度为N0,其方差为:

$\sigma {}_{\text{n}}^2=\sigma {}_{\text{Ι}\text{F}}^2\frac{1}{2{\rm N}}=\frac{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}{4{\rm N}}(8)$

若采用E5aP信号进行捕获,则有:

$S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}^{\text{S}\text{S}\text{B}}=S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},{\rm I}}^2+S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Q}}^2(9)$

定义H1为有用信号不存在;H0为有用信号存在,且本地复制信号与输入信号已实现同步,即ΔF≈0,Δτ≈0。

H1情况下,S${}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}^{\text{S}\text{S}\text{B}}$服从自由度为2的中心χ2分布,捕获门限为βSSB,则虚警概率为:

${\rm P}{}_{f{}_{\text{a}}}^{\text{S}\text{S}\text{B}}(\beta {}_{\text{S}\text{S}\text{B}})=\exp (-\beta {}_{\text{S}\text{S}\text{B}}/2\sigma {}_{\text{n}}^2)(10)$

H0情况下,S${}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}}^2$服从自由度为2的非中心χ2分布,非中心参数等于:

$\lambda {}_{\text{S}\text{S}\text{B}}=\frac{\alpha C}{8}\frac{\sin {}^2(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F){}^2}R{}^2(\text{Δ}\tau )\approx \frac{\alpha C}{8}(11)$

根据检测概率的定义,可以推导出检测概率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{\text{d}}^{\text{S}\text{S}\text{B}}(\beta {}_{\text{S}\text{S}\text{B}})=Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\lambda {}_{\text{S}\text{S}\text{B}}}{\sigma {}_{\text{n}}^2}},\sqrt{\frac{\beta {}_{\text{S}\text{S}\text{B}}}{\sigma {}_{\text{n}}^2}}\right)\\ \approx Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\alpha C{\rm N}}{2{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}},2\sqrt{\frac{{\rm N}\beta {}_{\text{S}\text{S}\text{B}}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}}\right)(12)\end{array}$

2.2 AltBOC信号双边带非相干捕获

AltBOC信号的双边带(Double Side-Band,DSB)非相干联合捕获是将E5a和E5b的导频通道通过不同频率的本地复制载波下变频到基带,然后分别和本地复制扩频码相关,然后两个通道的非相干积分结果的和与门限比较。其结构如图4所示。

非相干积分输出结果:

$S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}=S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Ι}}^2+S{}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ},\text{Q}}^2+S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}^2+S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}^2(13)$

H1情况下,S${}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}$服从自由度为4的中心χ2分布[6],虚警概率为:

${\rm P}{}_{f{}_{\text{a}}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}})=\exp \left\{-\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}}{2\sigma {}_{\text{n}}^2}\right\}(1+\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}}{2\sigma {}_{\text{n}}^2})(14)$

H1情况下,S${}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}$服从自由度为4的非中心χ2分布,非中心参数为:

$\lambda {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}=\frac{\alpha C}{4}\frac{\sin {}^2(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F){}^2}R{}^2(\text{Δ}\tau )\approx \frac{\alpha C}{4}(15)$

因此检测概率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{\text{d}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}})=Q{}_2(\sqrt{\frac{\lambda {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}}{\sigma {}_{\text{n}}^2}},\sqrt{\frac{\beta {}_{{}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}}}{\sigma {}_{\text{n}}^2}})\\ \approx Q{}_2(\sqrt{\frac{\alpha C{\rm N}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}},\sqrt{\frac{4{\rm N}\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{n}\text{c}}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}})(16)\end{array}$

2.2 AltBOC信号双边带相干捕获

虽然E5a与E5b的导频通道未调制数据码,但是由于调制了次级码,虽然次级码是固定序列,但是由于接收机无法保证其相位可知性,所以在进行相干联合时会引入模糊[7]。

(1) 次级码实现同步

由于次级码是固定序列,所以当其同步实现时,双边带相干联合捕获结构如图5所示。

当导频通道上的次级码实现同步以后,式(6)和式(7)中的dE5aP和dE5bP均已知晓,根据两者的符号关系,进行加或减的相干联合,输出结果为:

$\begin{array}{l}S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}=\pm \frac{\sqrt{\alpha C}}{\sqrt{2}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}R(\text{Δ}\tau )\cos (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}\\ S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}=\pm \frac{\sqrt{\alpha C}}{\sqrt{2}}\frac{\sin (\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{\text{π}{\rm N}\text{Δ}F}R(\text{Δ}\tau )\sin (\text{Δ}\phi {}_{\text{E}5\text{a}\text{Ρ}})+\eta {}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}(17)\end{array}$

式中ηE5bP,I与ηE5bP,Q为相互独立的零均值高斯白噪声序列,且方差为2σ2n。

相干联合后的同相分量和正交分量经过平方求和后,与门限比较:

$S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}=S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Ι}}^2+S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ},\text{Q}}^2(18)$

H1情况下,S${}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}$服从自由度为2的中心χ2分布,虚警概率为:

${\rm P}{}_{f{}_{\text{a}}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}})=\exp \left(-\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}}{4\sigma {}_{\text{n}}^2}\right)(19)$

H0情况下,S${}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}$服从自由度为2的非中心χ2分布,非中心参数为:

$\lambda {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}=\frac{\alpha C}{2}\frac{\sin {}^2(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F)}{(\text{π}{\rm N}\text{Δ}F){}^2}R{}^2(\text{Δ}\tau )\approx \frac{\alpha C}{2}(20)$

则检测概率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_d^{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}})=Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\lambda {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}}{2\sigma {}_n^2}},\sqrt{\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}}{2\sigma {}_n^2}}\right)\\ \approx Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\alpha C{\rm N}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}},\sqrt{\frac{2{\rm N}\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\text{c}\text{o}}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}}\right)(21)\end{array}$

(2) 次级码未实现同步

当两通道的次级码均未实现同步时,由于次级码比特符号未知,因此必须要采用一定的判定准则对两通道上的次级码符号关系进行判定。本文提出了一种新的相干联合捕获结构,具体的实现方案如图6所示。

相干积分输出SE5aP,I,SE5bP,I为同相分量,SE5aP,Q,SE5bP,Q为正交分量,数学表达式如式(6),式(7)所示,由于次级码dE5aP和dE5bP未知,所以相干联合时需要计算同相分量、正交分量的和值与差值[8],即:

S+E5bP=(SE5aP,I+SE5bP,I)+j(SE5aP,Q+SE5bP,Q)

S-E5bP,I=(SE5aP,I-SE5bP,I)+j(SE5aP,Q-SE5bP,Q) (22)

E{S+E5bP(S-E5bP)*}=0 (23)

因此S+E5bP与S-E5bP是复高斯变量,且相互独立。

显然|S+E5bP|2和|S-E5bP|2均是服从自由度为2的χ2分布,两者的最大值用于门限判别,即:

$S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }=\max (|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{+}|{}^2,|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{-}|{}^2)(24)$

定义判别门限为βDSB-max,则虚警概率为:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{f{}_{\text{a}}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max })={\rm P}(S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }>\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }|{\rm H}{}_1)\\ ={\rm P}(\max \{\left|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{+}\right|{}^2,\left|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{-}\right|{}^2\}>\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max })\\ =1-{\rm P}(\left|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{+}\right|{}^2<\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }){\rm P}(\left|S{}_{\text{E}5\text{b}\text{Ρ}}^{-}\right|{}^2<\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max })(25)\end{array}$

H1情况下, |S+E5bP|2和|S-E5bP|2均是服从自由度为2的中心χ2分布,又是相互独立的随机变量,根据式(18),式(19),式(25)可以得到虚警概率为[9]:

${\rm P}{}_{f{}_{\text{a}}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max })=1-(1-\exp (-\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{4\sigma {}_{\text{n}}^2})){}^2(26)$

H0情况下,|S+E5bP|2和|S-E5bP|2均是服从自由度为2的非中心χ2分布,令|S+E5bP|2的非中心参数为λ+DSB-max,|S-E5bP|2的非中心参数为λ-DSB-max。由式(16)可知,dE5aP和dE5bP符号相同时:λ+DSB-max=αC/2,λ-DSB-max = 0;当dE5aP和dE5bP符号不同时,λ+DSB-max=0,λ-DSB-max=αC/2,所以检测概率可以表示为[10]:

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{\text{d}}^{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }(\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max })=1-\left[1-\exp \left\{-\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{4\sigma {}_{\text{n}}^2}\right\}\right]\cdot \\ \left[1-Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\lambda {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{2\sigma {}_{\text{n}}^2}},\sqrt{\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{2\sigma {}_{\text{n}}^2}}\right)\right]\\ \approx 1-\left[1-\exp \left\{-\frac{\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{4\sigma {}_{\text{n}}^2}\right\}\right]\cdot \\ \left[1-Q{}_1\left(\sqrt{\frac{\alpha C{\rm N}}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}},\sqrt{\frac{2{\rm N}\beta {}_{\text{D}\text{S}\text{B}-\max }}{{\rm N}{}_{0}f{}_{\text{s}}}}\right)\right](27)\end{array}$

3 仿真结果与分析

仿真得到的自相关函数如图7所示,在次级码符号关系判定正确的情况下,双边带相干联合捕获在次级码同步实现和未实现情况下得到的相关函数是一致的,如果以双边带相干联合捕获相关值为1,双边带非相干联合捕获的相关值为0.5,单边带捕获的相关值为0.5,可以看出双边带相干联合捕获的相关峰值为分别比另外两种捕获方法高出3 dB和6 dB,充分利用了信号能量。

仿真得到的检测概率随载噪比C/N0变化趋势如图8所示,其中虚警概率为1×10-3,相干积分时间为1 ms,即一个伪码周期。

从图中可以看出,双边带捕获要比单边带捕获性能更为优越。联合捕获中,次级码同步情况下的相干捕获性能最好,次级码同步未实现情况下的相干捕获性能要略低,但都要优于双边带非相干捕获,这是由于非相干捕获在进行非相干积分过程中存在平方损耗,而相干积分则可以有效地避免这种损耗。虽然次级码同步实现时的检测性能最好,但是在捕获的初始阶段,接收机对于次级码的相位未知,很难实现次级码同步,因此接收机应先按照次级码未同步的情况来实现相干联合捕获。

4 结 语

本文研究了AltBOC信号的四种捕获方法,即单边带捕获、双边带非相干联合捕获、次级码同步实现下的双边带相干联合捕获和次级码同步未实现下的双边带相干联合捕获。单边带捕获简单,但不能有效地利用信号能量,性能较差。双边带联合捕获中, 次级码同步情况下的相干联合捕获和次级码未同步情况下的相干联合捕获均能充分的利用信号能量,前者的检测性能要优于后者,但是由于在捕获的初始阶段,次级码的同步难以实现,所以一般应先按照次级码未同步的情况实现相干联合捕获,然后待次级码同步后再按照次级码同步情况实现相干联合捕获。非相干联合捕获由于存在平方损耗,无法完全利用信号能量,检测性能要低于相干联合捕获,但是这种方法可以有效地去除次级码带来的模糊性,并且捕获结构也更为简单。

摘要：交替二进制偏移载波(AltBOC)信号是应用于Galileo导航系统E5频段的新型导航信号,该信号包含E5a和E5b两个边带,调制四路独立的导航信号。传统的捕获技术是对其中的一路信号进行捕获,仅能利用25%的信号功率,影响了捕获性能。因此在单边带捕获的基础上,采用双边带非相干联合和相干联合捕获两种方法,并进行了理论分析。最后仿真验证了理论分析的正确性。

关键词：AltBOC,单边带捕获,双边带捕获,检测概率

参考文献

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[9]谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京:电子工业出版社,2009.

人类首次捕获彗星尘埃 第9篇

8分钟约会等了5年

在苦等5年之后, 2004年“星尘”号探测器终于迎来此次邂逅, “约会”地点距离地球约3.9亿公里。最近时, “星尘”号距离彗核距离仅有约240公里, 这令不少科学家都捏了一把汗, 因为越接近彗核, 冰块和岩石等彗核物质密集度就越大, “星尘”号小不点就越有可能遭遇不测。

当然, 科学家早就为此采取了防范措施。探测器前部被安装了两个缓冲装置, 可以对太阳能电池板形成保护。探测器主体外也装备了特殊防护罩。

“星尘”号探测器与“怀尔德-2”彗星仅仅“相互偎依”了8分钟。二者之间相对速度接近时速2.2万公里, 是子弹速度的6倍。

“我们必须以子弹的6倍速度, 将它 (‘星尘’号探测器) 送入彗发, 接受彗星尘埃的撞击, ”“星尘”号探测项目负责人汤“星尘”号收集到的彗星尘埃姆·达克斯伯里说, “一切进展的再好不过。”

彗星中研究难度最大的是彗核, 它主要由冰和岩石构成, 直径最小的只有几公里。当彗星接近太阳时, 彗核会受热蒸发, 其散发的气体或尘埃会延伸数千公里, 形成所谓的彗发。在太阳光的扫拂下, 彗发中的气体或尘埃进一步形成跨越数百万公里的彗尾。

首次搜集到彗星尘埃

虽然相聚只有短短的8分钟, 但是“星尘”号探测器却胜利完成了自己肩负的主要使命——捕获彗星尘埃。

“星尘”号伸出一个网球拍状的尘埃搜集装置, 在太空中支起一张“网”。这张“天网”由高密度气凝胶材料制成, 其主要成分是饱含气体的二氧化硅, 气体含量高达99.8%。在遇到高速运动的彗星尘埃微粒时, 这种特殊材料会起到缓冲作用, 让颗粒逐步放慢脚步, 直至最终束手就擒, 从而尽可能保证颗粒的完整性。取样完成后, 尘埃搜集装置就像蛤壳一样合拢了起来, 以保护人类有史以来获得的第一批彗星尘埃样品。

按照计划, 携带彗星尘埃样本的返回舱将于2006年1月与“星尘”号探测器主体脱离, 重新进入大气层并在美国犹他州软着陆。样本随后会被送往位于得克萨斯州休斯敦市附近的约翰逊航天中心进行分析。

彗星尘埃可以说是记载太阳系形成演化历史的“活化石”。科学家们认为, 通过对其进行一系列物理和化学分析, 人类将会进一步揭示出太阳系诞生以及地球生命起源的秘密。

在短短的8分钟内, “星尘”号探测器上搭载的特殊照相机一刻都没有闲着, 总共拍下了72张彗星近影。美丽的彗星近看可没那么诱人, 到处是由冰和岩石组成的灰色球状固体, 大小不一。由于受到太阳光的照射发生升华作用, 这些灰球表面大多坑坑洼洼。倒是一些坑上方不断涌出的缕缕气流, 给人制造出些许虚无缥缈的感觉。

顺利冲出彗尾数小时后, “星尘”号探测器便开始将这些珍贵的照片和其它数据发回美国国家航空航天局下属的喷气推进实验室。摘自《北京晨报》

>>>>延伸阅读

成功采集彗星尘埃后续

“星尘”号的返回舱回到地球后, 降落于美国尤他州的沙漠地区, 里面装有大约0.33毫克来自彗星维尔德二号的尘埃物质。来自彗星的尘埃是科学家三十多年来从天体上收集到的第一个固体样本, 也是迄今为止来自彗星的第一个样本。根据研究人员最初的推测, 维尔特二号可能含有太阳系诞生之前, 形成于恒星之间寒冷地带的物质, 但他们所发现的样本可能形成于太阳星云的最热部分。

捕获光线的廉价材料 第10篇

一种新型光伏材料表现出来的性能与如今最好的太阳能电池一样，但这种新型材料将明显便宜得多。该材料是由加州理工学院(Caltech)的研究人员发现的，包括吸收光线的柔软的硅微丝阵列以及嵌在聚合物中的反射光线的金属纳米粒子。

计算模型表明，该材料可用于制造太阳能电池，它能把阳光中15％～20％的能量转化成电能——与现有的高性能硅电池相当。但所需的材料只是如今使用材料的1％，可能会使成本大大降低。研究人员由哈里·阿特沃特(HarryAtwater)领导，他是加州理工学院应用物理和材料科学的教授。

这种新型材料性能中的关键是其捕获光线的能力。光子在太阳能电池的有效部分中反弹的时间越长，其产生电子的机会越大。所有的高性能太阳能电池都有抗反射涂层，以帮助捕获光线。但这些电池的使用需要大量的硅，并且必须从大晶片上锯下来，这是一个很浪费的过程。

加州大学伯克利分校的电子工程学教授伊莱·亚布鲁诺维契(EliYablanovitch)未曾参与过这项研究，他说：“捕获光线的研究总是承诺使用更少的硅以及降低成本，但这很难实现。”

为了解决这个问题，许多小组已经把注意力转向了材料的结构，比如纳米线和微丝。加州理工学院研究小组的光伏材料使用硅微丝，表现出了新的性能，这是由于纳米粒子的反射增加了的缘故。

阿特沃特的研究小组从可再用模板表面受到启发，发展成为硅微丝阵列。该模板决定了所有线材——类似于茂密的森林——的厚度以及每条线的直径。阵列排列稀疏，并且没有经过进一步的处理，使得太阳能材料性能不佳。但线材都用抗反射涂层处理过，并且被涂上一层混合有高反射率的氧化铝纳米微粒的胶状聚合物。聚合物一旦凝结，整个膜就能被剥离，就像贴纸一样。90％以上的合成材料都是由廉价的聚合物组成的，模板可反复使用。

阿特沃特说：“这些材料很柔软，但这是硅晶片的属性。”当光线照射到复合太阳能垫上时会到处反弹。碰到氧化铝微粒时反射结束，直到其能被微丝吸收。

即使微丝排列得相当稀疏，反射粒子能确保在光被吸收之前很少有光线能够逃脱。加州理工学院的研究小组还没有公布这种材料作为太阳能电池一部分的性能的细节，但该复合材料为光吸收和电子载体收集所显示的数据非常好。

阿特沃特说：“太阳能电池必须做到三件事：吸收光线，收集所有的(电子)，并且产生电能。”该材料可以吸收照射到材料上的阳光中85％的光线，而光线中95％的光子将生成电子。结果公布之前，加州理工学院研究小组将不会透露发电的结果。

斯坦福大学材料科学教授崔屹(YiCui)说：“令人兴奋的是，这项研究表明可以少用很多材料来制造太阳能电池——少了两个数量级。”这不仅仅是降低了材料的成本。崔解释说：“一旦使用较少的附着材料，生产线会变短。”由此产生了两个商业方面的影响：应该用较少的资本投资去建设制造电池的工厂。应该尽可能地用更快的速度生产电池。

自适应均值直接捕获算法研究 第11篇

全球定位系统(GPS)能为用户提供标准定位服务(SPS)和精密定位服务(PPS)[1]。PPS能提供更为精确的定位精度和授时精度。SPS的提供是以C/A码为基础,而PPS的提供是以P码为基础。一般P码的捕获是以C/A码的捕获为基础,根据C/A码提供的信息对P码信号进行捕获,但是C/A码容易受到干扰,因此对于P码的直接捕获就变得非常重要。P码是一种周期长、速率高的伪随机码,直接捕获的难度较大,需要很长的捕获时间和巨大的运算量。

目前,国外对P码直接捕获的算法进行了很多研究。1997年,J.B.Lozow对非相干检测时采用串行和并行搜索的P码捕获进行了分析,给出了平均捕获时间[2]。对于P码的直接捕获方法可以大致分为两类:①时域捕获算法,Robert Wolfert和Steve Chen在1998年提出了用Y-EXPRESS处理器实现P码直接捕获的方法,该方法主要基于大规模并行相关器实现[3]。②频域捕获算法,Jing Pang 在2003年提出了直接平均和重叠平均算法[4]。这种平均直接捕获技术使得用FFT进行P码的捕获成为可能,但在降低直接捕获复杂度的同时却引入了较大的多址干扰。国内近年来,对P码直接捕获方法研究也比较多[5,6,7],用小波变换代替FFT进行时域到频域计算,可以降低数据量,大致估算出多普勒频率[8];还有大量研究集中在对现有算法的具体实现[9,10]。

1 系统描述

1.1 信号接收

根据GPS系统的ICD文件[1],L1 频段的P 码信号的发射EIRP(Effective Isotropic Radiated Power,等效全向辐射功率)为:

EIRPL1-P=239.32W=23.8 dB·W (1)

GPS 信号是从距地面20 000 km 的LEO(Low Earth Orbit,低轨道卫星)卫星上发送到地面上来的,其自由空间衰减为(信号强度和距离的平方成反比)

$F=\left(\frac{\lambda }{4\pi R}\right){}^2=\left(\frac{0.19}{4\pi \times 2\times 10{}^7}\right)\approx 5.73\times 10{}^{-19}\approx 182.4$dB (2)

以上为真空所获得的结果,实际大气层的衰减约为A≈2 dB,因此L1频段P码到达地面的信号强度为:

PL1-P=EIRPL1-P-F-A=23.8-182.4-2.0=

-160.6 dB·W=-130.6 dB·mW (3)

影响GPS噪声的主要因素是环境温度和设备噪声,因此统一化GPS接收机的噪声温度一般可以等效为513 K,因此GPS接收机的噪声密度为

N0=kT=10lg(1.38×10-23×513)=

-201.5 dB·W/Hz=-171.5 dB·

mW/Hz (4)

因此可知P码信号的噪声功率

PN0-P=kTB=

10lg(1.38×10-23×513×2×107)=

-128.5 dB·W=-98.5 dB·mW (5)

由式(3)知道P码信号到达地面的信号强度,因此载噪比为

$\frac{{\rm P}{}_{L1-{\rm P}}}{{\rm N}{}_0}=-130.6-(-171.5)=40.9\text{d}\text{B}/\text{Η}\text{z}(6)$

信噪比为

$\frac{{\rm P}{}_{L1-{\rm P}}}{{\rm P}{}_{{\rm N}{}_0-L1-{\rm P}}}=-130.6-(-98.5)=-32.1$dB (7)

信号经过射频模块进行下变频和A/D转换,变成数字中频采样信号,交由基带模块进行处理。

1.2 基带解扩

解扩过程其实也是一种低通滤波过程,使用相关器和数字混频器实现,如图1所示。白噪声在系统滤波和解扩过程中P=kTB依然成立,设在时间段T,有数字化中频采样信号S1,S2…,Sm×n,去除中频后幅值为VS(1),VS(2)…,VS(m×n)则(段时间内信号功率变化不明显),信号功率为

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{S{\rm I}{\rm N}}=\frac{V{}_{S(1)}^2+V{}_{S(2)}^2\cdots +V{}_{S(m\times n)}^2}{m\times n}=\\ mn\frac{\overline{V}{}_S^2}{mn}=\overline{V}{}_S^2(8)\end{array}$

噪声N1,N2…,Nm×n功率为

$\begin{array}{l}{\rm P}{}_{{\rm N}{\rm I}{\rm N}}=\frac{V{}_{n(1)}^2+V{}_{n(2)}^2\cdots +V{}_{n(m\times n)}^2}{mn}=\text{E}\left(mn\frac{V{}_{n(k)}^2}{mn}\right)=\\ \text{E}(V{}_{n(k)}^2)=\delta {}^2\end{array}$

(因为白噪声均值为0) (9)

解扩前,信噪比为$\frac{\overline{V}{}_S^2?}{\delta {}^2}$。进行m长码元解扩,则信号功率

${\rm P}{}_{\text{S}\text{Ο}\text{U}\text{Τ}}=\frac{{\displaystyle \sum _{j=1}^n\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{m}V}{}_{S(i)}\right)}{}^2}{n}=m{}^{2}n\frac{\overline{V}{}_S^2}{n}=m{}^2\overline{V}{}_S^2(10)$

进行m长码元解扩,则噪声功率

${\rm P}{}_{\text{Ν}\text{Ο}\text{U}\text{Τ}}=\frac{{\displaystyle \sum _{j=1}^n\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{m}V}{}_{{\rm N}(i)}\right)}{}^2}{n}=n\frac{\text{E}\left[\left({\displaystyle \sum _{i=1}^{m}V}{}_{{\rm N}(i)}\right){}^2\right]}{n}=m\delta {}^2(11)$

解扩后,信噪比为$m\frac{\overline{V}{}_S^2}{\delta {}^2}$,因此扩频带来的增益是10lg m。

2 自适应均值算法

2.1 均值法基本原理

均值法是以循环相关的理论为基础而提出的一种快速P 码直接捕获算法,将接收信号伪码序列中的每N点依次进行均值处理构成新的序列,本地伪码序列也进行同样的处理构成新的序列,进而两个新的序列进行循环相关处理。当出现高于判决门限的相关峰值时, 就可以判断出接收信号中的码元所在的具体码区间,进而确定其确切位置。接收信号经过下变频处理后的数字化中频信号序为G1=[S1,S2…,Sm×n],对其进行均值处理,进行L点平均后

$G{}_2=\left[\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^{L}S}{}_i}{L},\frac{{\displaystyle \sum _{i=L+1}^{2\times L}S}{}_i}{L}‚\cdots ,\frac{{\displaystyle \sum _{i=({\rm K}-1)\times L+1}^{{\rm K}\times L}S}{}_i}{L}\right](12)$

KL=mn,K,L,m,n∈N (13)

本地产生的随机码序列为G3=[P1,P2,…,Pm×n],进行L点平均后

$G{}_4=\left[\frac{{\displaystyle \sum _{i=1}^L{\rm P}}{}_i}{L},\frac{{\displaystyle \sum _{i=L+1}^{2\times L}{\rm P}}{}_i}{L}‚\cdots ,\frac{{\displaystyle \sum _{i=({\rm K}-1)\times L+1}^{{\rm K}\times L}{\rm P}}{}_i}{L}\right](14)$

对G2和G4进行相关运算,找出相关峰值,进一步确定具体码相位。

均值法中参数L的设置值与信噪比损失的关系如图4所示,可以看出L设置的越大,信噪比损失越严重,当L=1时即为逐点相关法。

2.2 基于均值法自适应直捕算法

如上所述,均值法虽然可以节约计算量,但同时会造成信噪比损失,如果接收信号强度较弱,则均值法法无法进行有效捕获。非相关累加是将一长串输入数据分成许多段,相关累加在每段实施,非相关累加是将相关累加结果加到一起,得到更高的信噪比。非相关累加增益为相关累加增益减去非相关累加损失

Gi(n)=Ge(n)-L(n) (15)

Ge=10lg(n) (16)

$L(n)=10\lg \left[\frac{1+\sqrt{1+\frac{9.2n}{\left[\text{e}\text{r}\text{f}c{}^{-1}(2{\rm P}{}_f)-\text{e}\text{r}\text{f}c{}^{-1}(2{\rm P}{}_d)\right]{}^2}}}{1+\sqrt{1+\frac{9.2}{\left[\text{e}\text{r}\text{f}c{}^{-1}(2{\rm P}{}_f)-\text{e}\text{r}\text{f}c{}^{-1}(2{\rm P}{}_d)\right]{}^2}}}\right](17)$

式中: n为累加次数,erf$c{}^{-1}(x)=\frac{2}{\sqrt{\pi }}{\displaystyle {\int }_x^{\infty }e}{}^{-t{}^2}\text{d}t$,Pf为虚警概率,Pd为检验概率。因此可以看出在虚警概率和检验概率一定的情况下,增加非相关累计的次数n可以最终提高检测信噪比。针对均值法的特点,将非相关累加方法引入对现有均值法进行改进,过程如图5所示,计算累加后相关峰值与噪声的功率比是否满足捕获要求,进一步决定是否继续进行非相关累加来提高检测信噪比,最终确定出具体码相位,完成捕获。因此可以,流程如图5所示。

3 试验与分析

要保证检测概率Pd=90%,虚警概率Pf=10-7,相关后的检测信噪比要大于14 dB,根据式(7)可知,信号到达地面最强时的信噪比为-32.1 dB,假设信号因为遮挡等原因,信噪比衰减到-35 dB,天线与射频链路增益为2 dB。采用L=7的均值法法进行4 ms捕获,相关结果如图6所示,相关后的信噪比为7 dB,无法达到捕获要求。在同样条件下采用L=4的基于均值法自适应算法进行捕获,经过多次非相关累加后,相关结果如图7所示,相关后的信噪比为14.5 dB,可以达到捕获要求。因此由以上仿真结果可以证明,基于均值法自适应直捕算法在信号较强时相当于基本的均值法,具有节省计算量的优点;但在信号较弱,基本的均值法无法满足捕获条件的情况下,基于均值法自适应直捕算法可以通过非相关累积的方式达到进行直接捕获。

4 结论

国内外出现很多的P码直接捕获的方法,其中具有一定应用价值的是均值法,但在实现和应用过程中很少考虑算法本身造成的信噪比损失,使得在信号较弱时,无法满足捕获条件。提出了一种基于均值法自适应直捕算法,在信号较强时具均值法计算量较小的特点;而在信号较弱时,通过非相关累加的方式,增加检测信噪比。通过理论分析和仿真实验可以得出,基于均值法的自适应直捕算法在均值法无法满足捕获要求的情况下依然可以进行捕获,对实际P码直捕接收机设计具有一定的参考价值。

参考文献

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