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在以往的大規模集成電路生產過程中，鍵合區的質量檢測只能靠人的眼睛來測量，即目測。因此檢驗的穩定性與效率都不高。而該文使用圖像識別以及圖像處理的技術，對鍵合區的顯微圖像能自動測量，該測量算法的原理是建立在圖像分割技術的基礎上，再用圖形識別法對鍵合點和鍵合區幾何形狀進行提取，并測量它的相對關系與尺寸參數，而后，結合相關國軍標，就能判斷此鍵合區是否合格。

1.集成電路鍵合點特點分析

因為芯片并不是最后的產品，假若它不可以在整機與系統中使用，也就沒有價值。從芯片至封裝集成電路全成品，它現實的過程實際就是借助熱壓或者超聲鍵合等手段，使用細小的金屬絲將鍵合點和電路基座相互連接，經過封裝這一程序后，最后就能成為一個全面完整的集成點電路的成品。集成電路鍵合點的特點有下面幾點：首先，鍵合點正常情況下只會排列在芯片的周圍而不會在電路里部排列，而IC通常是正方形或者長方形，所以鍵合點通常也排列為正方形或者長方形。其次，集成電路鍵合點的間距與大小并非取決于工藝的制造技術，而主要取決于封裝以及后部測試的水平。再次，集成電路鍵合點通常不使用易使內引線的綁定交叉這種排列手段。最后，集合點自身通常是正方形且間距相等。

因為鍵合點不但在整個集成電路中必不可少，并關系重大，所以鍵合點會隨著工藝線條等的細微變化發生改變。實際上，鍵合點的限定對于先進的工藝線來講是非常不利的，由于一旦達到鍵合點所規定的面積之后，那么就不能很好的發揮細線條的優勢，因為芯片的面積不會也不可能在減小，單位圓片的產量故不能提高，批量生產其效益也很難提高。不過對于中小企業來講，鍵合點的規定本質上可認為是“保護線”。由于許多電力的品種其內部電路較為簡單，不過所需要的借口很多，所以芯片上的鍵合點較多。

對于設計人員來說，假若不充分考慮集成電路集合點的因素，那么就很可能出現內部的電力變小的情況，但鍵合點的面積較大，導致面積上的浪費。不過，這一問題早就引起了一些產品研發人員的高度重視。不過由于缺少必要的理論指導，因此在出現以上問題的時候通常使用調整版圖的格局來解決問題，這種方法費工費時、并不能體現先進工藝的優點與最好的成本效果。由此我們知道，鍵合點不但起到了和外部電路相接的橋梁作用，并且對于指導IC的選取工藝水平同樣有著重要的作用。這就有必要把鍵合點這個容易被忽視但有非常重要的作用實施研究，且建立起有關的數學模型給生產者與設計者實施產品預研提供參考依據。

2.鍵合區圖像分割

當得到鍵合區中的顯微圖像之后，應該先對鍵合區進行平滑濾波，這樣可以去掉一部分繁雜的噪聲。因為鍵合區的圖像主要是三個區域組成，以此直方圖的分布有三個較明顯的峰值，對應為bond、背景以及Pad。將直方圖平滑濾波之后，再使用形態收縮與形態膨脹的算子來去除Pad與Bond周圍的毛刺、小孔洞和凹陷。

另外，背景上存在的嘈雜聲也可以在此消除。最后，就能得打兩個很清晰的二值化Bond與Pad圖像。

3.鍵合區Pad形狀及參數分析

該文列出了較為典型的Bond與Pad的形狀，如下圖1所示。

該Pad是由兩塊連接在一起的矩形拼湊而成，其中較大的矩形是Pad塊本體，相對較小的矩形是引出金屬條。另外，鍵合點Bond其形狀特點大概可分為以下三部分，第一段是較長的，寬度較為平均的引線；其次是第二部分，近似于橢圓形狀的突起，該部分是鍵合點本體。最后是第三部分，即接著突起位置有一小段不太規則的尾巴，此稱之為Pigtail（鍵尾）。

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1基本概念

 

1.1模式識別技術

 

模式是對某些感興趣的客體的定量或結構的描述，模式類是具有某些共同特性的模式的集合。模式識別就是用計算機來模擬和實現人的識別與理解功能(包括視覺信息與聽覺信息)，依靠這種自動技術，機器將自動地(或人盡量少地干涉)把待識別模式分配到各自的模式類中去。模式識別技術有統計模式識別(幾何方法)，句法模式識別(結構方法)，模糊模式識別與智能模式識別。模式識別技術廣泛地應用于軍事(目標識別，定位)，公安安全(指紋，聲紋，身份證實與識別)，地質，石油，資源，農業，醫療衛生與自動化控制中，在微電子工業生產中己得到越來越廣泛的應用。

 

1.2模式識別的系統結構

 

模式識別的系統結構如圖1所示，分為識別模式與訓練模式兩部分。先設定訓練模式，對訓練樣本數據采集后把不同特征的非電量，如圖像、聲音、灰度等轉變為電信號，使計算機能夠辨識。后經預處理可以濾除干擾、噪聲，再經特征提取與選擇后進入分類器，提供分類決策。在待識別模式中對待識別樣本同樣經過數據采集、預處理、特征提取與選擇后，從訓練模式中的分類器中提取分類決策，得到識別結果。若分類器不能提供目前的分類決策，則得到錯誤檢測，需要更新訓練模式，直到重新獲得正確的分類決策。

 

其中最重要的一個環節就是特征(基元)的提取與選擇。這是一個去粗取精，由量測空間經過變換降維到特征空間的過程。具體到微電子封裝工藝中，就是識別元件的圖案并確定切割線、粘取點與焊接點等的過程。

 

2模式識別技術在微電子封裝工藝中的應用

 

2.1SOT—23塑封工藝的流程及模板匹配法

 

SOT—23工藝是一種二極管、三極管或其他元器件表面貼片塑封工藝。其工藝流程如圖2所示。

 

其中前幾道工序，如劃片、粘片與焊線對整個流程的質量與產量影響很大，而其中所依賴的關鍵技術就是模式識別技術。在自動化日益發展的今天，任何形式的模式識別技術與人工智能，都能使生產力更上一個新的臺階，實際上，我們剖析開來，在整套貌似先進的SOT—23生產線的工藝過程中，采用的都是比較原始、比較基本的模板匹配法。

 

模板匹配法基本上是一種統計識別方法，就是定義一個標準樣本作為模板，輸入待識別模式與之比較，也就是看兩者是否匹配在一定的誤差范圍內判斷結果。因為每一模板與未知樣品匹配得好壞，取決于模板上各單元與樣品上各相應單元的匹配與否，若分別處于模板與樣品上的絕大多數單元均相匹配，則稱該模板與樣品“匹配得好”，反之則稱“匹配不好”，并取匹配最好的作為識別結果。采用比較多的有光學模板匹配、模擬灰度和數字灰度。SOT—23工藝中采用的就是這種灰度匹配法，提取圖像的灰度作為特征基元來作匹配。

 

2.2劃片工序中的模式識別技術

 

由于生產的線寬微細化(0.5?0.25/mm,開發水平0.18?0.07/mm)，并且每四年縮小1/2，為保證數以萬計的芯片得到正確、無偏離、無損傷的切割，就需要高標準的采用模式識別技術的劃片機。劃片工序的流程如圖3所示。

 

此工序中，關鍵是預先對灰度與芯片和間隔寬度的調整與設置，即劃片機的核心技術就是運用模式識別中對灰度特征基元的提取與識別，達到自動識別的目的。一般采用手工與自動配置相結合的方法，隔一定的時間進行人工檢查以免意外損傷。即使是劃片機的一些枝節技術也離不開模式識別技術，如對芯片字符、碼確認的字符識別裝置，就是對最典型最通用的模板識別技術的應用。

 

2.3粘片工序中的模式識別技術

 

粘片工序在SOT—23工藝流程中尤為重要，是承前啟后的關鍵工序，因為粘片的成功數量決定了產品的產量，粘片的質量直接影響焊線工序的質量，所以粘片工序要解決的問題就是把歪粘、錯粘、漏粘數目降到最低水平。由于芯片生產的差異，使不同的廠家的產品在圖案灰度與邊緣界定上都有很大的差異，所以提高模式識別的能力更為必要。粘片工序的流程如圖4所示。

 

選好標準圖案后存儲到系統中，存儲圖案灰度就是提取一個特征，其中包括了芯片的大小尺寸和灰度等特征，以此作為模式識別的一個標準模板《，在粘取一個目標與模板比較中，就要處理歪斜、灰度過低等現象。設一個待識別目標的某項指標為石，則內-乃|<(/=1,2,3..,為對應此項的閾值)時可以判斷此

 

項指標在所限制的閾值范圍內，符合(或基本符合)決策要求。如果各項指標都在其限定的閾值范圍內，可以判定此目標與標準模板匹配，即各項指標的總和使機器判斷是丟棄或粘取此目標。

 

粘片工序中，在注意熔化溫度的同時，隨時調整標準模板與選擇適當的灰度也尤為重要。

 

2.4焊線工序中的模式識別技術

 

用焊線機把芯片的極點與引線框架焊接起來，引出管腿。由于芯片極點區域窄小，必須保證焊點在極點區域內部，不能有一絲的越出極點邊界和拉絲現象，否則，極點間就會短路。與粘片機相比，焊線機必須具有更強的識別能力，并且在一個芯片上面有不同的極點，識別的區域更為多樣和細微。

 

焊線工序的識別過程類似于粘片工序。

 

對于小尺度芯片，除了正確地把握金線的熔化溫度和焊點大小外，對焊點區域識別的精確把握也是焊線成品質量提高的重要一環，如果對標準模板灰度和坐標位置選擇不當，就會導致大量半成品的浪費。

 

同時，焊線工序對粘片工序有很大的依賴性，如果粘片工序中的漏、歪片和熔化過度片很多，自動匹配就無法進行。若設置為忽略不能匹配的芯片，勢必造成很大的浪費;若用手工單個焊接不能匹配的芯片，會影響流水線的進程。因此，粘片機與焊線機在某些參數的設置上必須協調統一。

 

3結束語

 

模式識別技術在微電子封裝工藝中得到了廣泛的應用，在更為復雜的封裝工藝中，幾乎每一個自動化進程都與模式識別技術相結合。模式識別技術的應用對于提高半導體分立元器件和集成電路的產量與質量，提高集成化和智能化進程具有重大的意義。

 

參考文獻：

 

[1]沈青，湯霖.模式識別導論[M].長沙：國防科技大學出版社,1991.

 

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1、模擬電路故障的特點

由于模擬信號是大小隨時間連續變化的信號它與數字信號有較大的不同。模擬電路本身的特性決定了它的診斷要困難和復雜得多。

模擬電路產生故障的原因主要來自設計、制造和使用三方面。一部分故障是由于設計不當而引起的，另一些故障是由于制造工藝的缺陷而造成的，還有一些故障則是在長期的使用過程中由于元器件磨損、老化、疲勞等原因造成的。電路發生故障時，其特征與正常狀態時相比有所變化，引入故障特征的概念是為了表示這種變化。故障特征可以有各種不同的表現形式，比如可以是電路在不同時間間隔或不同頻率下的輸入輸出信號；也可以是電路節點上或電路的外部連接點上的交流或直流電壓；還可以是線性電路的傳遞函數或其他相關函數。此外，還有電路的紅外特征，即以電路元器件發生故障前后表面溫度的變化作為特征量。

2、現代模擬電路故障診斷理論和方法

目前，常見的人工智能技術主要包括專家系統、神經網絡、小波變換、模糊理論、傳感器信息融合、基于Agent技術、基于粗糙集理論等。(1)專家系統在模擬電路故障診斷中的典型應用是基于產生式規則的系統，其基本工作原理是：首先把專家知識及診斷經驗用規則表示出來，形成故障診斷專家系統的知識庫，進而根據報警信息對知識庫進行推理，診斷出故障元件。我們知道，傳統專家系統主要是通過兩種方法來獲取知識：一種是領域知識先由知識工程師從領域專家這兒獲得，再由知識工程師輸入到知識庫中。這種方法造成知識失真的可能性有兩方面：一方面，領域專家自己也很難描述自己所擁有的知識，對于具體故障，他們往往只知道如何去解決，卻說不出采用這種解決方法的理由，而且，有時他們的知識也有錯誤成分；另一方面，不同的領域專家的知識可能不一樣，甚至互相矛盾，在這種情況下，知識工程師往往顯得束手無策，而且對于某些專家的經驗知識則難以加入知識庫中，因而不但費時，而且效率低。(2)人工神經網絡故障診斷方法側重于信息的自組織、自學習能力。它就是采用物理上可以實現的器件、系統或現有的計算機來模擬人腦的結構和功能的人工系統。它是一個廣泛連接的巨型系統，能分布式存儲信息，具有并行處理功能和自學習、自組織和自適應功能。神經網絡技術特別適合處理那些故障診斷中無法用顯性公式表示的、具有復雜非線性關系的情況，能夠出色解決那些傳統模式識別方法難以圓滿解決的由于非線性、反饋回路和容差等引起的問題；它以分布的方式存儲信息，利用網絡的拓撲結構和權值分布實現非線性的映射，利用全局并行處理實現從輸入空間到輸出空間的非線性信息變換，有效解決了復雜系統故障診斷中存在的故障知識獲取的“瓶頸”、知識推理的“組合爆炸”等問題。它以其諸多優點，如并行分布處理、自適應、聯想記憶等，在智能 故障診斷中受到越來越廣泛的重視，而且已顯示出巨大的潛力，并為智能故障診斷的研究開辟了一條新途徑。(3)小波變換故障診斷方法：小波分析在時域和頻域同時具有良好的局部化性質，可以對高頻成分采用逐漸精細的時域或空間域取代步長，從而可以聚集到對象的任意細節。小波分析不需要系統的數學模型，故障檢測靈敏準確，運算量也不大，對噪聲的抑制能力強，對輸入信號要求低，但在大尺度下由于濾波器的時域寬度較大，檢測時會產生時間延遲，且不同小波基的選取對診斷結果也有影響。小波分析與神經網絡的結合，是一個十分活躍的研究領域．目前，小波分析與神經網絡的結合有以下兩個途徑：一個途徑是輔助式結合，比較典型的是利用小波分析對信號進行預處理，然后用神經網絡學習與判別；另一個途徑是嵌套式結合，即把小波變換的運算融入到神經網絡中去，形成所謂的神經網絡一小波分析或小波網絡?？梢钥吹剑〔ㄉ窠浘W絡由于把神經網絡的 自學習特性和小波的局部特性結合起來，具有自適應分辨性和良好的容錯性， 因此又為故障診斷開辟了一條新路，既拓寬了神經網絡理論、 模糊理論、小波分析方法的應用領域，同時，又為解決故障診斷的實用化找到了突破口，推動了模擬電路故障診斷理論和方法的進一步發展。

3、模擬電路故障診斷技術的發展趨勢

目前，模糊理論、神經網絡與故障診斷的緊密結合是的模擬電路故障診斷技術有了新的發展。近年來，人們越來越多地運用新興的模糊數學和神經網絡理論解決診斷知識的表達問題。廣泛使用的知識表示方式，可以方便地將知識組織成計算機可以識別的知識庫形式。神經網絡就是采用物理上可以實現的器件、系統或現有的計算機來模擬人腦的結構和功能的人工系統。它廣泛連接的巨型系統，能分布式存儲信息，具有并行處理功能和自學習、自組織和自適應功能。神經網絡技術的出現，為故障診斷問題提供了一種新方法，特別是對那些由于解析模型的故障診斷方法而難以建立系統模型的復雜系統，基于知識的故障診斷方法成了非常重要的、也是實際可行的解決途徑，并已在許多實際系統中得到了成功的應用。

近年來模擬電路故障診斷的技術不斷有突破發展，推陳出新，在實際運用中也有很多的成功實例，但是隨著科學技術的迅猛發展，特別是大規模電路的不斷涌現，模擬電路故障診斷還未完全實現自動化和智能化。模擬電路的研究領域又面臨著新的挑戰，開展故障診斷的理論方法研究顯得更加重要。

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1.1 教育理念落后，教學方法欠妥

在傳統的電工電子教學過程中，長期采用填鴨式教學，不注重先進教學工具的使用，教學方式單一，內容枯燥，沒有考慮到學生個體之間的差異，不能夠做到因材施教，學生的學習積極性不高；重理論輕實踐，實驗教學一直是依附于理論課程，內容主要為驗證性實驗，缺乏對學生整體分析能力、綜合設計能力、創新能力的培養。

1.2 教材選擇不當

實驗教材的選取也存在問題，很多時候，教師只是講解下實驗的目的和性質，針對其實驗原理，講述一遍實驗的過程，照方抓藥，完成實驗過程，這種傳統的教學模式能夠讓學生掌握基本的實驗技能，卻缺乏創新，學生處于被動狀態，嚴重制約了學生的主觀能動性。

1.3 教學資源緊張

由于目前高職院校的不斷擴招，電子信息技術、機械類的人才培養任務也越來越大，要求的教學資源、實驗機器也越來越多，儀器設備在超負荷的過程中進行運轉，無法承擔繁重的教學任務。

1.4 考核方式單一

實驗課程的考核方式也存在問題，目前主要的考核方式仍是以實驗報告為主，并且這種實驗報告都是照本宣科地將實驗步驟抄一遍，然后在實驗中填一些實驗數據，而這些實驗書也有很大部分是虛假構造、蒙混過關的。電子技術淺談這樣的實驗報告無法完全進行課程的評定，無法真實反映學習的情況，進而無法激發學生的積極性，在實驗課程中，無法有目的地提高學生的動手實踐能力。

2 電子技術教學改革措施

2.1 以就業為導向，合理整合教學內容

中職學校現用的電子技術專業教材過于看重學科的完整性和統一性，教學內容陳舊，跟不上技術的發展，對一些新工藝、新技術涉及很少，學生缺乏學習興趣。因此，必須對教學內容進行合理整合，編寫適合本校和本區域經濟社會發展的校本教材，適當刪除一些純理論性難理解的教學內容，增加一些現代工業應用較多的知識，多引入一些新工藝、新技術的介紹。

例如，電子技術的電路部分多數還是以分立元件為主，很少涉及集成電路的知識?，F實工業生產中多數以集成電路為主，要求學生明白其外部特性并會使用，其內部的結構及原理對于理論基礎薄弱的中職生來說理解非常困難，可以不做要求。所以，中職學校在整合教材內容時可以刪除或者簡化分立元件的內容，適當增加集成電路的現實應用案例，提高學生的興趣，開闊視野。在電子技能實訓課程中，中職學校還在練習常用元件的整形、安裝和焊接，而目前企業幾乎都使用波峰焊機或回流焊接自動批量焊接，工作人員只是負責焊接質量檢測，對于極少數的大型或者特殊元件才使用人工焊接，而且都是使用恒溫烙鐵，焊接元件也都以貼片焊接為主。因此，中職學校電子技能實訓課程應該增加SMT表面安裝技術和波峰焊、回流焊的相關內容，有效銜接課程內容和崗位知識，培養學生的職業能力。

2.2 采用行為引導教學法，引導學生自主探究

行為引導教學法是以職業活動為導向，以學生為中心，以培養學生的職業能力為目標，吸引學生的學習興趣，激發學生的學習主動性而采用的教學方法。這里的教學方法由多種教學技術、教學手段和教學方法結合而成，主要包括啟發教學、小組合作、案例教學、項目教學、任務驅動等，主要是激發學生的求知欲，變被動為主動，充分發揮學生的主體作用，引導學生發現問題、解決問題，從而掌握知識、提高技能。

行為引導教學要求教師由傳統的教學組織者變為引導者，營造良好的學習環境，以學生為中心，引導學生心、手、腦并用，教、學、做相結合，使學生在團隊合作中身體力行地獲取知識和技能，達到做中學、學中做的效果。

2.3 重視實訓環節，以實訓促進理論知識的學習

技工院校的學生理論知識比較薄弱，對理論知識也不感興趣，但動手操作能力卻很強，且積極性高，因此，實訓是一個重要教學環節。實訓不僅可以使學生掌握一項技能，還可以在操作中促進理論知識的學習，為理論學習提供動力。例如，學生在組裝功放音響的實訓過程中首先要從眾多的元器件中，選出所需要的元器件。在這過程學生要對組成功放音響的每個元器件的名稱、型號、外形、識別方法、用途等有所了解。色環電阻的讀數，電解電容和二極管正負極判斷，三極管管腳的識別等知識，在理論學習時學生不感興趣也學不好，可是在這時候很輕松很主動地就都掌握了。接著焊接完電路板以后還要進行安裝調試，在調試過程中學生進一步了解了設置靜態工作點的作用及重要性。而后，在把變壓器，直流穩壓電源，功放電路，揚聲器，LED顯示器、音頻線等元器件焊接安裝在一起時，學生對電路的結構、組成以及輸入信號、輸出信號等理論上的概念也有了進一步的理解。最后，在學生用著自己做好的功放電路來播放手機里的音樂時那種成就感是技校學生從小到大都比較少有的成功的情感體驗，這種情感體驗能大大地增強學生的自信心，并提高學生學習電子技術理論課程的積極性。

總之，對于高職學校學生的技能培養一直是討論的熱門問題，近年來高職學院的課程改革也越來越多，對于以電子信息技術為例的學科，一直以來要求全面的培養，既要求學生掌握基本的理論知識，而且要求掌握全方位的職業技能。

參考文獻：

[1]馮志江，張利，王巧玲.電子技術實驗教學的思考[J].實驗室研究與探索，2012，07：330-332+345.

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0 引 言

人機交互技術的發展大大增強了應用系統的智能化設計[1]，手勢識別[2]也逐漸成為人機交互的核心技術。隨著人機界面技術和設計理念的進步，紅外線接近感應器正逐漸成為非接觸式手勢識別用戶界面的創新點。早期的傳統紅外線接近感應系統由老式光電探測器和光電斷路器組成，其觸發方式基于是否移動或中斷，但這些器件在應用方面受感應器尺寸、功耗和可配置性的限制[3-7]。相比于這些早期的紅外線接近傳感器，Silicon Labs的Si1143傳感器不僅體積更小、功耗更低，還可以驅動多個紅外線發光二極管，可實現高級的多維手勢輸入功能。本文結合面向人機界面應用的Si1143傳感器的優勢，給出了一種非接觸式手勢識別系統的設計方案。該方案支持兩個和三個LED實現更復雜的接近傳感器集成電路，使人們能夠更方便、更安全、更愉快的通過非接觸手勢識別用戶界面。

1 Si1143的基本特性

Si1143是基于反射的低功率紅外線臨近和環境光傳感器，其結構框圖如圖1所示。它包括ADC轉換器、可見光光電二極管、紅外線光電二極管、數字信號處理器以及集成的紅外線LED驅動器等。工作時LED發送紅外光被物理反射回來后，由可吸收波長850880 nm的紅外光電二極管接收，而環境光則由可接收波長在500600 nm范圍內的可見光光電二極管接收，然后轉化為電信號經AMUX送入ADC進行數據轉換，進而通過I2C總線將數據傳輸至控制器。接近傳感器的檢測距離和靈敏度由系統的信噪比（SNR）決定，SNR越高，距離越遠。多種可變因素影響系統的SNR，包括環境噪聲/光線補償、光電二極管靈敏度、濾波和模數轉換器（ADC）架構[8]。Si1143的聯合架構優化具有非常高的系統SNR，從而使Si1143接近傳感器具有較遠的感應距離、較高的靈敏度和較快的數據采集速度。

Si1143在廣泛的動態范圍和包括陽光直射在內的各種光源下可提供優異性能，高靈敏度支持在半透明的產品覆蓋物后面靈活放置紅外傳感器。光電二極管響應和關聯的數字轉換電路對人造光閃爍噪聲和自然光顫動噪聲具有優異的抗擾性。Si1143完備的IR感應架構也可在日光下工作[9]，其包含一個環境光傳感器，能夠感應高達128 kiloLux的光照度。此外，Si1143的先進架構能夠在25 s內完成接近感應測量，減少了極其耗電的紅外發光二極管的開啟時間，從而實現了低功耗。

Si1143包括最多3個紅外線LED驅動器，可以自由實現檢測距離超過50 cm的一維HI系統或檢測距離高達15 cm的具有手勢感應能力的多維系統。多個紅外線LED燈驅動器能夠實現高級動作和手勢感應，Si1143支持3個LED驅動，支持多軸式臨近運動探測，能夠在多維非接觸式控制中實現創新的三維動作感應[10]。

2 非接觸式手勢識別系統組成

圖2所示為Si1143與控制器的連接電路示意圖。Si1143可與Silicon Labs提供的多種電容式觸摸感應微控制器相結合，包括C8051F700、C8051F800或C8051F99x處理器，組成非接觸式的手勢識別系統，并能用于多種動作和手勢檢測，以及目標物體距離校準應用。Si1143器件的感應模式提供有用信息給MCU，用以確定背景光類型，如日光、熒光燈光或白熾燈光。這種信息具有廣泛應用，可改善IR接近感應、優化紅外感應功耗、增強顯示設備的背景亮度調節功能以及控制系統內的其他設備。

3 紅外技術實現手勢感應

Si1143接近環境光傳感器適用于非接觸式手勢感應，如讀者翻頁，滾動平板電腦或GUI導航。Si1143可提供高達三個LED驅動器，并可在715 cm產品互動區域內感知手勢。我們通過使用紅外線技術實現動作感應，主要采用基于位置和基于相位的手勢感應。

（1）基于位置的手勢感應通過計算對象的位置來實現手勢感應。

（2）基于相位的手勢檢測則通過定時信號的變化來判斷物體的運動方向。

3.1 基于位置的手勢感應

基于位置的運動傳感算法涉及三個主要步驟：

（1）將原始數據輸入轉換成可用的距離數據，

（2）使用距離數據來估計目標對象的位置，

（3）檢查位置數據移動的定時，以查看是否有手勢出現。

3.2 基于相位的手勢感應

基于相位的手勢感應包括從原始數據尋找鄰近測量和尋找每個LED的定時變化反饋。當手放在LED的正上方，將出現每個LED的最大反饋點。如果手掃過兩個LED，可以通過查看其LED首次出現的反饋來確定劃過的方向。

3.3 兩方法優缺點比較

基于位置方法的優點是可以提供目標的位置信息，并允許系統實現比例控制?；谖恢梅椒ǖ闹饕秉c是位置計算的精度。位置算法假定LED是球形輸出，但在實際應用中LED的輸出是圓錐形。該方法還假定LED的整個輸出是均勻光強，但實際情況中光強度會衰減。且該方法不考慮目標的形狀，一個獨特形狀的對象會導致位置輸出不一致。例如該系統區別不出手和手腕之間的差異，因此涉及該手腕運動的區域檢測則不太精確。該方法中提供的位置信息用于低分辨率系統是足夠的，但當前的定位算法并不太適合于定點應用。

對于不需要位置信息的應用，基于相位的方法提供了一個非?？煽康姆椒z測手勢。每個手勢可以在可檢測區域任一入口或出口進行檢測，該方法的缺點是不能提供位置信息。這意味著可以實現手勢的數量比以位置為基礎的方法更有限。相位法只能從檢測區域區別出進入和退出的方向，無法檢測到可檢測區域中的任何運動。

3.4 兩方法結合提高手勢識別

系統將兩種方法結合，彌補了彼此的缺陷。基于位置的方法可提供某些位置信息進行比例控制，基于相位的方法可以用于檢測大多數的手勢。這兩種方法配合使用，可以給手勢感應提供強大的解決方案。

4 系統軟硬件設計相關

4.1 臨近感應

Si1143可以驅動三個單獨的紅外線LED。將這三個紅外線LED放入L形配置中時，可以對三維臨近場地內的物體進行三角測量。每當到PS測量時，Si1143會進行多達三次測量，具體依據CHLIST中啟用的參數而定。也可以修改這些測量的ADC參數，允許在不同環境光條件下正常運行。在這三次測量中，都可以對LED選擇進行設定。在默認情況下，每次測量打開一個LED驅動器，但容易顛倒測量順序，或讓所有LED同時打開。根據情況，可以將每次臨近測量值與主機設定的閾值進行比較。

為了動態支持不同的電源使用效率情形，每個輸出的紅外線LED電流都可以獨立設定，可在幾毫安到幾百毫安之間任意取值，因此主機可以動態地臨近探測性能或節能優化。此功能允許主機在一個物體已進入臨近范圍后降低LED電流，并在采用較低電流設置時仍然可以跟蹤該物體。最后通過靈活的電流設置，采用受控制的電流吸收器控制紅外線LED電流，從而提高精確度。

4.2 環境光

Si11413具有能夠同時測量可見光和紅外光的光電二極管，但可見光光電二極管也受紅外光影響。測量照明度時需要與人眼相同的光譜響應。如果需要準確測量照明度，則必須補償可見光光電二極管的額外IR響應。為了讓主控制器可以對紅外光的影響進行校正，Si1143在單獨通道報告紅外光的測量結果。單獨的可見光光電二極管和IR光電二極管適合于各種算法解決方案。主控制器可以執行兩次測量，運行算法推導出與人眼感覺相當的照明度。在主機中運行IR校正算法可以非常靈活地調節系統相關變量。如果在系統中使用的玻璃阻止的可見光超過紅外光，則需要調節IR校正。如果主機沒有進行任何紅外線校正，則可以在CHLIST參數中關閉紅外線測量。

4.3 主控制器接口

Si1143的主控制器接口由SCL、SDA及INT三個引腳組成，設計INT、SCL和SDA引腳的目的是使Si1143通過軟件命令進入關閉模式，而不會干擾總線上其他I2C器件的正常運行。Si1143的I2C從地址是0x5A，可響應全局地址（0x00）和全局復位命令（0x06），但僅支持7位I2C地址，不支持10位I2C地址。

4.4 運行模式

Si1143的運行模式包括關閉模式、初始化模式、備用模式、強制轉換模式和自發模式，在任何時候可以處于眾多運行模式中的一種。且必須考慮運行模式，因為該模式對Si1143的整體功耗有影響。

4.5 命令和響應結構

在讀取或寫入所有Si1143的I2C寄存器（除了寫入COMMAND寄存器之外）時都不喚醒內部定序器。Si1143可以在強制測量模式或自發模式中運行。處于強制測量模式時，除非主控制器通過特定命令明確請求Si1143進行測量，否則Si1143不進行任何測量。此時需要寫入CHLIST參數，以便讓Si1143知道要進行哪些測量。參數MEAS_RATE為零時會將內部定序器置于強制測量模式。處于強制測量模式時，僅當主控制器寫入COMMAND寄存器時，內部定時器才喚醒。處于強制測量模式時（MEAS_RATE=0），耗電量最低。當MEAS_RATE不為零時，Si1143在自發運行模式中運行。MEAS_RATE表示Si1143定期喚醒的時間間隔。內部定時器喚醒后，定序器根據PS_RATE和ALS_RATE寄存器管理內部PS計數器和ALS計數器。當內部PS計數器過期時，根據通過CHLIST參數高位啟用的測量，最多執行三個臨近測量（PS1、PS2和PS3）。順序執行這三個PS測量，從PS1測量通道開始。同樣當ALS計數器過期時，根據通過CHLIST參數高位啟用的測量，最多執行三個測量（ALS_VIS、ALS_IR和AUX）。

4.6 命令協議

與其他主機可寫入的I2C寄存器不同的是，COMMAND寄存器將內部定序器從備用模式喚醒，以處理主機請求。執行命令時，將更新 RESPONSE寄存器。通常在沒有錯誤時，高四位不為零。為了允許命令跟蹤，低四位實施4位循環計數器。一般而言，如果RESPONSE寄存器的高半字節不為零，則表示有錯誤或需要特殊處理。

5 結 語

在各種多元化的手勢識別環境中，當用戶的手被占用、出汗或手持物體而不利于觸摸屏操作時，就要用到非接觸式手勢識別。Si114x系列傳感器的手勢識別系統可以滿足非接觸的需求。Si114x系列傳感器具有高靈敏度、高效節能以及超長感應距離等優點，且封裝體積小，易用性高，能夠用于手機、電子閱讀器、平板電腦、個人媒體播放器、辦公設備、工業控制、安全系統、銷售終端和其他設備，可實現高級的接近感應和非接觸式界面。

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篇6

變電站自動化系統由間隔層綜合自動化系統（包含監控單元和通訊總線）及變電站層監控系統構成；主要用于35KV/66KV電壓等級的輸配電線路保護，主設備保護和測量控制系統。當前變電站自動化系統的發展趨勢將會不斷朝著高集成化、數字化、標準化方向發展。隨著集成電路和計算機技術的飛速發展，各種新型的大規模集成電路將會進一步應用在繼電保護和測控裝置上，這些新器件的應用將使保護和測控裝置的電路板更加小型集成化。有利于實現統一的運行管理。

1、變電站同期合閘

為了保證變電站的安全運行，發電廠，大型供電站隨時需要同期合閘，同期合閘需要密切關注三相交流電的相位、幅值和頻率問題。

1.1同期合閘的說明。同期合閘是變電站中經常遇到的操作，對減小沖擊，提高系統穩定性具有重要作用。同期的條件有三點：頻差、壓差、角差合格。同期合閘要求為安全、準確、快速。三個條件中安全最重要，同期裝置必須有完善的閉鎖功能，寧拒動不誤動。對差頻同期，在系統角差為0時合閘，對系統的沖擊最??；電廠中作為發電機的并網，快速性也很重要，捕捉第一次合閘可以節省大量能源。

1.2環網并列與差頻。差頻同期是指兩個沒有電氣聯系的兩個系統的并列，包括發電機的并網及兩個無聯系電網的并列；兩側的頻率不同，有可能捕捉到0角度合閘時機。環網并列是指兩個本已有電氣聯接的系統，再在該點增加一個聯絡開關；兩側頻率相同，相角差即為系統在這兩點之間的功角，該角度在網絡拓撲及負荷沒有大變動時保持不變。

1.3同期遙控方式及自適應識別。裝置雖然可以自適應地判斷出是同頻還是差頻，但對頻差很小的系統，這樣作意味著犧牲一些時間來判斷，會對合閘的時機帶來延誤。而調度員是了解系統的運行結構的，知道欲合閘的斷路器是處于同頻還是差頻同期位置，在發命令的時候即區分開同頻同期、差頻同期、遙控合閘命令會更好。裝置的自動識別功能，是指在合閘命令下發后，自動判斷是差頻、同頻還是無壓狀態，并由不同的約束條件進行操作。

1.4合閘導前時間的計算。裝置出口到斷路器合上閘的動作時間,它的準確獲得直接關系到同期點角差的準確性。常規方法是通過開入量的方式，即通過接入斷路器的輔助接點，來計算發出合閘令到該信號變位的時間。該方法思路直接，容易實現；但問題是當斷路器合上電流的時刻與輔助接點變位不一致的時差會引入誤差，另外要接點抖動也影響精度。

1.5同期算法計算方法。大體有兩種，一是硬件整形脈沖比相的方法，一是通過采樣點比較幅值和相位的方法。兩種方法各有利弊，互相配合能產生完善而穩定的效果。

2、電壓無功綜合自動控制

2.1VQC控制特性及控制模式的思考。

相對于同期合閘，VQC則是一個時刻運行的、以整個變電站為對象的、相對慢速的一個控制系統。其控制策略復雜，對出口的實時性要求不高，但對閉鎖的響應要求快速、完備。現有站內VQC實現方式基本有3種：后臺軟件VQC、主控單元網絡VQC、獨立硬件的VQC?，F在的問題是：用戶選擇時，既覺得獨立硬件的VQC系統造價高、多拉電纜，又擔心網絡型VQC產品的可靠性：VQC對對閉鎖的速度要求高。網絡型VQC的問題是，當發出控制出口命令后，這時發生可主變保護或電容器保護動作等需閉鎖的情況，無法彌補這個時間差。換一個思路思考：把控制策略放在PC機中，而把閉鎖策略放在相應的測控單元中。即后臺控制+閉鎖，間隔層閉鎖。通過軟PLC功能將需要的閉鎖條件輸入IO裝置中，對后臺發來的控制命令不是即刻執行，而是通過自身的閉鎖邏輯檢查，出口條件滿足才能出口，這樣既保證了實時的閉鎖速度，又保證了后臺策略的豐富。

以上三種方式是對電站內實現VQC的方法，但實際應用過程中有的局內不使站內單獨VQC系統，因它是在站內單獨的調節，往往滿足不了系統要求，存在一定弊端，常使用系統綜合電壓無功自動調節，在調度自動化端實現，來調節整個系統的無功優化組合。

2.2運行方式的自動識別。變電站運行方式會隨著負荷和設備狀況調整，這樣就要求VQC要自適應跟隨運行方式的改變，作出不同的控制策略。對不同的變壓器組數、不同的一次接線方式，由母聯、分段、橋開關、變壓器的組合可以有多種接線方式，不同方式控制策略是不同的，這里面有一個模式識別的問題。

本文提出的識別方法不僅應包括母聯、分段等的輔助接點的開入量；還包括母聯、分段上的電流、相角等交流量。

2.3全網無功電壓控制無功調控。從本質上說是個全網的問題，而不是變電站的問題。建立在破壞網中其他部分無功基礎上的本站平衡并不正確。無功電壓控制追求的應該是全網的最優解，而不是某個站的最優解。各自為政的VQC調節，會造成多次調節或同時調節。在通信可靠保證的前提下，應該配合將全網VQC作在地、縣調度自動系統中，即節省投資，又符合電網實際情況。

3、備用電源自動投入

備用電源是當正常電源斷電時，由于非安全原因用來維持電氣裝置或其某些部分所需的電源。

3.1可編程PLC功能的應用。由于備自投方式較多，不可能每種情況作一種裝置，這就要采用相同硬件基礎上的軟件PLC功能：通過裝置內嵌的PLC解釋軟件解釋由外部對自投邏輯的重新編排，現場可設置。

3.2廠用電快速備自投。在電廠中大容量的廠用機械電動機電切換過程中，就是一個快速備自投的問題。在工作電源消失后，大容量的旋轉機械使得母線上電壓的衰減是個逐漸下降的過程，并不是立即消失。由于電動機存在惰性作用，殘壓的幅值和頻率是變化的，備用電源投入中，也存在一個最佳合閘時機的問題。一般最佳投入時間為失電后第一次的30°角差范圍內，對裝置來說快速的處理器及繼電器的選擇就很重要。

4、小電流接地系統的接地選線

小電流在行業內是小電流接地選線裝置的簡稱，該設備適用于中性點不接地的單相接地選線，用于電力系統的變電站及鐵路等大型廠礦企業的供電系統，能夠迅速可靠地指示出發生單相接地故障的線路。100%的準確選線是個困擾多年的難題。常規的集中式的選線裝置的問題是：①多拉電纜；②可能要改造CT；③只引入零序電流，分析要素少，準確度低；④不符合變電站自動化分布式的設計思想。將其做成分布式的應該會更好。中性點經消弧線圈接地系統，零序電流與零序電壓的夾角方向沒有明確的反向關系，較難檢測；5次諧波方法又存在信號小、信噪比低、準確度差的問題。

5、結語

對變電站自動化安全自動裝置，對變電站同期合閘，環網并列與差頻，同期遙控方式及自適應識別，探討了電壓無功綜合自動控制，全網無功電壓控制無功調控和備用電源自動投入、小電流接地系統的接地選線等問題進行了探討。

參考文獻

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當紅外線人體檢測電路檢測到有人體入侵時，編碼電路將該檢測探頭的地址編碼，并且經過無線發射電路將檢測到有人體入侵的探頭的地址發送給無線接收電路，經CPU譯碼后，LED顯示報警地址，同時發出聲光報警或者向主任撥打預先設定的電話進行報警。

信號檢測電路

信號檢測電路主要由熱釋電紅外檢測探頭SD02和BISS0001信號處理電路組成。

信號檢測電路如圖2所示。配以濾波鏡片和阻抗匹配用場效應管組成的熱釋電紅外傳感器，以非接觸方式檢測出來自人體的紅外輻射并將其轉換成電信號，經BISS0001中的運放N1的前置放大、運算放大器N2的第二級放大，將直流電位抬高為內置電壓Um后送到由比較器N4、N5組成的雙向鑒幅器，檢出有效觸發信號Us。由于內置電壓UH≈0.7UDD、UL≈0.3UDD，當UDD=5V時，可有效地抑制±1V的噪聲干擾。N3作為條件比較器，當輸入電壓Uc小于內置電壓UR(≈0.2UDD)時，N3輸出為低電平封住了Us向下級遞送。而當Uc>UR時，N3輸出為高電平，打開與門N7，此時若有觸發信號Us的上跳變前沿到來，則可啟動延時定時器，同時Uo輸出為高電平。比較器的域值選取很重要，域值太低易誤報，太高則靈敏度低。

在定時周期Tx內，BISS0001的輸出端2為高電位，則晶體管VT1飽和導通，其集電極為低電位，將這一信號送到由單片機及無線發射電路組成的編碼及無線發射電路，接到編碼用的單片機的P0.0口，單片機將該探頭編碼后通過無線發射；在Tx結束時，BISS0001進入封鎖周期Ti，其輸出端變為低電平，晶體管截止，其集電極為高電平。BISS0001的1腳(A端)與電源相連，使信號檢測電路處于重復觸發。Tx定時間隔可由BISS0001的3腳和4腳上所接的電阻和電容來確定。信號檢測探頭仰角可在120。范圍內調節，并通過改變仰角來進行實際探測距離的調節，我們可通過實際測試來調整，也可以調整信號檢測電路中的可調電阻RP來調整探頭的檢測距離，本設計電路可探測距離為30m。

編碼電路島無線收發射模塊

編碼電路和無線發射電路由單片機和收發一體芯片nRF401組成，其電路元件少，電路簡單。

本設計中采用挪威Nordic公司新推出的集發射接收為一體的nRF401無線數傳芯片，它是一個為433MHz ISM頻段設計的真正單片機UHF無線收發芯片，采用FSK調制解調技術。采用高增益天線的情況下傳輸距離可達3000m。

編碼及無線收發射電路如圖3所示。通過AT89C5l的P2.0口控制射頻芯片的PWR_UP，使其為“1”時表示進入正常工作模式，為“0”時表示進入待機模式；P2.2接射頻芯片的CS，控制發送接收頻率，為“1”表示工作頻率為434.32MHz。為“0”表示工作頻率為433.92MHz。P2.1控制射頻芯片的TXEN端，使其為“1”表示進入發送模式，為“0”表示進入接收模式。

MT8880與AT89C51及語音電路的接口

DTMF信號發送/接收電路采用MITEL公司推出的專門用于處理DTNF信號的專用集成電路MT8880芯片，不僅具有接收和發送DTMF信號的自動撥號功能，還可以檢測電話干線上撥號音、回鈴音和忙音等信號音。適合與單片機接口，電路簡單。

MT8880內部有5個寄存器，分別為接收數據寄存器、發送數據寄存器、收發控制寄存器CRA和CRB以及收發狀態寄存器。在本設計中，僅采用發送數據寄存器、收發控制寄存器CRA和CRB發送DTMF信號實現自動撥號功能。發送數據寄存器中的數據決定要發送的雙音頻信號的頻率，因此只能向發送數據寄存器寫入數據。兩個收發控制寄存器占用同一個地址，因此根據CRA中的寄存器選擇位的值決定是否對CRB進行操作。

ISDl420語音芯片采用直接模擬存儲技術，且錄放音質極好，并有一定的混響效果；它的元件簡單，僅需簡單的阻、容器件即可組成簡單的錄、放音電路；無須后備電源，信息存儲時間長，不需要專用的編程器及語音開發器；具有較強的選址能力，可把存儲器分成160段來管理，形成最小的錄放時間為125ms。在本設計中，因需要四段報警提示語音，因此在語音分段方法設計時均將每段語音設為5s，其起始地址分別為00000000B、00101000B、01010000B、01111000B。

ISDl402的數據口A3、A4、A5、A6分別接單片機端口擴展芯片8255的PB0、PB1、PB2、PB3口，A0、A1、A2、A7接地，PLAYL接8255的PB5腳，SP經電容C14將語音信號偶合后送去電話接口電路。當按下開關SB1，錄音指示LED發光并同時開始錄音。當有警情時，單片機控制DTMF信號發送/接收電路自動撥打電話，電話接通后單片機根據不同的探測器送來的信號向ISDl420發送要放哪一段錄音的指令和

放音指令。ISD 1420則將語音信號送到電話接口電路，等待放音完畢以后，單片機發送掛機命令，報警完畢。

MT8880的DO～D3口分別接8255的PA0～PA3口，CLK2接PA4口，R/W接PA5口，RSO接PA6口，CS接PA7口，IRQ接主控電路處理器89C51的TO口，用來記錄各種脈沖的個數。來自語音電路的信號經過R44送到電話線上去。繼電器K用來控制摘掛機，晶體管的B極接主控電路處理器89C51的P1.2口，當P1.2為“1”時，V2導通，繼電器K閉合，電話接通，當P1.2為“0”時，V2截止，電話掛機。

主控電路處理器89C51的P0口分別接8255的DO～D7口和74HC373的DO～D7口，74HC373的Q0和Q1分別接8255的A0和A1，89C51的P2.5、P2.6、P2.7分別接74HCl38的A、B、C口，74HCl38的YO接8255的CS端。

軟件設計

1.信號音的識別方法

系統在巡檢到警情信號后就模擬摘機。為了識別模擬摘機后電話系統是否處于可撥號的狀態、電話撥完號碼后電話是否接通以及對方是否摘機接聽電話等幾種狀態，系統必須進行信號音的識別。為了識別信號音，必須知道各種信號音的特性。各種信號音特性如下。

撥號音：450±25Hz連續蜂音。

忙音：0.35s斷0.35s通的450±25Hz蜂音，音段周期為0.7s。

回鈴音：4s斷ls通的450±25Hz蜂音，音段周期為5s。

這些電話信號均是模擬信號，然而單片機是無法識別模擬信號的，故必須先將模擬信號轉換為脈沖信號，然后再根據脈沖信號的脈沖個數進行識別。這些電話音頻信號的脈沖個數計算公式為N=tm/T。其中，N為每音段周期的脈沖個數；T為電話音頻信號的音頻周期，單位為s；tm為信號音段周期的導通時間，單位為s。

在實際使用中，主要需要識別撥號音、忙音和回鈴音。分析這3種信號的特性可以看出，在一定的計數時間內，其脈沖個數是不一樣的。在本設計中采用2s計數判斷撥號音，采用2.8s(即4個忙音周期)判斷是否為忙音。隨后采用1s為一個計數單元，采用計五次后的累加脈沖數來判斷對方是否接聽電話。若有，則放相應的報警提示語音；否則再計1s，然后計算最后5s內的脈沖數，再次判斷對方是否摘機。如此反復。直到超過等待時間仍沒有人接聽電話就掛機。由于干擾和一些其他因素的存在，難免會有誤判的現象而導致漏報警情。因此采取在所有預先設定的電話至少有一個撥通就只撥一遍。如果全部投撥通或者沒人接聽則把所有預存電話重撥一遍，這樣漏報報警的概率就非常低以致可忽略不計。

2.軟件流程圖及撥號程序

自動撥號程序的流程圖如圖4所示。

3.編程過程中應注意的幾點

首先，MT8880的DTMF產生器是發送部分的主體，它產生全部16種失真小、精度高的標準雙音頻信號，這些頻率均由3.579545MHz晶體振蕩器分頻產生。電路由數字頻率合成器、行/列可編程分頻器、開關電容式D/A變換器組成。行和列單音正弦波經混合、濾波后產生雙音頻信號。通過DTMF編解碼表把編碼數據寫入MT8880發送寄存器產生單獨的fLOW和fHIGH，一旦編碼錯誤就會導致撥號失敗，故在編程過程中要十分小心。

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中圖分類號：U412.36+6. 文獻標識碼： A 文章編號：2095-2104（2012）09-0020-02

1 引言

我國高速公路的發展目標正在從公路建設的本身向高速公路管理的現代化管理邁進，其轉折性標志在于高速公路路網的逐漸形成，并以此對信息傳輸及交換提出新的要求。進入20世紀90年代末，我國各省的高速公路建設部門都已開始籌劃和組建省域內的聯網收費系統。收費方式是指收取車輛通行費中一系列操作過程，涉及到車型分類、通行費的計算、付款方式和是否停車等因素。因為建設收費站投資很大，行駛于一條高速公路上的車輛需多次在主道上停車繳費，造成交通不暢、手續繁雜。所以采用ETC，進而實現收費系統“一卡通”工程是十分必要的。

以下是收費系統“一卡通”工程區域收費公式：全封閉式收費道路的車輛通行費收費原則為“按車型、行駛里程征收”。高速公路路網的路費計算公式為

式中：F為全路程總路費；Fi為第i路段的路費；Li為第i路段的行駛里程；Vi為在第i路段被定義的車輛類別；Xi為在第i路段的其他約束條件；Ki（t，Vi，Xi）為第i路段的費率，它隨時間、車輛類型，以及收費系統其他約束條件（如戶類型，不同付款方式等）而變化。

由于路網費率的約束條件涉及到付款方式，所以非接觸IC 卡是實現收費系統“一卡通”的先決技術條件。以下擬對ETC在高速公路聯網收費系統實現區域收費聯網的具體應用。隨著科技的進步，道路收費方式及其設施都不斷地發展，概括起來可分為全人工收費方式、人工收費和計算機管理的半自動以及全自動收費方式等三大類。

2 全人工收費方式

全人工收費不需要配備任何設備。全人工收費方式具有節約投資，簡單易行的優點，目前還有許多收費站點采用。全人工收費的缺點很明顯：它以發出的收據存根作為收費員上繳款的依據，在相當多的車輛在不需要通行費收據的情況下存在明顯的漏洞。雖然收費管理部門可以采用下述措施來避免損失：加強教育、強化監督管理；在封閉式收費系統條件下采用入口收費、出口驗票的方法。但這些措施只能部分解決問題，它無法獲得準確可靠的統計數字用來核查。因此這種方法不宜繼續采用。在此，建議在高速公路的建設中應使高速公路收費系統的建設達到與土建工程同步完工并投入使用，這樣可對高速公路的運營管理起到良好的作用。

3 半自動收費方式

3.1 人工收費、人工判斷車型、車輛檢測器計數、電視監視、計算機管理這是目前比較流行的收費方式。在收費站配備計算機系統，收費車道配備車道控制計算機、電動欄桿、車輛計數器、費額顯示器等設備對收費過程進行管理，并配備閉路電視監視系統對收費過程進行監控。

在這種方式下，人工負責收錢、找零，處理各種特殊情況和判斷車型；計算機管理的收費機負責車輛計數，對收費操作進行準確的分類統計；閉路電視系統則可以通過真實顯現和記錄通過車輛的車型以及處理情況，使系統監督的功能進一步加強。我國已經在濟青、滬寧、環膠州灣等許多高速公路上實施。“九五”期間實施的鄭洛、安新、石安、杭甬、廣深、深汕等高速公路增加的IC卡設備也屬于同一模式。記錄收費及入口地址等信息的通行卡需求量較大，黑龍江省哈大路采用非接觸式IC卡。

3.2 人工收費、自動車輛分型、車輛檢測器計數、計算機管理、輔以電視監視在收費車道的入口處安裝車輛分型設備（或車輛稱重設備），信息自動送到車道控制計算機，收費員據此發卡。有些高速公路將自動分型設備安裝在車道的出口端，此時分型設備僅起校核監督作用，檢驗收費人員判型是否正確。使用情況表明，僅起校核作用的設備，其作用往往是有限的。

車輛自動分型是防止收費漏洞產生的有效措施，由于國內車型十分復雜，靠檢測車輛幾何參數來分類的方法其精度有一定的限制。采用圖象識別方法很有前途。隨著科學技術的進步，車型分類會趨于簡單和規范，將是一種有發展前景的方法。

4 全自動收費方式

4.1 全自動機械收費方式全自動機械收費方式有投幣式和票卡式兩種。全自動機械收費方式在歐美國家曾一度風行，其最大優點在于自動化程度高，節省收費人員。缺點是設備復雜，初期投入和運營維護費用昂貴；另外要求司機必須攜帶大量硬幣或票卡，使用范圍有一定限制。目前僅在輔場合或大型收費廣場開辟若干車道供特定車型（多為小客車）使用。

4.2 全自動電子收費系統全自動電子收費系統又稱不停車收費系統。為了避免在收費站停車交費所帶來的手續上的麻煩和交通延誤，歐、美、日等經濟發達國家都在大力研究開發全自動電子收費系統見圖1。

圖1不停車收費車道系統示意圖

這方面的技術已經發展到很先進的程度，并已成為智能運輸系統（ITS———Intelligent Transportation Sys2

Tem）的一個組成部分。

全自動電子收費系統的技術是完成車種自動識別（AVI-Automatic Vehicle Identification）電子標簽識別（Tag）技術，標簽采用不同技術構成，已發展了三代產品，在收費系統中應用于不同的場合。收費車道設備是不停車收費系統的核心，主要由自動車輛識別裝置（AVI）完成車輛身份參數的快速自動識別，該裝置通過無線電波與車載識別卡實現高速數據轉換，使系統可在極短時間內作出反應，因而車輛通過收費口時，可以不停車快速通過。

5 聯網收費

為了將車輛自動分型系統應用于收費實踐工作，首先解決的前期工作是IC卡的聯網，IC卡又稱“集成電路卡”、“智能卡”。將具有存儲、加密及數據處理能力的集成電路模塊封裝于和信用卡一樣大小的塑料片中，便構成了IC卡。

聯網收費的主要目的是為了解決高速公路聯網中不同歸屬路段收費單位的收費制式，使其統一，消除不合理的主線收費站和局部性的封閉性收費模式，最大限度地提高高速公路的運營效率。對收費全過程來說，上述信息是非常完整的。在實際工作中，高速公路管理者可以對高速公路收費實行比較有效的管理，提高工作效率，減少人工操作的誤差，堵塞漏洞；同時可簡化收費過程，采用記帳、預付、信用卡等付款。

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實習課是職業學校的一門主干課，也是職業教育區別于普通教育的一個顯著特征。實習課教學的重要性越來越受到各個學校的高度重視。但是，目前面臨的主要問題是理論課和實習課的課時分配矛盾日益突出。如何使學生在有限的在校時間內，在基本學好理論課，具備一定的專業基礎知識的同時，加大切實可行的實踐教學環節，使學生通過實習課的學習，一方面加深對專業技術理論知識的理解，另一方面掌握本專業對應工種的基本操作技能、技巧，并達到一定的熟練程度，把學生真正培養成既具有一定的專業知識，又能夠從事生產、服務、管理等第一線需要的，德智體美諸方面全面發展的復合型應用人才。有更多的工作需要我們在實習教學中去做，有許多問題需要我們去解決。結合我校的實際，探索一條既適應當前職業教育特點，又適應電子工業長遠發展要求的辦學新模式，是本文的根本初衷。

我們常說的實習課，內容包括試驗課和實踐課。傳統的試驗課，大部分的試驗內容都是一些驗證性的試驗，試驗的結果用來驗證理論課教學的一些基本定理、定律或者結論。這個環節雖然比較重要。但花費課時量不宜太大；而實踐課內容仍然簡單落后，通常為烙鐵加螺絲刀的舊面孔，都是買來套件讓學生組裝，學生不能親自參加諸如PCB、變壓器等單元零部件的制作，同時產品缺少聲、光、電、機的相互結合，不能調動學生學習的積極性?，F在已經進入了集成電路和彩色電視機時代，如果一直停留在讓學生組裝有輸入、輸出變壓器的五管收音機和黑白電視機，顯得有點落伍，而且學生畢業后所從事的工作很難見到這類收音機和電視機。另外，現在是市場經濟時代。如果組織學生下廠實習，工廠一般只讓學生從事簡單勞動，所干工作和所學專業相差甚遠，結果是實習幾個月，學生的實際技能長進并不大。學生走上工作崗位后，實際操作能力仍然較差，遇到問題自己解決不了，一般不會受到社會的歡迎。因此，現有的實習課程教學有必要進行改革。

電子專業的實習就是為電子類專業學生掌握電子工藝及其操作技能而設置的必修課。我校在這方面已取得了可喜成績，但還是離社會及企業對應用型人才的要求有一定差距。有必要在以下幾方面進一步加強：

①培養和訓練學生熟練掌握電子元器件的識別方法和使用儀器儀表檢測元器件基本特性的操作方法；

②通過大量的實踐操作，培養學生掌握最新焊接技術并熟練掌握手工焊接技術；結合《電子線路CAD》課程教學，使學生了解PCB版的生產過程和工藝流程。

③采用從零部件的制作、簡單電子產品的裝配、調試的系統化訓練方式。到培養學生掌握簡單電子產品的整個生產過程和工藝流程：在裝配和調試過程中培養用已經學過的理論知識分析、解決實際問題的能力；熟練掌握常用及專用儀器儀表的使用方法。

1　培養學生熟練掌握常用電子元器件的識別、基本特性的檢測方法。

1.1　常用元器件的識別。建立常用元器件產品陳列室，該陳列室主要擺放一些常用的電子元器件。目的是讓學生從進入我們學校的第一天就有機會看到常用電子元器件的實物，為后續課程的學習打下堅實的感性認識基礎。陳列室應包括常用電子元件，例如電阻器、電位器、電容器、電感器和變壓器：常用電子器件，例如二極管、三極管、集成電路、教師和往屆學生在教學、科研、技能大賽、技能鑒定、畢業設計、課程設計中設計、制作的優秀小發明、小產品、小制作的印制電路板和電子整機等。

建立陳列室一方面可以在理論課的教學過程中，在講到有關對應章節的教學內容時，組織學生到產品陳列室參觀。進行現場直觀教學，通過對陳列產品的參觀和老師的講解。使學生從感觀上了解常用電子元器件的種類及用途、封裝和安裝形式、參數的標記方法。掌握什么是元器件的臥式

1.2　電子元件元器件的基本特性和檢測方法。涉及到元器件參數和電路指標的測試，離不開儀器儀表。我校為了使學生學會和掌握電子儀器儀表的工作原理和使用方法，在所有電類專業都開設了《電子測量儀器》課程，雖然這門課程開設很有必要，但是由于各方面的原因，該課程的學習效果總不盡人意。原因之一就是這門課程的開設在第三學年，這時學生即將面臨就業，人心惶惶，學習興趣不大，而且這時學生在校實習課程已經基本結束，學習過程中也沒有安排實踐操作，加之該課程理論性比較強，所講內容也比較深，好多東西在以前課程中都未講到，學生普遍反映聽不懂。建議把《電子測量》課的理論課教學去掉，把這部分的教學內容分解到實習教學環節。在實習的對應環節講授對應章節。且多講授操作、使用方法而少講電路原理，這樣學生學習的效果會更好一些。目的就是教會學生會使用常用儀器儀表測量元器件、電路的參數和性能指標，掌握常用儀器儀表的測量和使用方法。

在這個環節的實習中，講授《電子測量與儀器》課程中的模擬、數字電壓表、電流表、萬用表的使用方法，萬用電橋、Q表的測量方法等章節。讓學生對照所講的測量方法進行實際操作，反復練習，達到操作熟練快捷，測量準確無誤為目的。

2　培養學生熟練掌握電子產品的焊接技術。焊接技術是電予專業學生必須掌握的一門基本技能，以往的實習是讓學生在廢舊電路板上練習焊接技術，這一步是必須的。只有通過大量的練習才能掌握，但是單純而大量的練習容易使學生感到枯燥。建議成立印刷電路板(PCB)生產實習車間，讓學生有機會參與印刷電路制板的制作。在沒有PCB板生產車問的情況下，可采用最簡單的方法，如用特制刀具刻制等。這種方法只適合最簡單且電路元件很少的情況。對于較復雜的電路板，可在教師的指導下，選擇適當的課題利用計算機設計電原理圖后再生成印制板圖，激光打印機打印出印制板圖樣，然后粘貼在敷銅板上，通過制版機制版后，再放入三氧化鐵溶液中，經腐蝕即成。有目的的采用此法，可使學生了解電子工業生產的基本工藝，也可使學生熟悉計算機《電子線路CAD》軟件的應用。

我們學校在電子類專業都開設了《電子線路CAD》課程，學生在該門課的學習中已基本掌握了簡單PCB板的設計方法，也能畫出像模像樣的PCB板。可讓學生在《電子線路cAD》課的學習中畫一張可調穩壓電源的PCB板，然后組織學生到PCB板生產車間參與制作，把做好的PCB版作為練習焊接的對象，最后讓學生實際焊接一個可調穩壓電源電路板，留作后續整機裝配、調試使用。由于焊接好壞直接影響到最后的整機裝配質量，學生會認真完成。誰先完成且質量合格，就可進入我校的SMT生產流水線實際操作。表面組裝技術(SMT)足電子先進制造技術的重要組成部分，SMT的迅速發展和普及，為電子產品的微型化、輕量化創造了條件，成為制造現代電子產品必不可少的技術之一，目前我國急需大量掌握SMT知識的專業技術人才。通過SMT實訓，可以使學生了解表面組裝元器件、電路基板、組裝材料、組裝設計、組裝工藝、組裝質量檢驗與測試等最新焊接技術和焊接工藝。

3　實施項目教學。通過實施一定的項目，培養學生學會用已經學過的理論知識分析問題、判斷故障、排除故障等解決實際問題的能力，掌握常用電子儀器儀表的正確使用方法。

3.1　組裝可調穩壓電源。把學生在以前實習巾做好的變壓器、焊接成功的可調穩壓電源線路板通過組裝連線，使之成為一個簡單整機產品，然后讓學生自己調試和排除簡單故障，最后用儀器儀表檢測穩壓電源的輸出電壓、最大輸出電流、電壓調整率、電壓調整范圍、負載調整率、紋波電壓、電源內阻等指標。培養學生應用所學知識來分析問題、解決問題的能力，達到進一步熟練掌握電壓表、電流表、萬用表、示波器的使用方法。

最后由代課老師對學生裝配、調試合格的穩壓電源，從焊接的外觀、結構的合理性和工藝性、電氣性能指標各個方面進行綜合評價。對各個環節表現特別優秀的學生可給予適當獎勵，其制作的產品可擇優推薦到產品陳列室陳列。

3.2　組裝電子玩具。建議設立電子玩具裝配環節，因為目前電子玩具的市場前景非常廣闊，電子玩具生產廠家的員工需求也與日俱增，有的電子玩具的技術含量也非常高。一個看似簡單的玩具卻包括了聲、光、電、機的有機結合，特別是智能遙控型玩具更適合電子專業的學生。如果能讓學生在實習期間，親自組裝技術含量較高的電子玩具，則是對學生專業知識和操作技能的全方位訓練和提高。學生看到自己組裝的玩具會飛、會跑并且可無線遙控(包括聲控、光控、無線電波控制等)，學習積極性的提高不言而喻。同樣對組裝合理、各項性能指標優秀的制作人給予表揚和適當獎勵，其制作的產品可擇優推薦到產品陳列室陳列。

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隨著現代信息技術和電子科學技術飛躍式發展，醫學領域科學技術與電子信息技術結合的趨勢明顯加強，呈日新月異之勢，世界前沿、具有高科技含量、創新型醫學影像儀器、設備不斷涌現，則需要更加成熟的臨床應用技能人才。因此，對于醫學院校、高職高專學生的職業醫師技能培養更為重要，使其掌握一些相關的影像電子學基礎知識已經成為醫學發展的必然選擇。

2 《影像電子學基礎》教材及增值服務問題

下面著重探討醫學院校、高職高專學生所需求的《影像電子學基礎》教材建設的相關問題，尤其是教材的編寫構建工作、配套教材及其增值服務等問題的設計工作，值得第三版《影像電子學基礎》教材編寫組成員探析。

高職高?！队跋耠娮訉W基礎》教材編寫修訂問題 人民出版社出版的高職高?！队跋耠娮訉W基礎》第一輪教材由朱小芳教授編寫，體系完整、內容設置合理，符合醫學影像技術專業學生的知識結構和專業特點[1]。隨著時間的推移，電子科學技術在醫學儀器、影像設備等方面的漸進式發展，以及不同時期對專業人才培養的需求不同，則要求各類高職高專醫學院校使用的教材要緊跟時展、科技進步的步伐。值此時機，人民出版社成立了高職高專《影像電子學基礎》第三版教材編寫組，對新一輪教材進行更新與構建。

高職高專《影像電子學基礎》教材在繼承第二版成熟部分的基礎上，根據全國各類高職院校學制較短、學時較少的教學特點，教材遵循培養目標的規定，內容兼顧相關課程的需要，結合電子技術的最新發展和醫學影像技術人才培養目標進行了相應修訂。修訂體現出教材內容的思想性、科學性、先進性、啟發性和適應性，加強了實驗教學相關內容，突出實用性、可操作性，旨在培養、提升學生的職業技能。

本輪教材調整了數字電路部分章節結構，編排和具體內容作了較大修改，使體系更趨于合理實用；全書字數約36萬字。前導課為醫學物理學、高等數學、影像電子學基礎（電路分析、模擬、數字電子學基礎），后續課程包括影像設備學等。

高職高?！队跋耠娮訉W基礎》教材規劃與設計 根據高職高專醫學影像技術專業學生的特定需求，增加了影像設備中典型電路的分析，教材體系體現了專業特點；教材內容注重基礎，適當結合專業，難度適中，簡明、易讀，體現了實用性和特定性；全書內容修訂緊跟影像電子技術的最新發展，刪、改了過時內容，體現出教材的先進性；增加了部分內容，如影像設備中精簡電路分析，電子元器件的識別方法、檢測和應用分析方法，集成運放電路的分析及實例講解；注重全書內容的整體性和各章節銜接的流暢性；精選和增加課后習題，修改附錄相關內容。

《影像電子學基礎》教材進行如下規劃與設計。

1）教材規劃與設計包括課程介紹。《影像電子學基礎》課程是醫學影像技術專科專業一門重要的專業基礎課。通過本課程的學習，使學生可以處理好電路原理、計算機原理之間的銜接問題，掌握各種分立元件電路的設計和集成電路的功能與應用。要求學生熟練掌握電子學的基本概念和基本規律，正確認識各種電學現象的本質；還應掌握電子學研究問題的思想方法，能對實際問題建立簡化的物理模型，并對其進行正確的數學分析。本課程在培養學生嚴肅認真的科學作風和抽象思維能力、分析計算能力、總結歸納能力等方面起到重要作用。

2）教材規劃與設計包括課程理論教學內容綱要。理論教學內容共計10章，包括直流電路、正弦交流電路、變壓器與常用電工器件、半導體器件、基本放大電路、常用放大電路、直流電源、組合邏輯電路、時序邏輯電路、數模與模數轉換器等。

3）教材規劃與設計包括實驗教學內容綱要。實驗教學主要內容包括：常用電子儀器的使用，電子電路實驗中的各種電子儀器的主要技術指標、性能和正確使用方法；晶體管單管放大器，分析靜態工作點、動態參數性能指標對放大器性能的影響；負反饋放大器，掌握負反饋對放大電路性能的影響；集成邏輯電路的連接，熟悉集成邏輯電路連接應遵守的規則；觸發器及其應用，了解觸發器之間的相互轉換方法等。

《影像電子學基礎》教材是高職高專醫學院校專業基礎課教材，其理論性與實踐性非常強，學科知識具有廣度深、跨度大的特點，教學內容更是涵蓋了醫、理、工科院校多門電子學課程的相關知識，但其又有別于理、工科電子學課程體系，重點體現電子科學技術在醫學儀器、影像設備上被廣泛使用的教學內容。

《影像電子學基礎》教材增值服務項目問題探析 “教材增值服務”是指與教材配套的輔助學習資源和獲取資源的相關工具，其作用是對教材知識體系的補充和延展，輔助教師授課或引導學生自我學習，幫助學生更好地理解所學知識以及提升實踐應用能力等，更好地為教與學者提供超出教材本身的服務價值。增值服務項目包括以下內容。

1）理論教學數字資源整合部分。理論教學資源中，經驗豐富的教師制作完成的電子課件、電子教案等數字材料，是經過實踐教學檢驗、且含金量較高的理論講解體系資源，可以作為增值服務內容之一，供學習者參考、借鑒與使用；與教材配套使用的數字圖書，可以是本教材相關習題的解析，也可以是該知識體系前沿發展的相關內容介紹或是與后續課程相關銜接內容等的電子版工具書，作為學生自主學習或是結業考試復習的參考書。

2）實驗課程內容演示教學部分。對于高職高專學生來說，能夠自行完成實驗操作內容的學習，并順利實施該實驗且達到實驗的目標要求，提供必要的演示教學操作示范是實驗教學的重要手段之一。演示教學操作示范資源內容的制作是增值服務內容的制作難點。理想的演示教學操作示范資源，可以由課程組教師將做預實驗的過程記錄下來，并形成音像資料保存起來；也可通過對學生的現場進行指導，由學生來操作、完成實驗內容，并形成音像資料等方式獲得。對實驗教學內容進行演示操作示范，可以加深學生對配套教材中實驗內容的初步認識，并在此過程中捋順實驗操作步驟，熟悉實驗操作技巧，提高操作水平與能力，尤其是電子學實驗中強電部分內容，盡量避免由于誤操作帶來的不必要損失和麻煩。

3）實驗課程內容軟件仿真系統部分。電子學課程實驗內容中，一些較為基礎、驗證性實驗通?？梢酝ㄟ^各種軟件進行仿真實驗驗證完成。這樣做的好處：減少學生在實驗實施過程中對實物器件需求的依賴性，就可以達到實施各種驗證性、設計性實驗內容的目的；否則如果沒有配套的設備、器件與材料，或缺失其中的部分資源，都可能導致實驗內容無法順利實施，就更難達到實驗教學的目標要求。同時也可以減少實物資源的浪費現象。有些實驗是驗證性的，結果出來即可，但有些器件是一次性的，就會導致不必要的損失。

基礎軟件仿真系統可以通過與開發公司協商形式得到，教師主要負責引導學生對相關驗證、設計性實驗所能用到的軟件進行說明、講解，指導實踐應用即可。另外也可以使用商業性軟件進行各種實驗、理論設計等工作，如Multisim軟件，它是電子電路全功能模擬測試仿真軟件，是一套完整的系統設計工具，其強大功能包含元器件編輯、選取、放置，電路圖編輯、繪制，電路特性分析等。

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以《戰地3》為例，超頻后的RadeonHD7970顯卡在ThunderRun和GoingHunting兩個關卡測試（1920×1200，Ultra預設）中，都有17%左右的性能提升。

需要說明的是，催化劑控制中心的超頻上限就是1125MHz/1575MHz，因此如果要進一步提升該顯卡的頻率就必須借助第三方超頻軟件。當筆者通過其他軟件（如MSIAfterbuner）繼續提升RadeonHD7970的頻率時發現，超頻上限仍然被限制在1125MHz/1575MHz。這說明要想進一步提升RadeonHD7970顯卡的核心和顯存頻率，只能依靠一些非常規手段。

為此，筆者將為MSIAfterbuner手動添加非官方超頻模式，具體做法是進入C:\ProgramFiles(x86)\MSIAfterburner目錄當中，用記事本打開MSIAfterburner.CFG文件，找到[ATIADLHAL]段落，將Unofficial OverclockingEULA和UnofficialOverclockingMode的數值從0改成1。然后保存MSIAfterburner.CFG文件，再次運行MSIAfterbuner。此時MSIAfterbuner將彈出EULA最終用戶協議，點擊“是”。

之后進入MSIAfterbuner主界面后，核心和顯存頻率滑動條上的頻率已經全部歸零。但是調節滑動條可以發現，RadeonHD7970顯卡的核心頻率和顯存頻率已經分別可以最大設置到1665MHz和2475MHz（等效9900MHz）。

不過僅僅打開非官方超頻模式，還不能很方便地超頻，因為界面當中的核心加壓一項還是灰色不可選。接下來，還需要點擊界面右下角的“Settings”，進入MSIAfterbuner的常規設置界面，在“兼容性”部分當中，選定“解鎖電壓調整控制”和“解鎖電壓監控控制”）。點擊確定之后，MSIAfterbuner會要求重啟。重啟之后，該軟件已經可以自動偵測到RadeonHD7970顯卡的默認電壓為1174mV了，即1.174V。此外，該軟件的核心電壓滑動條也能提供最小800mV、最大1300mV的調整范圍，設定超過1174mV的值，即是為RadeonHD7970顯卡核心進行加壓。

通過反復測試，筆者手中這款RadeonHD7970顯卡可以在1221mV的核心電壓下，使核心和顯存頻率分別穩定工作在1250MHz和1757MHz上。其超頻幅度分別比官方超頻極限的1125MHz和1575MHz提升了11.1%和11.6%。

超頻后的RadeonHD7970顯卡在《戰地3》的ThunderRun和GoingHunting兩個關卡測試中，平均幀數分別比超頻到1125MHz/1575MHz時提升了15%和14%，較默認狀態更分別提升了34.8%和33.5%。值得注意的是，在超頻到1250MHz/1757MHz之后，RadeonHD7970顯卡在對性能要求更高的GoingHunting關卡中的最大幀數更首度突破100fps大關，顯示出該顯卡在大幅超 頻后帶來的可觀性能。

GPU底層質量也能檢測？

如果在購買或比較顯卡時，能事先預知顯卡的GPU“體質”的話，相信是很多玩家樂于見到的。而推出不久的GPU-Z0.5.9軟件已經可以實現這個功能了，因此筆者用它對手中的RadeonHD7970顯卡進行了體檢。

這里所謂的GPU體質主要指GPU芯片的漏電率，在GPU-Z0.5.9中以ASICQuality（ASIC質量）數值來表示。該軟件認為，在一般情況下讀取的數值越大代表芯片體質越好，默認工作電壓就越低，圖形芯片功耗越低，超頻幅度越高。

ASIC即專用集成電路，就GPU圖形芯片來說，它們都是從圓形硅晶圓上切割下來的硅芯片。一般來說，越靠近硅晶圓圓心，切割下來的芯片漏電率越低，多用于高端顯卡當中。相反，芯片漏電率可能會相對較高，一般用于主流顯卡中。而且據筆者所知，對于芯片的漏電率，AMD和NVIDIA都有自己的識別方法。不過現在GPU-Z0.5.9已經可以實現類似的功能了，目前可以被識別的顯卡包括AMDRadeonHD7000系列和NVIDAGeForceGTX400、500系列。

具體方法是運行GPU-Z0.5.9，右鍵點擊軟件界面左上角的GraphicsCard，在彈出的選項菜單中選擇“ReadASICQuality”（讀取ASIC質量）即可。以筆者手中的RadeonHD7970顯卡為例，讀取的ASIC質量為71.3%。從實際使用來看，漏電率檢測結果和超頻、核心電壓無關。顯卡在超頻或者改動顯卡核心工作電壓之后，GPU-Z0.5.9讀取的漏電率數值沒有任何變化。

不過，GPU-Z讀取的數值越高是否代表RadeonHD7970的芯片漏電率越低？超頻越出色呢？據統計，RadeonHD7970的ASIC質量讀取數值大都分布在70%～80%，很少一部分芯片的ASIC質量讀取數值會達到80%以上。大量測試發現，在加壓到1.25V的情況下，ASIC質量讀取數值在76%～80%的RadeonHD7970顯卡的核心頻率有很大機會超到1330MHz；ASIC質量讀取數值在70%～76%的RadeonHD7970顯卡的核心頻率一般最高就在1225MHz～1280MHz；而少部分ASIC質量讀取數值在80%以上的產品的超頻幅度反而有所下降，一般在1260MHz～1290MHz之間。這說明GPU-Z0.5.9讀取的ASIC質量數值基本能夠代表一款顯卡的超頻幅度，可以作為參考，但不能以此來判斷一款顯卡的超頻幅度。

游戲優化

RadeonHD7970作為首款采用GCN架構的顯卡，各大游戲廠商還沒有推出為其專門優化的游戲。持續提升該顯卡在現有游戲中性能的工作，目前主要由AMD催化劑驅動程序研發團隊負責。

不過，作為AMDGame Evolved聯盟成員，著名游戲開發商瑞典DICE已經在2月14日為《戰地3》推出最新補丁。其中就首度為RadeonHD7000系列顯卡進行了優化，提升這些顯卡的在《戰地3》當中的FXAA反鋸齒性能。在這個補丁推出之前，DICE只為采用VLIW架構的AMD顯卡的矢量代碼處理FXAA路徑和NVIDIA顯卡的標量代碼處理FXAA路徑進行優化，并沒有為采用GCN架構顯卡的標量代碼處理FXAA路徑進行優化。因此RadeonHD7970顯卡在這款游戲中的性能還有一定的提升空間，而新補丁就解決了這個問題。

以《戰地3》的GoingHunting關卡測試為例（1920×1200分辨率，Ultra預設，關閉MSAA反鋸齒，保留FXAA反鋸齒），RadeonHD7970顯卡在安裝了新補丁后，性能有3%左右的性能提升。

開啟Tahiti的視頻硬件編碼功能

AMD在核心代號為Tahiti的RadeonHD7900系列GPU中，首度集成了支持視頻硬件編碼的視頻編解碼器引擎（VCE）。VCE對視頻進行硬件編碼有2種模式，在“完整模式”中，H.264編碼的過程幾乎每一個步驟都是由固定功能硬件完成，具有快速性和高效性。不過，這種模式沒有充分利用GPU的其他部分。于是，AMD為VCE添加了混合模式。在混合模式當中，固定功能硬件只進行熵編碼處理，所有其他步驟由GPU靈活進行處理。

現在，索尼的視頻編輯軟件-VegasPro11.0（Build521）已經率先支持Tahiti圖形芯片當中的VCE硬件視頻編碼了。用戶只需要打開該軟件，在Options（選項）Preference（偏好）Video（視頻）界面勾選“GPUaccelerationofvideoprocessing”（視頻處理GPU加速）即可）。

筆者使用RadeonHD7970顯卡和VegasPro11.0軟件對一段視頻進行渲染編碼處理，通過MSIAfterbuner和GPU-Z觀察編碼過程中的GPU占用率在16%左右。這說明該軟件的確可以調動VCE對視頻進行硬件編碼處理。

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現代電子技術的發展突飛猛進，使社會越來越需求具有創造能力的電子技術人才。因此，培養高質量電子技術人才，以適應21世紀對電子技術人才的需要，是擺在我們面前的歷史任務。模擬電子技術實驗是加深、鞏固學生所學理論知識所必需的一種教學手段和教學途徑，它是關系到學生對于理論知識的掌握程度，以及實驗技能、創新能力的培養等眾多方面的一門實踐性課程。實驗教學的重要性是不言而喻的，目前各高校無不給予足夠的重視，我院已將其作為一門單獨開設的實驗課。但是，模擬電子技術實驗在實踐中還存在一些問題。我們依據我院電子技術實驗教學現狀，提出了關于模擬電子技術實驗教學改革的幾點意見。

2.提高認識，獨立設課

2.1提高認識

在“模擬電路”課程的教學中，實驗教學對于理論教學來說不是簡單的附屬關系，不是僅僅起補充、驗證的作用。若沒有實驗教學，純理論教學將是空洞、抽象而枯燥的，學生將很難理解其中的原理，更難以想象其中的電路結構。從教學實踐中來看，絕大多數學生對實驗還是比較感興趣的，關鍵在于教師怎樣引導。所以，將模擬電子技術實驗教學的重要性提到足夠的高度是教好“模擬電路”的必要前提［1］。

2.2獨立設課

為了更好地培養學生的動手操作能力，必須加大實踐環節的比重和力度，把傳統的輔實驗提升到與理論教學相當的地位。為此我院把實驗環節從課程中分離出來獨立開設，稍滯后于理論教學進行授課，模擬、數字總課時為32個學時。實踐表明:實驗單獨設課不僅加強了實驗教學，促進了理論教學，在培養學生分析問題、解決問題和動手能力方面收效顯著，同時也加強了實驗師資隊伍建設，使電子技術實驗室真正成為提高學生綜合素質的場所。

3.改進實驗內容

通過幾年來的實驗教學實踐，我們認為，應對實驗教學所面臨的實際問題有一個清醒的認識。基礎實驗教學內容應跟上相應專業的發展，實驗教學課與其面向的專業密切相關，這也是專業實驗教學中的一個顯著特點。專業實驗教學內容是為配合相應專業或專業基礎課程而設置的，應反映專業的最新發展。因此，只有對原有的實驗內容進行適當的、合理的調整和更新，去掉一部分陳舊的實驗內容，適當增加一些反映本專業的新的內容，才能跟上社會需求的發展。

實驗教材中，驗證實驗占有較大的比例，而實驗內容又多是服務于理論教學設計的。驗證性實驗較多不利于激起學生學習的興趣和熱情，致使實驗教學形式化、程序化，失去實驗課的本意――培養學生的運用已有知識解決實際問題的綜合能力、嚴謹的工作作風和勇于探索的科學精神。學生進行科學實驗和獨立工作的能力在實驗課中并沒有得到有效的鍛煉和提高。這可能也是學生不重視實驗課的原因之一。為了訓練學生的創造性思維，培養學生的創新能力，我們打破了傳統的實驗為理論教學服務的觀念，精設教學內容，壓縮驗證實驗的教學時數，增加自擬性實驗、綜合性實驗、設計性實驗及研究性實驗的內容。

對于設計性實驗，為了提高教學效率，我們在實驗課中對2008級創優班學生嘗試新的教學方法，即模塊式教學。就是將實驗教學中的內容分為若干模塊，每一模塊除規定的基本要求和學時限制外，對于實驗進行的順序、進度等不作具體要求，實驗內容也可以有不同選擇。實驗指導老師除了在每一模塊實驗開始前對實驗基本要求和注意事項作重點指導外，不再對每個實驗作具體講解。這樣就節約了實驗時間，改變了長期以來對學生偏重單向知識灌輸，對能力培養注重不夠的問題，將理論教學與實驗緊密結合，提高并培養了學生的實際動手能力和創新精神［2］。

在實驗過程中嚴格要求學生，具體做法是:每次實驗前首先由實驗教師提出本次實驗的目的和要求，指出需要鞏固的理論知識，然后學生撰寫詳細的預習報告。教師在實驗前檢查學生的預習報告，讓學生清楚地知道正在進行的工作。實驗過程中，教師抓住實驗中典型故障，講解相應的消除方法，對于線路連接、測試步驟等一些問題要求學生獨立思考自己解決。這樣打破了原有的實驗大部分是在老師的幫助下完成的舊有模式，一學期下來，大大提高了實驗效率，并培養了學生獨立解決問題的能力。

4.教學手段多樣化、現代化

教學手段多樣化、現代化不僅能使教學效果實時化、現實化、形象化，而且能在激發學生學習熱情的同時減輕教師的負擔，使教學質量明顯提高。因此，電子技術實驗要采用多種先進手段進行教學，如多媒體實驗教學、計算機輔助實驗教學等。

4.1驗證性實驗教學方法的改革

模擬電子技術實驗緒論及常用電子儀器的原理和使用等幾個驗證性實驗，可采用多媒體教學形式，使原本比較枯燥的內容通過3D動畫影視變得生動直觀，使學生在較短的時間內獲得較多的知識。幾位老師通過共同努力，現已將常用電子儀器（電壓表、示波器、信號發生器等）、元器件的識別方法和常用門電路的功能驗證等幾個實驗做成了3D動畫片。在實際的實驗教學中應用多媒體技術，既節省了教師的授課時間，又提高了學生們對實驗內容的理解和掌握的效率。

4.2設計性實驗教學方法的改革

目前計算機模擬實驗在高校應用的較為廣泛，它可以充分發揮個人的想象力，對電路進行模擬、分析、計算和調試，并利用虛擬儀器進行功能分析實驗。這種實驗方式不僅提高了學生的實驗興趣和實驗效率，而且避免了實驗電路不合理所造成的故障頻繁、實驗元件的損壞，同時不受實際儀器設備的限制就可以完成實驗，特別是可以隨意改變電路參數，觀察其對電路的影響，訓練了學生分析、判斷、設計和調試的能力。

2010至2011學年，我院將Multisim仿真軟件應用到了模擬電子技術的設計性實驗教學之中。Multisim仿真軟件保留了EWB軟件的所有功能，保留了EWB軟件的形象直觀等優點，同時大大增強了軟件的仿真測試和分析功能［3］。Multisim提供了大量的分立元件和集成電路元器件，還提供了各種豐富的調試測量工具，而且各個器件和測試工具的應用次數沒有限制，是一個開放性的仿真實驗平臺，可以任意搭建實驗電路。在具體的單管放大電路、負反饋放大電路和運算電路等幾個設計性實驗教學中，先讓學生們在Multisim軟件中仿真，然后在實驗室中動手搭建電路，取得了非常好的教學效果，受到學生的歡迎，大大提高了學生們學習的興趣和主動性。因此功能強大的Multisim仿真軟件非常適合模擬電子技術課程的設計性實驗教學環節。

4.3綜合性實驗的教學方式的改革

綜合設計型實驗是實驗課中的重點和難點，也是實驗教學改革的核心部分。但綜合設計型實驗和驗證性實驗二者是密不可分、相輔相成的關系，驗證性實驗著重于基本能力、基本實驗技能的訓練，綜合設計型實驗的目的在于培養學生的綜合實驗能力及創造型思維，二者不能相互取代，所以綜合設計型實驗的教學不應效仿驗證性實驗課的教學，而應積極引導學生學習新方法、使用新器件、大膽設計、突出新穎、培養創新能力。在實際的教學過程中，指導老師給出綜合設計性實驗的題目和任務書，其他的電路設計、器件選型等所有的工作均由學生自己獨立完成，在規定的時間內學生上交自己的論證方案、電路設計；之后，指導老師組織課堂討論交流，讓同學們互相學習、取長補短；最后擇優確定幾套方案，進入實驗室完成綜合設計型實驗。

另外，實驗教學模式的改革使一些動手能力較強的學生脫穎而出，他們更適應這種主動學習的方式，能夠在電路設計中提出多種方案并進行比較。通過這種實驗訓練，這些學生已充分具備了參加全國大學生電子設計競賽等科技創新活動的基本能力。

5.結語

改革的實踐使我們深切體會到，相對于課堂教學的改革，實驗教學的改革不但要求教師投入更大的精力，而且要求學生充分發揮其主觀能動性，同時，學校的經費投入對實驗改革也十分重要。雖然我們已進行了一定的努力和探索，但面臨學生人數多、經費不足等各種實際困難，實驗教學改革仍是一項非常艱難而又重要的工作。為了進一步提高模電實驗的教學質量，我們將繼續加強電子技術實驗課的教學改革，對其開設方式、教學方式、實驗內容、考核方式等做進一步的研究、改革和探索，為培養出具有科學實踐能力和創新能力的高素質人才而努力。

參考文獻：

篇13

一、引言

面向客戶需求，以“協作R&D、知識產權許可、技術標準合作”為核心的技術標準化戰略為紐帶，由高科技企業在全球范圍內形成的基于構件/模塊的知識異化、共存共生、共同進化的創新體系，具有類似自然系統一般生態關系特征，可視為一種“創新生態系統”。該系統以界面技術的標準化、核心技術的構件/模塊化、合作共生的必然性、合作關系的鎖定性、集群的高度虛擬性、合作創新的跨國性等顯著特征區別于傳統意義上的企業集群、虛擬企業、企業動態聯盟、集群式供應鏈、地域性工業園區等研究對象。

早在20世紀90年代，飛利浦、索尼、湯姆森等公司投入數十億美元開發出了高清晰視頻技術，但由于影像制作技術、信號壓縮技術、廣播電視技術標準等關鍵性配套技術未被及時開發，致使這些公司迄今未能獲得R&D投資回報。因缺乏配套的汽車電路操控技術開發，世界輪胎大王米其林公司1997年開發出PAX防爆輪胎至今未獲得市場廣泛認可。為避免國際上3C/6C DVD聯盟收取高昂專利費，我國開發出了EVD、HVD、HDV，但終因缺乏好萊塢等影視制作商產品技術開發配合而失敗。近年來，跨國技術創新網絡迅速擴張，席卷了各國高科技行業，推動高科技企業之間的競爭由“單個企業之爭”演變成為“供應鏈之爭”，進而升級為各個企業賴以生存的“創新生態系統”之爭。在創新生態系統中，一個企業技術創新的最終成功往往依賴于他人，依賴于眾多與之兼容的協作R&D與技術標準合作，從而引發了傳統R&D項目管理以外的風險。

在創新生態系統中，技術的系統集成與模塊整合引導企業競爭不再囿于產品與市場的競爭，技術標準領先已成為嶄新的競爭制高點，掌握技術標準意味著在競爭中掌握了控制權。由于網絡外部性的強力效應，掌握技術標準的企業榨取了行業中絕大部分利潤，從而達到“贏家通吃”。國際上DVD3C/6C、MPEG－x、3G等技術標準聯盟盈利模式清楚表明，技術標準已成為高科技產業化進程中制定市場游戲規則的重要手段，這要求企業在塑造核心競爭力時，必須從傳統視角下的生產和市場向R&D和技術標準領域轉移，表現出從R&D到技術標準的全方位合作。協作R&D與技術標準合作因其獨特競爭力內涵，成為大企業融入創新生態系統的首選戰略模式。

二、高科技企業創新生態系統分析

近五年來，隨著科技資源在全球范圍內流動與重組的提速，跨國公司正在改變在本土從事R&D活動的方式，加速向海外轉移R&D基地的進程。在全球技術創新網絡中，企業尋求的是最適合于產品/市場競爭的技術合作伙伴。技術創新能力的增強有賴于企業內外部科技資源的互動頻率、密度和質量。企業海外R&D基地間的密集互動不僅為各基地彼此快速進入對方的知識場景創造了機會，同時也大大增加了企業“知識和資源池”的價值?；跇嫾c開放源代碼(OSS)的合作開發推動了中國軟件業迅速融入國際主流軟件開發分工，其產值于2003年首次趕超印度；全球移動通信系統GSM專利數已經從2004年的2400多件增長到了3000多件，3G專利總數已達到數萬項，任何企業都難以獨攬全部前沿技術，技術開發分工合作進一步細化，形成企業之間超越國界的R&D網絡；高科技產業技術特性及創新要求使企業集聚呈現出基于網絡的開放式虛擬化趨勢，企業參與跨國創新網絡可得到一些不參與就得不到的科技資源。技術創新是一種交互過程，同時也是一種社會生態過程。創新過程根植于生產群落的制度環境中。軟件與通信行業、高精密汽車零部件、集成電路、電氣與智能控制等高科技行業技術創新全球一體化極大地推動了各個企業賴以生存的創新生態系統的形成。運用生態學、管理學交叉學科理論與方法深入研究高科技企業共存共生、共同進化的協作創新體系形成機理與基本規律是當今國際上學術研究的嶄新領域之一。

國內外已有的研究成果主要是將生態學基本研究方法引入到經濟學中增加資源和環境約束，研究經濟系統與自然環境系統協調機理，初步形成了生態經濟學、工業生態學、產業生態學等交叉學科。也有少數學者借鑒自然生態系統互惠共生、協同競爭、領域共占、結網群居等特征，研究國家創新生態系統、質量生態系統、關系生態系統、金融生態圈、知識生態系統、商業生態系統、信息生態系統、企業生態位與競爭戰略等。

在技術創新全球一體化進程中，各個高科技企業通過模塊/構件分工、技術標準合作等手段形成共存共生、共同進化的依賴關系，如何將生態學中研究生物體之間及與環境關系的基本理論方法引入到創新生態系統中，專門研究各個創新合作伙伴之間復雜的協作關系及風險管理問題的文獻資料卻極其少見。相對來說，較為相關的觀點是，技術的進化與發展依賴于技術進步的整個生態環境，創新生態系統(Innovation Ecosystem)作為一種協同整合機制，將系統中各個企業的創新成果整合成一套協調一致的、面向客戶的解決方案，創新生態系統的整體創新能力是影響企業績效的關鍵要素。劉友金等(2004)引入行為生態學理論探討了企業技術創新集群行為；傅羿芳等(2004)提出了高科技產業集群持續創新生態體系；黃魯成(2003)提出區域技術創新生態系統等等。這些成果目前還未更多地深入探討協作R&D、知識產權許可、技術標準合作過程中各個合作伙伴之間的生態關系及合作風險的識別與控制問題。

三、高科技企業創新生態系統風險識別機制

(一)區域/產業集群視角下創新生態系統風險識別機制

Tichy(1997)在佛農“產品生命周期”基礎上提出區域產品周期理論，并論述了企業集群生命周期由此產生的結構性風險。Dalum et a1.(2005)研究了技術生命周期如何使區域集群發展面臨崩潰危險。Fritz&Mahringer(1998)分析了經濟周期對企業集群的沖擊――周期性風險。蔡寧等(2003)從企業集群網絡變量關系視角，率先提出了企業集群網絡性風險。朱瑞博(2004)根據企業集群內外部不同風險誘發因素，將產業集群風險分為內生性風險與外生性風險，外生性風險包含結構

性風險與周期性風險，是集群走向衰退的誘發性因素；內生性風險是產業集群走向衰退的根本性風險。吳曉波等(2003)借鑒植物學術語將產業集群內生性風險定義為“自稔性”風險，包括：資產專用性風險、戰略趨同風險、封閉自守風險與創新惰性風險。朱方偉等(2004)依據高科技產業集群不同成長階段，將風險劃分為同構化風險、本地化風險、政策風險、金融風險、鎖定風險、退出與轉型風險。創新生態系統除傳統的項目本身風險之外還存在依賴性風險和整合性風險。技術標準化不但增加研發環節風險，而且導致產品缺乏多樣性，從而誘發產業體系的內生性風險。

(二)聯盟、網絡與虛擬企業視角下創新生態系統風險識別機制

Das&Teng(1998)將戰略聯盟風險劃分為關系風險與運行風險。戰略聯盟中的核心風險是關系風險，而并購中的核心風險是整合風險。張青山等(2005)將虛擬企業風險分為協作風險、人員不匹配風險、價值觀差異風險、系統性風險等。反應不靈、財務風險、道德風險、融合風險是造成聯盟共享核心能力失敗的主要原因。供應鏈合作伙伴信息不對稱、能力不匹配、聯盟決策、資源和知識交換等不確定性因素引發集群式供應鏈風險。協作R&D不可避免會造成企業技術流失、壯大競爭對手力量、加速潛在競爭者、替代品生產者向現實競爭者轉變、合作方可能將本企業排擠出局、帶來關鍵技術人才流失。技術資產專用性、利益目標差異、成員道德風險是企業技術聯盟關系風險的主要來源。汪忠等(2005)專門深入研究了企業合作創新過程中知識轉移的知識產權風險；駱品亮等(2005)研究了虛擬研發組織的道德風險。

通過更多的文獻綜述發現，如何從企業這一微觀視角，緊密圍繞企業之間共存共生的合作創新依賴關系，探討跨地域國界的、具有高度虛擬特征的、以技術標準化戰略為主導的技術創新生態系統風險識別機制是當今學術界亟待深入研究的問題之一，進一步值得研究的問題包括：

(1)創新生態系統風險產生機理：通過網絡外部性條件下市場進入與網絡生態結構分析、協作R&D與技術標準合作生命周期演進過程的價值創造與價值網絡分析、不同階段技術專利差異化與許可關系模型分析，探討創新生態系統成員相互依存的生態風險來源、類型、結構、互為衍生的機理關系。

(2)創新生態系統風險識別指標體系：從企業這一微觀視角，著重探討創新生態系統內生性自稔風險誘發的協作R&D與技術標準合作的不確定性，構建一套相對完善的指標體系用于識別和量化由共存共生、共同進化所產生的依賴性風險、整合風險、關系風險、結構風險等。

(3)創新生態系統風險識別模型：引入模式識別、函數逼近、遺傳算法構建動態的風險識別模型體系，探討高科技企業創新生態系統風險識別方法、指標體系、識別頻率與識別目的、權變因子之間的對應關系，提出變量之間一致性匹配的指導方法。

四、高科技企業創新生態系統風險控制機制

技術標準聯盟是高科技企業創新生態系統的主要組織形式之一。自主知識產權是參與技術標準聯盟最重要的談判力量，也是降低技術標準采用風險的有效手段。將標準制定與知識產權結合，運用專利交叉許可或聯盟制，實施隱性知識產權戰略，是入主聯盟的有效途徑。技術標準聯盟通過“正式的或隱含契約”把各種知識產權組合起來，以緩解知識產權與標準化沖突?！耙援a權為基礎的資源”成為聯盟租金的核心源泉，中國企業須向3C/6CDVD標準聯盟繳納專利費近2億美元、向MPEG－LA繳納專利費近10億美元、向3G標準聯盟繳納專利費近100億美金等等。技術標準是企業技術創新和自主知識產權的最高體現，知識產權政策成為私有協議和標準化競爭成功的關鍵工具。

從聯盟、網絡與虛擬企業視角，模塊化集群具有信息異化、共同進化的系統結構及“背對背”競爭特征，通過集群模塊化設計，可從制度安排上內生地化解吳曉波等(2003)提出的“自稔性”風險與產業標準化體系的內生性風險。汪忠等(2005)針對合作創新中的知識產權風險，從伙伴選擇、契約設計角度構建了內生防范系統；從信任評審體系設計及國家知識產權法律、制度完善角度構建了外生防范系統。蔡寧等(2003)從集群生命周期視角提出了集群網絡性風險控制策略。合作創新雙方在關系探索階段，應采用契約控制風險，隨著關系建立應逐步采用關系規范來減低風險。在R&D購并中，購并企業應在目標篩選和組織整合兩個階段控制和化解R&D購并存在的巨大風險。聯盟要長期合作，必須建立完善的聲譽激勵機制、理性的盟友選擇機制，利用合同及增加敏捷信任以規避風險。顏士梅(2005)針對聯盟關系風險與并購整合風險提出了控制策略，建立信任機制、實施自治控制和非正式控制可有效降低聯盟中的關系風險。王鳳彬等(2005)引入了組織資源變量提出了六象限風險分析控制模型。動態聯盟可通過目標機制、信任機制與群體協商機制降低風險。

通過更多的文獻綜述發現，如何圍繞技術標準“專利池”這一新產權契約關系構筑創新生態系統治理結構與機制，進而從產權配置高度降低我國高科技企業融入跨國創新生態系統風險，是當今學術界嶄新的研究領域之一，進一步值得研究的問題包括：