军械工程学院研究生精选(九篇)
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第1篇：军械工程学院研究生范文
关键词：工程硕士；培养方案；课程设置；教育改革
作者简介：单甘霖（1962-），男，江苏如东人，军械工程学院二系，教授；赵诚（1982-），男，河北宁晋人，军械工程学院二系，助教。（河北
石家庄?050003）
中图分类号：G642?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）25-0047-02
工程硕士专业学位是我国研究生教育体系中的一个重要组成部分，其设置适应了国家经济体制的改革，适应了在岗人员进一步提高自身能力素质的需要。工程硕士与工学硕士相比，它们虽然处于同一层次，但由于其生源的显著差异，其培养目标、知识结构、能力结构和培养模式等均有较大不同。要使工程硕士成为高层次技术和管理人才，符合未来社会发展的需要，就必须贯彻“以人为本，因材施教”的教育原则，制订一套科学、合理的培养方案，并建立与之相适应的培养模式。
为了提高工程硕士培养质量、规范培养模式和培养流程、明确评估办法等，2005年7月召开了第二届全国工程领域教育协作组组长全体会议，提出“建立规范化的工程硕士学位标准”的设想，并选择了控制工程等五个领域，以课题研究的形式，率先开展工作。2007年全国控制工程领域工程硕士教育协作组颁布了“控制工程领域工程硕士专业学位标准（试行）”，对我院控制工程领域工程硕士的培养起到了很好的指导性作用。考虑我院控制工程领域工程硕士的培养主要是面向部队、基地等情况，在对“专业学位标准实施细则”修订中，培养方案在符合学科内涵的基础上，要兼顾生源单位需求，在研究方向的确定、课程设置等方面突出应用性、针对性，切实使培养的工程硕士在相应的工作岗位上发挥应有的作用。
一、以武器控制系统为中心确定培养方案的主要研究方向
现代兵器装备的特点是精确化、远程化、智能化，以导弹、无人机、指挥系统等为代表的武器装备更突出了这一特点，这些特点的基础之一是自动化技术。根据我院生源主要分别来自武器装备论证、武器装备试验、军代表、部队技术保障、部队装备管理单位等岗位特点，依托控制工程领域培养工程硕士，应该以武器装备为大背景，在控制工程学科内涵的基础上紧紧以武器控制系统为中心，来确定相应的研究方向，因此我院控制工程领域工程硕士专业研究方向确定的基本思路是：涵盖我军武器控制系统分析论证、试验优化与质量监控、武器控制系统性能测试与故障诊断、武器控制系统信息化管理等方面，为军代表系统、武器装备试验基地、部队修理所、部队装备管理等单位培养具有我军特色的高层次应用型、复合型工程技术和管理人才。具体如下：
1.武器控制系统分析论证、试验优化与质量监控
该方向以提高复杂武器控制系统综合战术技术性能为目标，以数学、力学、控制理论、系统科学、计算机技术为基础，研究武器控制系统分析论证、试验优化与质量监控的方法。主要研究内容包括：火控、指控、无人机和导弹等复杂武器控制系统分析论证、试验优化与质量监控的方法及武器系统作战效能评估等。
2.武器控制系统性能测试与故障诊断
该方向以提高武器系统技术保障人员的装备保障能力、试验技术人员的工程实践能力为目标，以自动测试技术、故障诊断技术、信号处理技术和计算机技术等为基础，研究武器系统的性能检测、故障诊断的技术与方法及靶场试验中技术保障的关键技术。主要研究内容包括：新标准测试总线的应用、测试系统模块化设计、武器系统运行状态监测与诊断、测试诊断设备研制等。
3.武器系统信息化管理
该方向以提高各级装备保障管理人员的管理自动化、信息化、智能化水平为目标，以人工智能、装备保障理论、计算机技术、数据库技术、多媒体技术、网络技术等为基础，研究装备保障管理的自动化、信息化、智能化技术和系统。主要研究内容包括：研究制订适合装备保障信息化管理的标准体系，研究建立统一的适合装备保障管理信息化的数据交换代码，基于装备的状态信息、故障信息、维修信息等进行研究装备保障领域的全程可视化信息管理系统。
二、以适应培养方向要求为出发点确定适宜的课程体系
课程教学是工程硕士培养的一个重要环节，它对于构建合理的知识结构、打下扎实的基础理论和系统的专业知识起着相当重要的作用。当今社会，科学技术迅猛发展，知识更新不断加快，只有打下牢固的基础，才能自如地实现向新领域的转变，才具有可靠的应变能力的坚实后劲；只有在头脑中存储了大量的知识、事例和经验，才能运用它们来进行创造性思维。课程设置在整个课程教学工作中起着基石性和原本性的作用，只有合理的课程设置才有可能使研究生具有合理的知识结构，才有可能在课程学习过程中激发研究生的创新意识与创新能力。
考虑到工程硕士的培养模式是“进校不离岗”，边工作边学习，在职攻读学位的特点，在课程学习上，我院采取的是“两阶段”学习方式，即第一阶段主要学习公共和领域必修课程，在学院集中学习；第二阶段主要学习选修课，采取先寄发教材供学员自学，再到学院集中辅导两次，每次为期两周，最后集中进行考试。因此课程设置一方面要充分考虑这些特点、安排，另一方面更要考虑所设置课程应与各培养方向相适宜。对控制工程领域工程硕士研究生来说，应具备以控制论、系统论、信息论原理为核心的知识结构。同时，还要具备基于与数学方法、计算机技术、网络技术、通信技术、各种传感器和执行器等相结合的、针对具体应用方向的知识面。这些知识结构、知识面要通过一类课程群的设置来落实。由于培养时间、教学时数的限制，课程的门数设置受到了约束，这样就要求对课程的选择必须反复斟酌，切实使选择的课程具有较强的针对性，有利于学生建立合理的知识结构，有利于学生进行后续的学位论文研究工作。我院工程硕士专业学位课程设置包含两大部分。一部分是适用各个研究方向的必修课，包括公共必修课和领域必修课。公共必修课主要包含自然辩证法、英语、数理统计、科技信息检索。领域必修课主要有线性系统理论、计算机控制系统、自动测试系统。另一部分是为不同研究方向设置的选修课。选修课设置的基本思想是在保证对一个控制工程领域工程硕士研究生而言，至少应掌握一个课程群的知识要求的基础上，引入专题讲座形式来开阔学生视野，增大学生知识面。根据学科培养方案设置的三个研究方向，结合部队岗位需求，我们按优化、控制类课程群、控制系统故障检测与诊断课程群、信息传输与处理类课程群的要求设置领域专业技术类选修课课程。
具体地讲，为三个研究方向设置的选修课程分别是：
为武器控制系统分析论证、试验优化与质量监控研究方向设置了优化、控制类为主的课程，包含军事运筹分析、系统决策与建模、智能控制、人工神经网络、防空武器系统效能分析以及专题讲座。
为武器控制系统性能测试与故障诊断研究方向设置了故障检测与诊断为中心的课程，包含测试与接口技术、军用电子系统测试、电子系统故障诊断、故障分析与预测、人工智能原理以及专题讲座。
为武器系统信息化管理研究方向设置了信息传输与处理为中心的课程，包含数字信号处理、战术互联网及其应用、图像工程、多媒体技术、人工智能原理以及专题讲座。
三、结束语
随着科学技术的飞速发展，武器控制系统性能不断的提高，武器装备涉及高新技术的增多，控制工程领域工程硕士专业学位标准实施细则也需要进行相应的修订，在这其中最需要关注的是培养方案的修订，特别是涉及的研究方向和课程设置。在相对稳定的基础上，其应该是动态的、开放性的，以适应工程硕士培养单位岗位发展的需要。
参考文献：
第2篇：军械工程学院研究生范文
关键词：工科院校；研究生；实验能力
作者简介：雷彬（1962-），男，瑶族，湖南辰溪人，军械工程学院弹药工程系，教授，博士生导师；向（1981-），男，湖北秭归人，军械工程学院弹药工程系，讲师。（河北 石家庄 050003）
中图分类号：G645 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）10-0178-01
研究生教育是我国最高层次的学历教育，肩负着为国家培养高、精、尖人才的重任。为此，教育部曾发文要求各研究生承训单位在国家统一规划下，分别制定适合各自特点的实施方案，形成“多层次、多类型、全方位的研究生教育创新体系”， [1]要求研究生教育从注重知识传授转变为注重能力培养，大力提倡创新能力和综合素质的培养。
工科院校作为培养工程技术人才的院校，要求工科院校的研究生在具有坚实理论基础知识的同时，还要具有过硬的基本操作技能。但是由于主客观方面的原因，工科院校的研究生实验动手能力参差不齐，不能满足社会发展和岗位任职能力的需求。[2]因此，加强研究生实验能力培养尤为必要。
一、高校研究生实验能力现状分析
作为一名工科院校的研究生，在经过本科阶段系统的学习之后，理应在实验能力方面有一定的基础。而事实上，目前在研究生教育中对研究生实验能力的培养堪忧。相当一部分研究生的理论水平较高，但实际动手能力较差。造成这种现状的原因主要有以下几点：
1.实验能力基础参差不齐
高校的研究生都是面向全国招生，凡是符合报考条件的学生、社会人员都可以报名参加考试，因此研究生的来源非常广泛，年龄、人生经历、教育背景差别很大，造成了研究生自身实验能力基础参差不齐。即使是本硕连读的研究生，由于本科毕业院校的实验设施和师资力量不同，实验素养也不一致，经受的正规实验训练差别很大。
同时，本科生阶段和研究生阶段的实验目的也不相同。本科生阶段的实验大多是验证实验，只要记住现象、结论就基本上能解决问题，因此主要侧重于观摩实验或演示实验。而研究生教育阶段的实验更多的是为了解决工程实际问题，需要研究生自己设计实验流程、亲手组织实验、分析实验结果。因而本科阶段实验水平的参差不齐直接导致学生在研究生阶段实验能力的先天不足。
2.实验成绩评价不够科学
目前一些研究生在研究生教育和本科生教育的差异性上还缺乏足够的认识，对待理论课总是毕恭毕敬，唯恐理论课不及格而影响研究生学位。由于没有建立实验课程的补考或淘汰机制，或者受制于客观条件，研究生实验课程的结课成绩基本都是全部通过，使得研究生对实验课程缺乏足够的重视，重理论、轻实验的思想比较普遍；一些研究生导师也通常更注重实验结果而忽视了实验过程和实验组织，造成了研究生利用实验发现问题、分析问题、解决问题的主动性不够。同时，受实验条件或学时的限制，导师有时会组织研究生进行多人分组实验，由于缺乏科学的个人实验成绩评价手段，使得一些学生的依赖情绪比较严重，独立操作能力比较缺乏。
3.实验操作平台不够完善
研究生实验需要专门的实验场地、仪器、设备或实验试剂，更需要专门的实验指导教师。随着近年来研究生扩招，研究生数量日益增多，对实验条件提出了更高要求。然而，由于实验室建设的相对滞后或实验室资源分布不均，导致研究生缺少亲手实验和求证的机会，实验能力自然不能得到有效提高。
二、提高工科院校研究生实验能力的对策
针对当前工科院校研究生实验能力较弱的现状，为使工科研究生的培养能适应当前社会就业形势，更好地贴合未来实际需要，各研究生培养单位要不断强化研究生的实践动手能力，使其不仅具有扎实的专业理论知识，同时还要具有较高的操作实验水平，成为理论知识与实践能力兼备的高素质人才。
1.强化研究生实验意识
工科院校研究生的学位论文通常需要结合导师的科研课题来完成且需要一些实验来支撑，具有一定的应用背景。因此在研究生培养过程中，需要强化其通过实验进行科学求证的意识。导师在指导的过程中，要注重引导，培养研究生的科学精神，并积极提供实验条件，鼓励研究生在理论研究的基础上开展相关实验研究。另外，在研究生开展实验前，导师要对其实验准备进行检查督导，确保实验过程的安全、可行，并要求研究生从实验目的、实验仪器、实验操作、实验记录、实验数据分析等方面详细撰写实验报告，培养其严谨求是的科学态度。
2.改革创新实验内容
除了课题实验外，在研究生课程教学中也要加强实验环节的锻炼，特别是要适应形势要求，不断改革创新实验课程的设置方法和实验内容。传统的实验课程中，理论课和实验课单独设课，表面上强调了实验环境，实际上使得理论课和实验课的融合不够，导致很多实验只是简单的重复以往经验，无法做到开拓创新，造成了教学资源浪费，不利于提高学员的积极性、主动性。因此，可以将理论课和实验课有机结合，理论和实验同步
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（上接第178页）
进行，利用理论指导实验，利用实验验证理论，提高学习效果。此外，在实验内容上也要创新发展，要求导师必须站在学科前沿，提出有针对性、综合性、设计性、创新性的实验，以提高学生的综合实验能力。
3.构建完备的实验平台
实验条件的建设是做好研究生实验教育的基础。既要加强硬件方面的建设，加强实验室的环境配置，又要加强软件方面的建设，优化实验氛围。要保证研究生在遇到问题时能够通过良好的实验条件来寻求解答，而不是通过网络询问或者全部是导师指导来解答。
实验条件的建设并非一朝一夕就可以完成的，必须要有合适的场地、时机以及必需的资金。因此如何将有限的资金投入到关键点就显得非常重要。一是要科学规划、提高效率。在实验室建设过程中，要特别注意避免重复投资，做好整体规划，彻底打破实验室建设“小而散、功能单一”的传统思维模式，要注重实验室的系统性、融合性和关联性。二是满足急需、立足长远。结合现代科学发展趋势，做好前沿设计，既要兼顾当前急需，更要着眼长远发展需要。要充分考虑创新性教学的需要，使得学生能够充分接触先进实验设备，避免出现实验室刚建成就已落后的被动局面。
4.健全管理考评机制
一方面要从研究生自身入手，建立科学的实验考评机制。首先要打破导师对实验结果的认定制度，由各高校定期开展对研究生实验成果的评估工作。不仅要评估研究生的实验结果是否达到预期，同时也要对实验过程进行跟踪讲评，找出其中的闪光点和创新性。导师和研究生也应经常性的开展自我评估工作，把评估工作作为日常性的教学研究工作长抓不懈。在自评工作中要及时发现和解决实验中存在的问题，建立起具有自我完善功能的质量保证和监控体系，形成良好的质量约束体制，以保障研究生实验教育有序、健康发展。
另一方面要健全实验室的管理机制，实现实验室功能发挥的高效化。要充分利用现代化管理手段，建立健全实验室开放管理模式，通过申请就可以进入实验室开展相关实验工作，同时积极构建实验网络平台，打破传统的单个实验布局，形成点面协同的格局。通过改进实验室管理模式，不仅可以提高管理效率，减轻教学实验的耗损压力，提升实验室的管理水平和质量，而且可以为研究生提供相对宽松的实验和创新环境，这对提高研究生的动手实践能力、思维创新能力大有裨益。
三、结语
实验能力在当前工科院校研究生教育中的地位越来越重要。为提高研究生的实验能力，满足社会发展需要，迫切需要找准研究生实验能力教育中存在的薄弱环节，积极构建实验平台、完善管理机制、提高研究生主动作为的意识，强化实验能力教育与培养，不断推进人才培养质量的全面提升。
参考文献：
第3篇：军械工程学院研究生范文
为了能够进一步提高重力仪电容测微系统的测量精度与动态特性，本文对高精度电容测微系统相关电路设计进行了具体研究，而这一研究使得电容测微系统具备了更便利的操作性以及更强的数据处理、分析功能，由此就可以看出本文研究的可行性。
【关键词】高精度电容位移传感器 重力仪电容测微系统 电路设计
在我国当下的许多技术场合中，重力仪电容测微系统都发挥着非常重要的作用，这主要是由于重力仪电容测微系统具备的微小位移测试能力所致，而为了能够进一步提高重力仪电容测微系统的测量精度，对高精度电容测微系统相关电路设计的研究，就有着很强的现实意义。
1 重力仪电容测微系统概述
在当下的科学研究中，重力仪电容测微类仪器在资源勘探、军事、大地测量与地球物理等领域都有着极为重要的应用，而其本身测量能力的实现，主要源于高精度电容位移传感器，这一传感器能够对垂直悬挂的零长弹簧秤受重力变化而引起的长度微小位移进行测量，并将测量得到的位移信号转换成电信号，这一电信号会通过一系列的放大、滤波、检波等处理过程，通过外部输出设备实现具体数值的显示，这样就能够很好的支持相关科学研究的较好展开。在传统的重力仪电容测微类仪器的电路设计中，采用运算放大器及二极管构成的模拟电路来产生稳幅振荡激励源是当下较为常见的电路设计模式，但这种电路设计模式存在着幅值稳定性不高，频率稳定性也不够等缺点，这就使得其不能够较好的实现科学研究所需的高精度重力仪电容测微需要，而这种问题的出现则主要是由于稳幅振荡器输出的交流信号用于调幅载波、模拟电路的采用限制等电路设计所致，为了能够较好的解决这一问题，本文选择了直接数字合成（DDS）技术，这种先进的数字处理理论与方法，能够较好的提高重力仪电容测微类仪器的测量精度，对于我国科学发展将起到不俗的辅助作用。
2 高精度电容位移传感器
由于科学研究中所使用的重力仪电容测微类仪器往往重力变化所引起的质量位移较小，而其对于精确与稳定性的要求则较高，一般来说其所能够实现的位移分辨率为10-4μm，而为了能够进一步提高重力仪电容测微类仪器的测量精度，就必须为提高这一仪器对垂直悬挂的零长弹簧秤长度的微小变化的分辨率，而本研究所使用的高精度电容位移传感器，就能够很好的实现这一要求。在高精度电容位移传感器的应用中，其本身具备的灵敏度高、精度高、长期稳定性好、性能可靠等优点，能够在对垂直悬挂的零长弹簧秤的测量中，较为精准的捕捉其位移，并通过电路系统将位移信号转换成电信号，最终以模拟或数字的形式显示、记录和处理观测数据。在这一高精度电容位移传感器中，其本身由三块金属板组成，中间为活动板，两边为固定板，所以其也被称为三片式差动位移传感器。
3 激励信号源
在传统的重力仪电容测微类仪器中，这类仪器一般会选择文氏桥振荡电路为其核心，这种核心的选择也使得传统的重力仪电容测微类仪器不能够较好的对自身产生的信号频率和相位进行调整，这自然就会对重力仪电容测微类仪器的测量精度造成影响。在本文所进行的研究中，笔者提出了一种交流差分激励源来抑制噪声干扰，提高力仪电容测微系统精度的方式，不过一般差分变压器存在着体积较大的缺点，为此笔者选择了AD4937差分放大器芯片，并在两个差分输出端分别加有一级由OP77构成的放大电路，图1是这一差分激励信号源电路的设计图，由该图我们就能够看出这一设计图所能够实现的较高测量精度。
4 数字相敏检波器设计
在本文所研究的重力仪电容测微系统电路的设计中，相敏检波器也是这一系统电路设计的重要组成部分，通过对开关型相敏检波器与数字相敏检波器的对比，笔者最终选择了具备谐波抑制能力强、无直流漂移影响、对数据能进行后期处理等优点的数字相敏检波器。而在数字相敏检波器的设计中，笔者将这一设计重心放在了信号的幅值检测及相位检测方面。在这一数字相敏检波器设计的实际电路中，由于电路传输相移的存在，这就使得电路相移一旦过大就很容易导致相位误判问题的出现，最终影响这一高精度电容测微系统的测量精度，为此笔者采用了C8051F020这一8位及12位A/D转换的单片机，其A/D最高采样速率可达500ksps，这一特性使得其较好的杜绝了相位误判问题发生的可能，并较好的保证了本文所研究的高精度电容测微系统本身的测量精度。
5 结论
为了能够实现高精度重力仪电容测微系统的相关电路设计，本文就高精度电容位移传感器、激励信号源与数字相敏检波器的完成了具体的重力仪电容测微系统电路设计。在对这一高精度重力仪电容测微系统的反复测试中，我们得到了高对称差分激励源差分输出对称精度可达10-7这一测量结果，而数字相敏检波器在线仿真结果精度也满足了整个系统的需求，并增加了自动补偿电路相移的功能，整个精度重力仪电容测微系统的检测精度优于20μV，通过这一结果我们就可以看出本文进行的精度重力仪电容测微系统电路设计的可行性，希望这一研究能够对我国高精度重力仪电容测微系统的相关发展带来一定帮助。
参考文献
[1]于彦梅.高精度电容测微系统的发展趋势[J].情报指挥控制系统与仿真技术，2012（08）：19-21.
[2]刘志勇，李志令.高精度电容测微系统设计方法分析[J].军械工程学院学报，2015，4（10）：15-19.
[3]李志刚，李军.高精度电容测微系统电路设计的特点及应用[J].光通信技术，2014（06）：662-64.
作者简介
李文萍（1984-），女，湖南省邵阳市人。硕士研究生学历。毕业于中科院测量与地球物理研究所。现为湖南工学院数理科学与能源工程学院助教。主要研究方向为电容测微技术。
第4篇：军械工程学院研究生范文
关键词：研究生；科研能力；创新能力；培养
创新意识和创新能力是研究生最重要的素质，而科研能力则是研究生创新能力的核心内容和集中体现。研究生科研能力，概括地说是指研究生在各科学领域独立从事科学研究的能力，它是研究生进行科研活动的基本要素。一个缺乏科研能力的研究生是很难进行和完成科研活动的，也很难按照开题要求圆满完成毕业课题研究任务，当然更谈不上产生创造性的研究成果。因此，强化研究生科研能力的培养是研究生教育的根本任务。
一、当前研究生科研能力培养的现状
近年来，随着我国高校逐年增加研究生的录取数量，如何确保研究生培养质量，培养创新型人才，已经成为社会关注的焦点。目前在我院研究生科研能力培养中还不同程度存在以下问题：
1.科研能力的培养还没有很好地渗透到教学中去。
当前在研究生教学和考核的各个环节上，普遍存在重理论轻科研的问题，远远没有突出科研能力培养的主体地位。首先在课程设置和选择上，缺乏科研方法和实践能力培养的课程；其次，在授课方式上，过于强调标准化、形式化，束缚了教员授课的激情，与课程标准的严格对照也使得教员最新的研究成果和灵感没有机会与学员进行交流；最后，在考核中往往把学术论文作为一项硬条件，而没有对研究生科研能力的评价，这使得很多研究生“只动脑，不动手”，认为只要完成论文指标就完事大吉，缺乏参与科研的主动性。这些情况都不同程度制约了创新性人才的培养，不利于培养真正有用的高层次人才，不利于学科的持续发展和学院声望的提升。
2.导师缺乏项目支撑，导致研究生无题可作。
由于研究生数量的增加，使得导师数量随之增加，而部分导师缺乏科研课题的支撑，这使得研究生在开题时只能选择一些理论性的软课题，而没有实质性课题和经费支持，这对于工科研究生科研能力的培养是一个致命的薄弱环节。例如某导师连续几年没有参与新的科研项目，连续四年只能使自己指导的研究生围绕早已结题的某个项目开题，不仅研究内容和技术已经过时，而且缺乏研究生进行学术和科研的经费支持，由此可以想象其培养质量。
3.部分研究生作风不扎实，缺乏参与科研实践的热情。
有部分研究生尽管有课题可作，有导师指导和督促，但仍然不能够很好地深入科研活动中去。归根到底是这些研究生认识上有偏差，作风不够扎实。这部分研究生大多数毕业于地方大学，缺乏军人良好的素质和过硬的作风，总认为自己只要把论文写出来就行了，而做课题是给导师打工，以至于把自己置于被动的地位，没有参与科研项目的热情、缺乏主动研究问题解决问题的动力，错失了提高自己科研能力的大好机会。还有个别研究生，过分依赖导师和课题组中的教员，缺乏主动探索、刻苦攻关的精神，认为只要跟着导师干就行了，反正项目组研究的成果都可以借鉴，不愁没东西可写，从而主观上降低了对自己的要求。
4.专业和装备知识匮乏，难以胜任课题研究任务。
部分研究生由于所学专业的不同，导致对目前攻读专业的知识比较匮乏；有些研究生从来也没有接触过装备，对装备很陌生。而大多数科研项目都有很强的专业背景和装备背景，这些知识的欠缺直接影响了研究生的选题和课题研究，甚至不能按时完成课题研究任务。
二、教学与科研相结合，坚持科研实践是培养科研能力的主体
1.通过教学改革，将科研要素融入到教学中去。
科研与教学是研究生培养的两个方面。教学的主要目的是为研究生构建合理的知识结构、训练创新思维能力、了解学科发展的前沿、激发学生对专业研究的热情、培养研究生持续创新、持续研究的能力等等，最终是为从事科学研究服务的。因此，教学必须贴近科研，教学必须将科研的要素融入进去。美国的研究生教育是把研究生教育与有组织的科研交融在一起。科研能力的培养绝不仅仅是研究生后期课题研究的任务，必须在前期学习中就打下良好的基础，进行必要的科学研究方法的学习和训练。这要求首先在课程设置上，就要包含科研方法、科研组织与管理等方面的课程；其次，应推广讨论式教学，允许教员就某些专题开展形式灵活多样的教学，充分调动研究生学习的积极性，挖掘其创新潜能；再者，应改变将教员囿于教材和教学标准而照本宣科的教学方式，应该结合科研情况和技术发展，允许教员对教学内容进行微调，以融入最新的科研成果；最后，应安排科研经验丰富的教员，专门进行科研方法的教学，并尽可能地在一年级就吸收研究生进入相关项目的课题组，尽早熟悉科研工作，了解科研的过程，培养良好的科研作风。
2.理论与实践相结合，要“脑袋大，手也大”。
在研究生培养中要特别注意纠正“重理论轻实践”的观念，改变脱离科研实践的单纯学习和“空想式”的学术研究，逐步改变一切围绕论文撰写的培养模式，而必须把包括科研能力在内的能力培养作为主要目标。通常在研究生培养体系的设计中，对理论教学和论文质量都提出了明确要求，但是对实践能力的培养却没有明文规定。研究生学位的取得也是仅仅以学分、发表的论文和学位论文为主要依据，研究生的科研经历、科研成果等没有明确的体现。这也造成了研究生在平时就“重理论轻实践”、“重学术轻科研”的思想。要扭转这种趋势，必须在研究生培养质量评价体系中，增加科研能力的量化考核指标。正如北京工业大学校长左铁镛教授指出的“学问是做出来的，不是空想出来的。研究生应该‘脑袋大，手也大’。对工科研究生来说，动手能力、实践能力尤为重要”。
3.通过科研实践，培养研究生创新能力。
作为国家教育体系最高层次的研究生教育，其基本目标就是培养具有创新性科学研究能力的人才。我国的学位条例对博士研究生和硕士研究生的论文及研究成果在创新方面的要求也有明确规定，所以创新能力的培养是研究生教育的核心，也是评价研究生教育质量的根本标准。研究生的创新能力，不仅直接影响高等学校知识创新的水平，也关系国家未来的整体创新能力。科研能力是构成研究生创新能力的核心内容和集中体现，因此对于工科研究生而言，科研实践是培养研究生创新能力的基本途径和手段。科学研究是一种创新活动，是在全面了解和掌握前人积累的知识和经验基础上发现新知识和形成新技术的活动，是研究生进入学科前沿的主要途径。创新性人才应具备以下几方面素质：很强的分析和解决问题的能力，包括系统的思维能力；对新问题、复杂问题的综合和表达能力；多种知识的综合及多元文化的融合能力；运用现代技术手段获取新知识的能力；把知识转化为现实财富的观念和能力；英语和第二外语的交流能力；判断自己的选择和决定所产生的结果及相关后果的能力；在复杂信息环境下的检索和判断能力；多元文化环境下的工作能力；了解外来文化和变化中的世界的能力。创新型人才的培养是教育为社会经济发展做出知识贡献和人才贡献的最集中表现。创新能力是研究生诸多能力中最为核心的能力，它的养成需要诸多能力共同支撑、相互促进。研究生在科研方面所需要具备的选题、文献查找分析、方案设计与实施、论文撰写等能力，都是具体科研实践所必备的能力；而获得这些能力最好的途径之一就是参加科学研究。科研实践也是培养研究生组织能力、协调能力、社交合作能力、发现问题和解决问题的能力的重要途径。通常一个科研项目都是由若干技术人员共同创造和完成的，在研期间需要各种人员、项目的各个部分之间严密协作。如何制定好项目进度计划、如何对不同人员进行分工、如何协调好各部分进度、如何保证任务按期保质完成等等，都反映了科研组织、协调能力。如果项目涉及多单位合作，还要搞好与其他单位和个人的协调工作。而在科研的整个过程中，都可能出现各种问题和突发状况，如何及时解决这些问题也是必须具备的素质之一。
三、加强研究生科研能力培养的主要措施
为了切实强化研究生的科研能力，我们在实践中主要采用了如下一些措施，收到了良好效果。
1.抓好研究生入学教育，端正研究生学习态度。
从研究生入学开始，就要求其正课时间之外都要待在专门的学习室和实验室里，使其一开始就感受到教研室良好的科研氛围，利用教员的言传身教，潜移默化地影响其作风。同时，使其承担一些力所能及的科研活动，使其在发现问题、解决问题的过程中逐渐认识科研的本质，激发其参与科研实践的兴趣。对于专业知识和装备知识缺乏的研究生，通过让其跟着本科生听课和自学相结合的手段，在一年级就弥补过来。通过让其参与科研项目讨论会，和导师指导相结合的方法，端正其学习态度，将其注意力从如何毕业转移到如何提高自身能力上来。通过高年级研究生和博士生的“传、帮、带”，使其尽快入门、融入整体的科研氛围。
2.成立导师组，建立经常性汇报交流制度。
以科研项目为牵引，以课题组为基础，成立导师组。导师组成员应注意梯次配置，以学术造诣较深、经验丰富的导师为带头人，以精力充沛、富于创新精神的科研骨干教师为主体，以科研能力强的年轻教员为辅助，形成一个结构合理、富于创新的科研团队，在顺利推进科研项目研究的同时，以集体智慧拓宽研究生的思路，开阔学术视野，启发研究生思维，培养出高素质的人才。为了更好地掌握研究生的学习和科研活动情况，做到因材施教、及时引导，应制定经常性的汇报交流制度。首先，导师要经常找研究生谈话，及时了解其想法和学习科研情况，根据研究生的个体特点制定灵活的培养方案；其次，要定期举办内部情况交流会，由导师组成员和研究生共同参加，通过研究生逐一汇报近期情况来及时发现问题，对研究生学习和科研中遇到的各种难题及时进行指导，使得研究生少走弯路，增强学习效果；最后，应加强研究生相互之间的交流和探讨，使其相互取长补短、共同进步。另外，还要鼓励研究生撰写高水平论文，积极参加学术交流活动，以了解相关学科的最新进展及研究动态，拓展思路，进一步明确研究方向。
3.强化研究生培养阶段，特别是科研阶段的全过程管理。
在培养研究生过程中，导师应认真指导并参与科研全过程。一是在指导选题方面，应鼓励从正在进行的科研活动中选题；从解决新出现的问题及新的方法和理论的应用方面去选题；从不同学科的交叉边缘去选题。二是在综述文献方面，应指导研究生对课题的研究历史进行全面考察，使其把握选题的研究现状，从而确定研究重点，这样既能做到研究新颖，也能避免重复劳动。三是在指导拟订研究方案方面，应指导研究生从科研的时间安排、科研的现有条件和可利用资源等方面制定出研究方案。四是在指导实施研究方面，导师应当充分发挥研究生的主观能动性，应随时关注研究的方向和进展，及时帮助解决研究中的困难，启发其的个人见解。目前学院实行了研究生培养中期检查制度，这对后进研究生起到了很好的警示作用。对于中期检查亮红灯的研究生，导师更应对其学习和科研情况进行全过程监控，使其定期上报课题进展情况总结报告，及时纠正其偏差，强化对其的指导。4.加强科研道德和科研作风培养。要重视研究生科研道德规范的养成。“求真、求实、求精、求是”是科学研究必须遵循的基本准则，是严谨科学作风的具体表现。要在科研实践中，逐渐提高研究生对科学研究的理性认识，逐步养成务实奉献精神、实事求是精神、联合攻关的团队精神，不断提高自身的综合素质。要坚决杜绝各种学术不端行为，禁止各种形式的剽窃、抄袭行为，避免简单地重复前人的工作等等，使研究生养成实事求是、一丝不苟的工作作风。
四、结束语
总之，在我国建设创新型国家和军队信息化建设迅速推进的过程中，研究生教育承担着培养大批高素质创新型人才的重任。只有正确处理好教学和科研的关系，确立科研实践在培养研究生科研能力中的核心地位，通过教学改革、强化科研实践、课题研究的全程管理等各项措施，才能切实提高研究生的科研能力，保证研究生培养的质量。
参考文献：
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[3]廖和平，高文华，等.高校研究生创新能力培养的审视与思考[J].学位与研究生教育，2011，（9）：33-37.
第5篇：军械工程学院研究生范文
作者简介:周磊（1987-），男，湖南湘潭人，硕士研究生，主要研究方向：视觉导航、模式识别； 任国全（1974-），男，安徽阜阳人，副教授，博士，主要研究方向：车辆控制技术与自动化、模式识别; 李冬伟（1979-），男，河北石家庄人，讲师，博士，主要研究方向：机器视觉、车辆故障诊断。
文章编号:1001-9081（2011）07-1838-03doi:10.3724/SP.J.1087.2011.01838
（军械工程学院 火炮工程系，石家庄 050003）
（）
摘 要:在基于单目视觉的智能车自主导航系统中，摄像机标定是智能车实现安全准确视觉导航的前提和关键。研究摄像机理想模型和实际模型，提出一种改进的标定方法。结合线性模型和非线性模型的优点，在求解摄像机内外参数的过程中，先采用线性模型标定摄像机的一部分参数，进一步考虑简化畸变模型，将非线性方程组转化为线性方程组迭代求解，最终获得摄像机全部参数。该方法既保证了标定精度，又简化了复杂的摄像机实际模型。实验结果表明该方法能满足视觉导航要求。
关键词:视觉导航；摄像机标定；畸变模型
中图分类号:TP301.6文献标志码:A
Improved algorithm of monocular camera calibration for vision navigation
ZHOU Lei，REN Guo-quan，LI Dong-wei
（Department of Guns Engineering，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang Hebei 050003，China）
Abstract: One camera is used in the autonomous navigation system of intelligent vehicle, and camera calibration is the key and precondition of the intelligent vehicle's correct and safe navigation. Through the study of ideal model and actual model of camera, an improved calibration method was proposed. In the process of obtaining internal and external parameters of the camera, this algorithm combined the advantages of both linear and nonlinear calibration, which calibrated parts of the parameters of camera firstly and then considered simplifying the distortion model. The nonlinear equation systems can be changed into linear equation systems. Additionally, all the parameters of camera were acquired through many times iteration. On the one hand, it can ensure the calibration accuracy. On the other hand, it reduces the complexity of the camera's actual model. The experimental results show that the method can meet the requirements of vision navigation.
Key words: vision navigation；camera calibration；distortion model
0 引言
在视觉导航系统中，目前国内外应用最多的是在智能车上安装车载摄像机的导航方式。由于摄像机并不是一个理想的透视模型，根据不同的使用场合及所要求达到的标定精度，需建立不同复杂程度的摄像机模型。线性模型标定通过解线性方程求解摄像机参数，具有简便快速、实时计算的优点，但由于没有考虑摄像机镜头的非线性畸变，所以难以达到较高的精度。非线性模型考虑了非线性畸变问题，求解复杂，能获得较高的精度。建立的模型越接近摄像机的实际模型且参数能准确地标定出来，则获得的测量精度越高。具体来说，摄像机标定［1-2］的目标就是确定摄像机内部几何和光学特性（内部参数）和相对于一个世界坐标系的摄像机坐标的三维位置和方向（外部参数）。
目前，摄像机标定的基本理论很成熟，标定方法各有优劣，最重要的就是根据不同的实际需要结合不同的标定方法完成标定。视觉导航要求算法具有很好的实时性和鲁棒性，本文研究了线性模型和非线性模型，简化综合畸变模型，利用在世界坐标系中平面模板上已知点坐标，建立与在计算机图像二维空间中各对应像素坐标之间的关系方程组，迭代求解出摄像机各内外参数，完成标定。
1 摄像机理想模型
为了标定摄像机，有必要建立一个模型，该模型由摄像机、镜头、图像采集卡组成，这个模型可以将世界坐标系中的三维空间点投影到二维图像中［3］。从三维空间坐标投影到二维图像坐标的映射关系：
pπ（Pw,c1,c2,…,cn）（1）
式（1）中，p是三维空间点Pw通过投影π得到的二维图像坐标。摄像机标定就是确定摄像机参数c1,c2,…,cn的过程 。
摄像机成像变换涉及不同坐标系之间的变换［4-5］，包括世界坐标系OwXwYwZw、摄像机坐标系OcYcZc、成像平面坐标系OuXuYu和图像平面坐标系OfUV，如图1所示。Zc轴为摄像机光轴，与摄像机成像平面垂直，Xc轴、Yc轴分别平行成像平面坐标系的Xu、Yu轴，且方向相同。
1.1 世界坐标系到摄像机坐标系的变换
从世界坐标系到摄像机坐标系的变换属于刚性变换，也就是由平移和旋转组成。世界坐标系中点Pw（xw,yw,zw）T在摄像机坐标系中为Pc（xc,yc,zc）T，它们之间的变换关系为:
PcRPw+T（2）
其中T（tx,ty,tz）T是平移向量，RR（α,β,γ）是旋转矩阵，α、β、γ分别是摄像机绕世界坐标系Xw轴、Yw轴、Zw轴旋转角度。在R和T中的6个参数α、β、γ、tx、ty、tz被称为摄像机外参。
图1 四个不同坐标系
在智能车视觉导航系统中，世界坐标系原点Ow在车体重心正下方地面上，Yw轴垂直向上，Zw轴平行地面指向车体前进方向，Xw轴在图中垂直纸面向里。Oc为摄像机坐标系原点，与Ow点的水平距离为l1，与地面的垂直距离为l2，Xw轴垂直纸面向里。摄像机只绕Xc轴旋转，光轴与水平面倾斜角为α，旋转角度β、γ为零。如图2所示。
图2 智能车视觉导航系统坐标定义
于是，式（2）中的R、T分别为：
R
T（0,-l2,-l1）T
1.2 摄像机坐标系到成像平面坐标系的变换
在摄像机理想模型中，三维空间点Pc（xc,yc,zc）T从摄像机坐标系透视投影到二维成像平面坐标系中Pu（xu,yu）T，如图3所示，投影关系表示为：
（3）
式中：zc表示目标物体与摄像机的距离，f表示摄像机焦距。
图3 摄像机透视投影
1.3 成像平面坐标系到图像平面坐标系的变换
面阵图像传感器阵列在成像平面上，将图像转换为像素图像，图像坐标系以像素为单位，以图像的横向为U轴，纵向为V轴，如图1所示。
设成像平面坐标系Pu点在图像坐标系中坐标是（u,v），则有：
（4）
其中：Nx、Ny分别是成像平面上横向、纵向单位长度上的像素数［6］；（uo,vo）是成像平面坐标系的原点Ou在图像坐标系中的像素坐标。
摄像机理想成像模型是线性模型（针孔模型），线性模型摄像机标定用线性方程求解，简单快速，但是该模型没有考虑标定过程中的非线性畸变问题，标定误差大。
2 摄像机实际模型
实际上，摄像机投影成像并不完全满足针孔模型，由于摄像机存在光学系统的加工误差和装配误差等原因，目标的像点会发生多种类型的畸变，如径向畸变、偏心畸变和薄透镜畸变等。在需要精确标定摄像机参数和图像匹配时，畸变会影响摄像机内外参数的估计精度，因此应采用非线性模型。
1980年Atkison已给出了描述非线性畸变的公式［7］：
（5）
其中：（xu,yu）是线性模型下的成像点坐标；（x,y）是实际成像点坐标；δx、δy是非线性畸变值，它与图像点在图像中的位置有关，可用公式来表示：
δxδxr+δxd+δxpk1x（x2+y2）+
［p1（3x2+y2）+2p2xy］+s1（x2+y2） （6）
δyδyr+δyd+δypk2y（x2+y2）+
［p2（3x2+y2）+2p1xy］+s2（x2+y2）（7）
式中：δxr、δyr称为径向畸变，δxd、δyd称为偏心畸变，δxp、δyp称为薄透镜畸变，k1、k2、p1、p2、s1、s2是非线性畸变参数。
3 改进模型及其算法
对于面阵CCD摄像机来说，Nx、Ny值是固定的，且由厂家给出［6,8］。如果厂家给出的Nx、Ny参数不准确，或者图像传感器阵面排列有畸变，需要修正，可以把这种由CCD阵面排列畸变引起的偏差归结于摄像机镜头，而认为CCD阵面是整齐排列的，且Nx、Ny值是精确的。此时，摄像机综合畸变就由式（5）变为：
（8）
为简化摄像机综合畸变模型函数，只考虑的径向畸变和偏心畸变，式（6）、式（7）中变为：
fx（x,y）sxy*x+k1x（x2+y2）+
［p1（3x2+y2）+2p2xy］（9）
fy（x,y）y+k2y（x2+y2）+
［p2（3x2+y2）+2p1xy］（10）
其中sxy表示图像横纵比存在畸变。
步骤1 设置摄像机综合畸变模型参数的初始值。
各畸变参数初始化：sxy1，k10，k20，p10，p20。
步骤2 计算R、T、f、（uo,vo）。
xuff
yuff （11）
由图2，可知：r11，r2r3r4r70，r5r9cos α，r6-r8sin α，tx0，ty-l2，tz-l1。
于是，式（11）变为：
xuif
yuif （12）
将式（12）代入式（4），有：
uifNx+uo
vifNy+vo （13）
式中，未知量有f、α、l1、l2、uo、vo，从该方程组可知，只要从世界坐标系提取n（2n>6）个点，就能求出6个未知量。
步骤3 计算摄像机综合畸变参数。
fxufx（x,y）sxy*x+k1x（x2+
y2）+［p1（3x2+y2）+2p2xy］
fyufy（x,y）y+k2y（x2+
y2）+［p2（3x2+y2）+2p1xy］ （14）
利用步骤2解出的R、T计算得到（xc,yc,zc），代入式（14），可得到关于畸变参数sxy、k1、k2、p1、p2的方程组：
fsxy*xi + k1xi（x2i + y2i） +
［p1（3x2i + y2i） + 2p2xiyi］
fy + k2yi（x2i + y2i） +
［p2（3x2i + y2i） + 2p1xiyi］（15）
其中，i1,2,…,n。上式共有5个未知量，2n个方程。上述线性方程组可用最小二乘法求解［9-11］。
步骤4 重复步骤2、3，进行反复迭代。
用解得的畸变参数sxy、k1、k2、p1、p2代入综合畸变模型函数fx（x,y）、fy（x,y），重复步骤2、3，直到畸变参数达到一定标准，迭代终止。
4 实验与分析
实验前，制作一块平面标定板，将摄像机安装到智能车上，面阵CCD摄像机分辨率640×480,Nx1/0.023（像素/mm），Ny1/0.023（像素/mm）。通过计算，求得摄像机内外参数：α27.8°,l10.17,l21.37,uo420.26,vo328.15,f16.476,sxy1.0058,k10.03820,k2-0.00162,p1-0.00684,p2-0.00311。
从表1可知，图像坐标点的计算值与测量值存在误差，误差主要来源于摄像机安装引起的误差、实验测量三维坐标点和检测图像坐标系像素点的误差。图像坐标系U、V方向的平均误差分别是：Δu0.4275，Δv0.4040，摄像机标定达到较高的精度，能够满足智能车的视觉导航。
但是，该摄像机标定实验是在静止状态进行的，在实际的智能车视觉导航运动过程中，还存在道路颠簸和摄像机标定漂移等问题，都会对摄像机标定精度造成很大的影响。
表1 摄像机标定实验数据
像素
5 结语
本文研究了摄像机理想模型和实际模型，在满足实验精度要求下，忽略薄棱镜畸变，先通过线性模型求解摄像机内参数，然后考虑图像横纵比和综合畸变函数，得到线性方程组迭代求解。方法较好地完成了单目摄像机标定，具有实用意义。
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第6篇：军械工程学院研究生范文
关键词：加速寿命试验；双应力交叉步阶；蒙特卡洛仿真；正态分布
中图分类号：TB114.3文献标识码：A
文章编号：1004 373X(2009)02 071 05
Simulation of Double Crossed Step－stress Testing Based on Normal Distribution
MENG Yafeng,JIA Zhanqiang,CAI Jinyan
(Ordnance Engineering College,Shijiazhuang,050003,China)
Abstract：This paper presents a method to solve reliability evaluation problem of electronic equipments with high reliability and long life using double crossed step－stress testing in Normal distribution.Testing efficiency is studied deeply by building theoretic model and Monte－Carlo simulation.And the same time,the relationship between the parameters(σ and μ) of normal distribution and accelerated efficiency is researched deeply.The results show that double crossed step－down－stress has more advantages than double crossed step－up－stress in the same conditions.
Keywords：accelerated life testing;double crossed step－stress;Monte－Carlo simulation;normal distribution
0 引 言
在文献［1］中提出了一种新的双应力加速寿命试验方法――双应力交叉步阶试验，在指数分布形式下对该试验方法的核心思想进行了详细阐述，之后对其统计分析方法进行了研究。但现代电子装备的失效寿命很多情况下服从正态分布，因此，在此分布形式下研究双应力交叉步阶试验具有重要的现实意义。
1 问题描述
这里将双应力交叉步降加速寿命试验（Double－Crossed Step－down－Stress Accelerated Life Testing，DCSDS－ALT）［1］与双应力交叉步进加速寿命试验（Double－Crossed Step－up－Stress Accelerated Life Testing，DCSUS－ALT）［2］统称为双应力交叉步阶加速寿命试验（Double－Crossed Step－Stress Accelerated Life Testing，DCSS－ALT）。从定义可以看出，双应力交叉步阶试验同样包含两种截尾方式，即定数截尾双应力交叉步阶试验与定时截尾双应力交阶步降试验。
文献［2］已经对双应力交叉步加试验进行了详细研究，这里就不再赘述，相关知识和结论均可在文献［2］中进行查询。双应力交叉步降试验作为一种新的试验方法，其理论体系还有许多有待完善的地方。在此，首先对双应力交叉步降试验的相关内容进行简单介绍。
2 双应力交叉步降试验方法
2.1 双应力交叉步降试验的实施步骤
（1） 首先确定两个加速应力（分别记为S1，S2）及每个应力所取的应力水平：
S10＜S11＜…＜S1l， S20＜S21＜…＜S2k（1）
式中，l和k分别是两个加速应力的水平数；(S10,S20)为产品的正常应力水平，这样第一应力的第i个水平与第二个应力的第j个水平的搭配(S1i,S2j)称为应力水平组合，简称为水平组合(i,j)（i=1,2,…,l；j=1,2,…,k） 。
（2） 从一批产品中随机抽取n个样品，首先放在最高应力水平组合(l,k)下进行定数截尾寿命试验，等到rlk个样品失效时，将其中一个应力（如第一应力）水平降低1级，而另一应力（如第二应力）仍固定在原水平上，对剩余的n－rlk个样品在水平组合(l－1,k)下再进行定数截尾寿命试验，待到r(l－1)k个样品失效时，再将应力水平组合调至(l－1,k－1)，然后对剩下的n－rlk－r(l－1)k个样品在水平组合(l－1,k－1)下继续进行定数截尾寿命试验。如此重复下去，直到在最低应力水平组合(1,1)下有r11个失效为止。
2.2 双应力交叉步降试验的特点
（1） 每步只降低一个应力水平，两个应力水平交叉降低，其水平组合变动的轨迹如图1所示。
图1 DCSDS－ALT水平组合变动轨迹
（2） 假如两个应力的水平数分别为l和k，显然有|l－k|≤1，于是DCSDS－ALT由h=l+k－1步组成，其h个水平组合全体记为D，即：
D={(l,k),(l－1,k),(l－1,k－1),…,(1,2),(1,1)}（2）
（3） DCSDS－ALT的总失效数为：
r=rlk+r(l－1)k+r(l－1)(k－1)+…+r12+r11≤n（3）
其中每一步失效数rij都要事先给定。
（4） 在DCSDS－ALT中，n个样品经过h步应力水平转换，可得到一批失效数据。譬如，在水平组合(i,j)下的失效数据记为：
tij1≤tij2≤…≤tijrij， (i,j)∈D（4）
这些失效时间都是从水平组合(l,k)开始算起到水平组合(i,j)为止。
（5） DCSDS－ALT较恒加试验所需的试验样品数大大减少，前者最少需要12个，而后者一般至少需要20个［2］。另外，在试验效率上DCSDS－ALT较双应力交叉步加试验也具有较大优势，下面将通过具体的仿真实例给予验证。
2.3 具体实施方案
假设DCSDS－ALT按照(S1l,S2k)＞(S1l－1,S2k)＞…＞(S11,S21)的应力顺序进行试验，样本抽样数为n，试验截尾数为rij，即在(S1i,S2j)组合应力作用下达到rij个失效时将应力降到(S1i－1,S2j)，且失效总数r=rlk+r(l－1)k+r(l－1)(k－1)+…+r12+r11≤n，失效时间以(S1i,S2j)开始时刻为计算起点，即：
(S1l,S2k):tlk,1,tlk,2,…,tlk,rlk
(S1l－1,S2k):t(l－1)k,1,t(l－1)k,2,…,t(l－1)k,r(l－1)k
…
(S11,S21):t11,1,t11,2,…,t11,r11
3 DCSS－ALT的基本假定及加速因子的定义
3.1 基本假定
假定1 各应力水平组合下，样本的寿命数据服从正态分布，其分布函数为：
Fij(t)=Φ(t－μij)σij，i=1,2,…,l；j=1,2,…,k
式中，σij＞0为形状参数;μij＞0为特征寿命。该假定表明，应力水平组合改变是不会改变寿命分布类型的。
假定2 各应力水平组合下产品的失效机理不变。正态分布的分布参数约束条件为：
μij/σlk=μ(l－1)k/σ(l－1)k=…=μ12/σ12=
μ11/σ11=μ00/σ00=ρ
假定3所有应力水平组合下的失效机理与正常使用条件下的失效机理保持一致，不同应力水平下的寿命特征μij与应力水平(S1i,S2j)满足加速模型：
ln μij=β0+β1φ1(S1i)+β2φ2(S2j)+
β3φ3(S1i,S2j)（5）
式中，β0，β1，β2，β3为待估参数；函数φ1，φ2，φ3为已知函数；最后一项表示两个应力之间的交互作用，假如能确定两应力之间在试验中无相互影响，则式（5）最后一项可以去掉。
假定4 Nelson累积失效模型（CEM）：样品的残余寿命仅依赖于当时已累积失效部分和当时应力水平，而与累积方式无关。
3.2 加速因子的定义
加速因子反映加速寿命试验中得到的寿命信息与实际使用条件得到的寿命信息之间得折算规律，同时加速因子也是该加速效率仿真实现失效寿命数据折算的关键所在。有关文献［3－7］中加速寿命试验的加速因子定义为：
定义1 （加速因子）若产品再加速应力水平（组合）Si与正常应力水平（组合）S0下的可靠性寿命分别为ξRi和ξR0，则称：
ki0=ξR0/ξRi（6）
定义1是目前广泛认同的加速因子定义。它将加速因子定义为可靠寿命之比，揭示了加速因子的本质。从定义1还可以看出，加速因子反映了在两种应力水平（组合）作用下失效过程的相对快慢程度，根据Nelson的累积失效模型，还可以将加速因子对应的应力拓展到任意应力水平（组合）之间。
定义2 （加速因子）若产品在应力水平（组合）Si与Sj分别作用ti与tj的累积失效概率相同，即Fi(ti)=Fj(tj)，则称应力水平（组合）Si相对于Sj的加速因子为：
kij=tj/ti（7）
根据累积退化模型与累积失效模型，定义2实际上是将加速因子定义为不同应力水平（组合）下产品达到相同寿命退化累积量的期望时间之比。该定义实际上包含一个试验数据中寿命退化累积等量折算的基本原理，其物理意义比定义1更明确。由于R(t)=1－F(t)，所以定义2与定义1在本质上是一致的。式（7）可以变形为：
tj=kijti（8）
由此可以看出，如果产品在应力水平（组合）Si作用下试验了时间ti，则在应力水平（组合）Sj作用下达到相同退化累积的等效试验时间tj由式（8）确定，因此式（8）也成为应力水平（组合）试验时间的折算公式。
定义3 根据第3.1节中的假定2，以及由正态分布参数得到的约束条件，仿照定义1和定义2还可以将加速因子定义为：
ki0=σ0/σi（9）
和：
kij=σj/σi（10）
式中，σ0为正常应力水平（组合）下失效数据的方差；σi为加速应力水平（组合）下失效数据的方差。式（9）反映了任意应力水平（组合）相对于正常应力水平（组合）的加速因子；式（10）则反映了应力水平（组合）Si相对于Sj的加速因子。
4 DCSS－ALT加速效率的数值仿真研究
4.1 加速效率仿真的问题描述
为进一步阐述正态分布下DCSS－ALT的效率问题，在此将利用Monte－Carlo仿真试验进行对比分析。
设产品的寿命T服从正态分布，即：
Fij(T)=Φ\，T＞0（11）
式中，μ是特征寿命参数。特征寿命与应力水平之间满足加速模型：
μ=φ(S1,S2)（12）
产品的正常应力水平与h=l+k－1个加速应力水平组合分别为(0,0)和(l,k)，(l－1,k)，(l－1,k－1)，…，(1,2)，(1,1)。则与加速模型式（12）相对应的平均寿命分别为μ0，μh，μh－1，…，μ1。为便于比较加速效率，在相同条件下对双应力交叉步降试验与双应力交叉步加试验进行了Monte－Carlo仿真，仿真结果如图2、图3所示。试验的样本量为n，双应力交叉步降试验的r个截尾数分别为rlk，r(l－1)k，…，r12，r11，而双应力交叉步加试验则为r11，r12，…，r(l－1)k，rlk。仿真试验对该试验设计进行100次Monte－Carlo模拟，结果通过平均效率指标表示。平均效率指标为相同试验设计下双应力交叉步加试验与双应力交叉步降试验的总试验时间之比，指标大于1，则说明双应力交叉步降试验试验效率高；指标小于1，则说明双应力交叉步加试验的效率高。
4.2 基于Monte－Carlo方法的仿真
Monte－Carlo方法［8，9］是将研究对象当作随机过程，并随机生成研究所需数据，通过数值计算达到研究目的的一种模拟方法。Monte－Carlo方法广泛应用于采用传统的数学方法或物理方法难以解决的复杂问题。由于该文的效率对比研究是一个典型的随机问题。通过大量实际试验进行对比研究显然很不现实，而Monte－Carlo方法利用计算机随机生成符合要求的抽样样本，依据抽样样本的模拟试验对试验效率进行对比分析，并通过这种模拟过程的大量重复对比揭示该问题中的统计规律。
4.2.1 正态分布随机抽样截尾样本的仿真
实际进行加速寿命试验时需要对样本进行随机抽样，这种抽样方式的本质是总体中每一个体的抽样中几率均等。所以在此采用以下方法进行正态分布随机抽样截尾样本的仿真：
（1） 随机抽样模拟过程：计算机生成n个［0，1］内均匀分布的随机数p1，p2，…，pn作为被抽样个体失效时间对应的可靠度；
（2） 利用反函数法生成随机抽样样本：对于正态分布的样本总体，其可靠寿命为：
tp=μ+σΦ－1(p)（13）
（3） 截尾样本的产生：对于（2）中所产生的n个样本进行从小到大排序，取前r个（r=r1+r2+…+rk）失效时间作为试验的失效样本，即后面n－r个为样本为截尾样本。
4.2.2 DCSS－ALT的仿真过程
（1） 双应力交叉步降试验
①利用加速模型式（13）求出其在应力组合(l,k)下的特征寿命μh，而后利用第4.2.1节的方法模拟产生参数为t~Φ(μh,σ)正态分布的n个截尾样本t1,t2,…,tn，取前rlk个数据作为(l,k)应力水平组合下的失效数据；
②将数据tm\减去累积试验时间trlk并分别乘以应力组合(l,k)相对于(l－1,k)的加速因子，即得到(l－1,k)应力水平下的失效数据；
③将数据tm\减去累积试验时间tr(l－1)k,并分别乘以应力(l,k)相对于(l－1,k－1)的加速因子，即得到(l－1,k－1)应力水平下的失效数据；
④重复步骤（3），直到应力水平（1，1），即得到全部DCSDS－ALT的失效数据。
（2） 双应力交叉步加试验
双应力交叉步加试验的仿真过程与之基本相似，只是应力施加的先后顺序正好相反，这里不再赘述。
4.2.3 DCSS－ALT加速效率的实例仿真
以温度T（单位：绝对温度）和电压V（单位：伏特）作为两个加速应力安排一次双应力交叉步降试验。试验数据通过蒙特卡洛仿真模拟产生，具体过程如下：
（1） 首先取定文献［2］中的加速方程:
ln ηij=－20+20 000T－4.5ln V(14)
（2） 确定T和V的正常应力水平和加速应力水平如下：
T0=353，T1=373，T2=388，T3=403，
V0=100，V1=200，V2=300，V3=400，V4=500
DCSDS－ALT与DCSUS－ALT加速应力水平组合(T,V)的变化轨迹分别为：
(3,4)(3,3)(2,3)(2,2)(1,2)(1,1)；
(1,1)(1,2)(2,2)(2,3)(3,3)(3,4)
这里的应力水平数l=3,k=4；步数h=l+k－1=6。把这6个水平组合代入加速方程可得6个平均寿命η34,η33,…,η11。
（3） 确定样品数n=100，各步的截尾数为:
r34=12,r33=11,r23=9,
r22=8,r12=6,r11=5
累计失效数r=r34+r33+r23+r22+r12+r11=51个。
（4） 按照第4.2.2节中的步骤进行数据仿真，在求得仿真数据后，即可求出加速效率指标ratio。
图2和图3分别显示出双应力交叉步降试验和双应力交叉步降试验条件下正态分布形状参数ρ与加速效率指标的关系图。图2和图3中分别出现了加速效率指标ratio＜0的情况，这表明在实际试验中不可能出现寿命特征参数μ小于形状参数σ的情况，即失效数据的离散程度不可能超过其均值；另外，在ρ=1.5附近加速效率指标ratio开始大于1，这进一步印证了上面的结论；
（5） 随着分布参数约束条件ρ（ρ＞1.5）的增大，双应力交叉步降试验的试验效率在急剧增大，而双应力交叉步加试验的试验效率则在急剧减小。这表明在实际试验条件下，双应力交叉步降试验相对于双应力交叉步加试验的效率优势是十分明显的。
4.3 DCSS－ALT失效物理的累积退化模型
在损伤累积型和容差型失效机理中，产品的寿命过程都表现为产品的某个内部状态量随着寿命历程的退化过程，具有明显的渐变过程。失效物理对这一类失效常采用退化模型进行描述［10］。所谓退化模型，是指试件完全处于安全工作区，在t=0时刻没有损伤，必须经过一定时间的累积以后才发生失效的一种模型。
图2 双应力交叉步降试验ρ与效率指标关系图（一）
图3 双应力交叉步加试验ρ与效率指标关系（二）
一般，若引入函数f(D)表示产品寿命过程的退化量，则退化模型中产品随时间推移而发生寿命消耗的过程可表述为：
df(D)/dt=K（15）
式中，D表示退化量的特征量；f(D)是与特征值和失效过程基本物质状态有关的函数；K为退化速度。f(D)的形式与产品的失效机理有关；而退化速度K则由失效机理与应力水平来决定。于是可以进一步推导出关系式f(D)=Kt，因此退化模型表明产品寿命过程在时刻t的退化量由Kt来决定。若特征值D退化到某一临界量M时产品失效，则对应的产品寿命T为：
T=f(M)/K（16）
因此，产品的寿命随应力水平的提高，退化速度的加快而缩短，这也是所有加速寿命试验方法共同的理论依据。
退化模型描述了产品在一定应力水平下的寿命时效过程，而对于双应力交叉步降试验的描述则应当采用累积退化模型。按照第4.2.2节中的试验方法安排试验（其中S1，S2应力的水平数分别为l和k，对应的试验阶数为h=l+k－1），则双应力交叉步降试验在应力水平(S1i,S2j)组合（对应的退化量为Kp）的加载时间长度为tp，产品经过m（m≤h）阶步降应力水平加载完成后失效，则此时的退化量为：
f(D)=∑mp=1Kptp（17）
将Kp=f(D)/Tp代入式（17），则可得：
∑mp=1(tp/Tp)=1（18）
而产品在该双应力交叉步降模式下的失效时间为所有tp之和，这就是累积退化模型。累积退化模型是Miner准则的推广，因此亦称广义Miner准则。累积退化模型同样适用于双应力交叉步阶试验与序进应力试验的失效物理描述。
累积退化模型的物理意义在于：如果对应于Tm寿命的应力在试样上加载时间tm，而后再将对应于Tm－1寿命的应力在试样上加载时间tm－1，依此类推，当加载到满足式（18）时产品的寿命终止，对应的产品失效时间则为所有加载时间tp之和。
4.4 进一步的讨论
根据累积退化模型，双应力交叉步降试验的每一阶应力水平加载都会对试样造成一定的退化量，试样中的退化量随着双应力交叉步降应力的加载进程按照式（17）准则进行累积，当退化累积总量达到临界值时试样失效，对应的失效时间由式（17）准则中的所有tp之和确定。在高可靠、长寿命的评估中，由于耗损型失效的失效率曲线为递增函数，耗损失效主要集中于产品寿命末期，所以如何尽快实现产品寿命早期阶段的退化累积以压缩产品进入寿命末期的试验时间，则已成为整个加速寿命试验在加速效率上的瓶颈问题。
双应力交叉步加试验的应力加载由最低应力水平开始，因此其早期的退化累积主要通过较低应力水平实现，所以这一阶段的试验时间往往比较漫长。文献［2］中对某产品安排双应力交叉步加试验，该试验中第一个失效出现的时间约为219.3 h，为总试验时间（1 558.14 h）的15％左右。
而双应力交叉步降试验则不同，试验的应力加载由最高应力水平开始，其早期退化累积则主要通过最高应力水平开始，因而使得相应的早期退化累积时间大大压缩。在试验应力步降到较低水平以后，由于试样中已经累积所有较高应力水平所造成的退化累积量，试样已经进入到寿命末期的大量失效阶段。所以，双应力交叉步降试验的总试验时间与步进试验方式相比将大大减少，也就是说其加速效率将得到较大的改善。
5 结 语
以长寿命电子装备的可靠性评估需求为背景，通过理论模型的建立，对正态分布下双应力交叉步阶试验方法及试验效率问题进行了研究。结果表明，该试验方法应用于电子装备的可靠性评估可以极大地减少试验时间，降低试验费用，具有重要的现实应用价值。
参考文献
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［10］张春华，陈循，温熙森.步降应力加速寿命（上篇）方法篇［J］.兵工学报，2005（9）：661－665.
［11］王永杰.基于蒙特卡洛方法求取故障导弹飞行落点概率方法研究\.系统工程与电子技术,2008(4):25－27.
作者简介 孟亚峰 男，1970年出生，河北人，讲师，博士。主要从事装备武器系统性能监测与故障诊断的研究工作。
