時(shí)間：2022-04-14 19:04:29
序論：在您撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)工業(yè)設(shè)計(jì)論文時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
學(xué)校地處廣東省粵西地區(qū)湛江市，遠(yuǎn)離珠三角設(shè)計(jì)中心地帶，設(shè)計(jì)服務(wù)相對(duì)缺乏。地方經(jīng)濟(jì)支柱行業(yè)除了水產(chǎn)養(yǎng)殖及加工傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)之外，形成了以電飯煲為主體的小家電生產(chǎn)基地，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)90%的電飯煲是在湛江生產(chǎn)。與強(qiáng)大的生產(chǎn)數(shù)量相比，設(shè)計(jì)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后，缺少自己的品牌，多數(shù)為貼牌生產(chǎn)。對(duì)自主設(shè)計(jì)的需求為產(chǎn)學(xué)研合作提供廣闊的空間。
2現(xiàn)行畢業(yè)指導(dǎo)方法的弊端及應(yīng)對(duì)措施
（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)選題時(shí)間倉(cāng)促，整體設(shè)計(jì)時(shí)間短，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)不能保證充分實(shí)施。工業(yè)設(shè)計(jì)程序的完成需要較長(zhǎng)的時(shí)間，且指導(dǎo)要及時(shí)。現(xiàn)在各高校一般從每年1月份確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目到6月初答辯，期間有寒假，而且這段時(shí)間也是本科畢業(yè)生頻繁準(zhǔn)備各類應(yīng)聘會(huì)應(yīng)聘考試的階段，所以整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的有效時(shí)間最多3個(gè)月，要高質(zhì)量完成從市場(chǎng)調(diào)研，初步方案制定，深入設(shè)計(jì)，模型制作，文件編制，論文撰寫等一系列的工作是很困難的。對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)完成時(shí)間不充分，可以考慮以下兩種辦法解決。第一，學(xué)校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)已經(jīng)有4個(gè)工作室，有相當(dāng)?shù)膶W(xué)生從二年級(jí)開始就跟隨指導(dǎo)教師從事一些基本的科研工作，產(chǎn)生了默契和設(shè)計(jì)的方向性，可以利用這個(gè)有力的條件，提前確定畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師和設(shè)計(jì)題目，這也促進(jìn)選用實(shí)際課題，達(dá)到事半功倍的效果。第二，在三年級(jí)下學(xué)期（第六學(xué)期末）安排學(xué)年課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)，一個(gè)月時(shí)間，由全體專業(yè)教師參與指導(dǎo)，實(shí)質(zhì)上是畢業(yè)設(shè)計(jì)的一次“預(yù)演”。題目由教師和學(xué)生雙方商榷制定，題目不一定非常具體，可以根據(jù)學(xué)生的興趣，制定家電類、家具類、衛(wèi)浴產(chǎn)品、陶瓷制品等大的方向，在此期間，學(xué)生都在學(xué)校，與指導(dǎo)教師的交流能夠做到及時(shí)和面對(duì)面。目的是初步檢驗(yàn)題目的合理性與設(shè)計(jì)的規(guī)范性，針對(duì)某類產(chǎn)品的設(shè)計(jì)特點(diǎn)制定整個(gè)設(shè)計(jì)的程序和方法，如果合理可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，深入進(jìn)行；如果存在問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，為畢業(yè)設(shè)計(jì)掃清障礙，從容進(jìn)行。這樣還可以讓學(xué)生在第八學(xué)期初選擇畢業(yè)實(shí)習(xí)單位的時(shí)候有的放矢，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。這也解決了多年來(lái)存在的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容與實(shí)習(xí)工作不相關(guān)的問(wèn)題。
（2）畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程監(jiān)控手段簡(jiǎn)單，措施不利?，F(xiàn)在畢業(yè)班學(xué)生從每年2月到5月份基本上都在校外實(shí)習(xí)或參加各種招聘會(huì)，老師的指導(dǎo)工作都是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)等形式，這不利于工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)特點(diǎn)的內(nèi)容指導(dǎo)。工業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)的大量工作是在設(shè)計(jì)定位和深入階段，交流的文件多以大量的手繪稿和色彩效果圖為主，并加以說(shuō)明?，F(xiàn)在多是通過(guò)QQ、微信、短信、電子郵件等交流平臺(tái)師生交流，在整個(gè)過(guò)程中老師無(wú)法監(jiān)控學(xué)生的設(shè)計(jì)具體過(guò)程和步驟，設(shè)計(jì)隨意性比較大，經(jīng)常導(dǎo)致畢業(yè)答辯前發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重的缺陷而無(wú)法彌補(bǔ)，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)質(zhì)量。另外對(duì)老師指導(dǎo)工作的監(jiān)控措施基本上沒(méi)有，很難做到有效督導(dǎo)。監(jiān)控機(jī)制應(yīng)該落實(shí)到具體指標(biāo)，建立指導(dǎo)過(guò)程記錄卡，針對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)該提出具體指導(dǎo)次數(shù)、指導(dǎo)內(nèi)容、指導(dǎo)結(jié)果等，這些內(nèi)容應(yīng)該有相應(yīng)的支持材料支撐，這個(gè)不僅對(duì)學(xué)生，也是對(duì)老師的監(jiān)控，保障畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)工作有規(guī)可依，同時(shí)也保障了畢業(yè)設(shè)計(jì)的水平。這個(gè)記錄卡也可以作為畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)的評(píng)價(jià)依據(jù)之一。根據(jù)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的特點(diǎn)，記錄卡的內(nèi)容大致可以定為如下。
（3）畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系重結(jié)果，輕過(guò)程。多年來(lái)畢業(yè)設(shè)計(jì)成績(jī)考核的主要內(nèi)容取決于答辯現(xiàn)場(chǎng)的表現(xiàn)。由于答辯時(shí)間緊，任務(wù)重，對(duì)于每一個(gè)學(xué)生的考核不夠全面。畢業(yè)設(shè)計(jì)最終評(píng)價(jià)應(yīng)該與設(shè)計(jì)的全過(guò)程每一個(gè)階段的表現(xiàn)掛鉤，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考核。第一，以畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)記錄卡為重要依據(jù)之一，因?yàn)樗敿?xì)記錄了畢業(yè)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)的完成時(shí)間和質(zhì)量。第二，在答辯之前一周舉辦畢業(yè)設(shè)計(jì)展，所有學(xué)生的設(shè)計(jì)作品都參展，讓老師和學(xué)生有時(shí)間對(duì)于設(shè)計(jì)成果有一個(gè)充分重新認(rèn)識(shí)的過(guò)程，對(duì)于設(shè)計(jì)的原創(chuàng)性也是一個(gè)有效檢驗(yàn)。第三，考核成績(jī)要把設(shè)計(jì)結(jié)果與設(shè)計(jì)說(shuō)明結(jié)合起來(lái)考核，畢業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書實(shí)質(zhì)內(nèi)容合二為一，強(qiáng)調(diào)本科生不僅要能設(shè)計(jì)，還要知道為什么要這樣設(shè)計(jì)，不僅展示了結(jié)果，還展示了整個(gè)過(guò)程。不僅鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力，還有效的提高學(xué)生的動(dòng)手能力，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)更加豐滿、更有內(nèi)涵。同時(shí)，畢業(yè)論文的內(nèi)容也不會(huì)顯得空泛，提高了學(xué)生說(shuō)明文的寫作能力。這種考核方式更能滿足對(duì)應(yīng)用型創(chuàng)新設(shè)計(jì)人才的培養(yǎng)要求。
3結(jié)論
（一）掌握專業(yè)核心技能
應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)樹立以能力為本位，專業(yè)技能為核心的人才培養(yǎng)目標(biāo)，要求學(xué)生能夠在社會(huì)文化環(huán)境、市場(chǎng)環(huán)境中掌握產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、開發(fā)及市場(chǎng)推廣的一般知識(shí)和組織管理原則，具有解決專業(yè)問(wèn)題的綜合能力。該專業(yè)學(xué)生先后經(jīng)過(guò)專業(yè)理論的學(xué)習(xí)，基礎(chǔ)繪畫的強(qiáng)化，三大構(gòu)成的提升，設(shè)計(jì)軟件的訓(xùn)練，設(shè)計(jì)思維的引導(dǎo)，產(chǎn)品形態(tài)的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品模型的制作等一整套從理論到實(shí)踐的訓(xùn)練，培養(yǎng)具有較強(qiáng)的草圖表現(xiàn)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模型制作、產(chǎn)品制造與生產(chǎn)等專業(yè)核心技能，最終能在企事業(yè)單位從事產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān)工作。掌握專業(yè)核心技能，是應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的核心內(nèi)容，也是學(xué)生就業(yè)之根本。
（二）強(qiáng)調(diào)學(xué)以致用的能力
應(yīng)用型本科教育主要培養(yǎng)應(yīng)用型專門人才,重在培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的能力而非發(fā)現(xiàn)新知的能力，這是其區(qū)別于學(xué)術(shù)型院校、研究型院校的關(guān)鍵之處。工業(yè)設(shè)計(jì)是工業(yè)化時(shí)代的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，對(duì)創(chuàng)新性和應(yīng)用性要求較高。在應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式下，該專業(yè)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用專業(yè)知識(shí)、技能、方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，學(xué)以致用的能力是應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)人才培養(yǎng)的核心能力。
（三）傳承地方文化、服務(wù)面向地方
工業(yè)設(shè)計(jì)是技術(shù)、藝術(shù)與文化轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的核心環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代服務(wù)業(yè)的重要組成部分。應(yīng)用型本科教育主要培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識(shí)為社會(huì)謀取直接利益的人才，這表明應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)不僅承擔(dān)著培養(yǎng)社會(huì)、國(guó)家、業(yè)界所需的人才，給國(guó)家社會(huì)帶來(lái)直接利益，還承擔(dān)著培養(yǎng)適應(yīng)地方發(fā)展所需的人才，給地方發(fā)展帶來(lái)直接利益，集傳承者、創(chuàng)新者、服務(wù)者于一體。如何生于斯？長(zhǎng)于斯？服務(wù)于斯？立足地方（行業(yè)）、融入地方（行業(yè)）、服務(wù)地方（行業(yè)）、共享地方（行業(yè)），成為推動(dòng)地方（行業(yè)）經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不可缺少的重要組成部分，是應(yīng)用型本科院校的使命與責(zé)任。
二、應(yīng)用型本科院校對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于其他學(xué)科專業(yè)的畢業(yè)論文，也不同于設(shè)計(jì)類學(xué)科中視覺(jué)傳達(dá)、動(dòng)畫等專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)。它要求學(xué)生針對(duì)某一項(xiàng)目，綜合運(yùn)用專業(yè)理論知識(shí)和專業(yè)技能，尋求最佳設(shè)計(jì)方案以解決實(shí)際問(wèn)題，最終以產(chǎn)品模型和展板等綜合形式作為成果展示。根據(jù)應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的人才培養(yǎng)模式，分析應(yīng)用型本科院校對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的要求。
（一）突出專業(yè)特性
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)以產(chǎn)品為載體，以社會(huì)創(chuàng)新為導(dǎo)向的設(shè)計(jì)研究與實(shí)踐。其畢業(yè)設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)專業(yè)特性，是要區(qū)別于藝術(shù)類其他專業(yè)。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)突出專業(yè)特性應(yīng)解決好三個(gè)問(wèn)題：其一，在知識(shí)層面體現(xiàn)“是什么產(chǎn)品”；其二，在技能層面明確“用什么技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能”；其三，在實(shí)踐層面反映“產(chǎn)品模型與設(shè)計(jì)理念之間融合的程度如何”。這三個(gè)問(wèn)題與該專業(yè)需具備的知識(shí)和技能緊密相連，解決了是什么、用什么、怎么樣三個(gè)問(wèn)題，專業(yè)特性才會(huì)更清晰、更突顯，才能避免與平面、影視等專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)作品混亂或雷同。
（二）重視實(shí)踐應(yīng)用性
高校向社會(huì)輸送的工業(yè)設(shè)計(jì)人才只有符合市場(chǎng)的需要才能夠獲得認(rèn)可,才能被社會(huì)所吸納。畢業(yè)設(shè)計(jì)作為本科教育階
段歷時(shí)最長(zhǎng)、層次最高、綜合性最強(qiáng)的實(shí)踐性教學(xué)，更應(yīng)是理論與實(shí)踐的結(jié)合體。選題、方案構(gòu)思、方案篩選、計(jì)算機(jī)建模、模型制作、產(chǎn)品展示是工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的六個(gè)主要環(huán)節(jié)，這六個(gè)環(huán)節(jié)涵蓋了該專業(yè)絕大部分理論與實(shí)踐知識(shí)，且每一環(huán)節(jié)對(duì)應(yīng)一項(xiàng)專業(yè)能力。選題測(cè)試學(xué)生對(duì)專業(yè)知識(shí)宏觀把握的能力；方案構(gòu)思測(cè)試學(xué)生知識(shí)創(chuàng)新的能力；方案篩選測(cè)試學(xué)生運(yùn)用專業(yè)方法解決問(wèn)題的能力；計(jì)算機(jī)建模測(cè)試學(xué)生專業(yè)技能應(yīng)用的能力；模型制作測(cè)試學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手的能力；產(chǎn)品展示測(cè)試學(xué)生系統(tǒng)把握專業(yè)知識(shí)的能力。目前，該專業(yè)很多學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)創(chuàng)作過(guò)程中只參與前四個(gè)環(huán)節(jié)，模型制作則找企業(yè)或工廠代工完成，產(chǎn)品展示則認(rèn)為無(wú)關(guān)緊要而被忽略。應(yīng)用型本科院校側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，模型制作和產(chǎn)品展示是最能檢驗(yàn)學(xué)生實(shí)踐應(yīng)用能力的兩個(gè)環(huán)節(jié)，因此，學(xué)生需參與到畢業(yè)設(shè)計(jì)的各個(gè)環(huán)節(jié)，特別是實(shí)踐應(yīng)用環(huán)節(jié)，以提高學(xué)以致用的能力。
（三）展示地方特色
應(yīng)用型本科院校立足地方，服務(wù)地方，其畢業(yè)設(shè)計(jì)也應(yīng)圍繞地方特色展開，作為文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)緊密聯(lián)系的工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)更應(yīng)如此。其畢業(yè)設(shè)計(jì)選題要切合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，與地方企業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)聯(lián)系緊密，以服務(wù)地方發(fā)展為目的。如地處閩西北的三明學(xué)院，其紅色文化、客家文化、朱子文化、理學(xué)文化是該校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題較好的切入點(diǎn)，既能傳承弘揚(yáng)地域特色文化，又能產(chǎn)生較好的社會(huì)效益。
三、提高應(yīng)用型本科院校工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的對(duì)策
（一）科學(xué)選題
好的選題就是成功的一半，畢業(yè)設(shè)計(jì)選題直接關(guān)系到后續(xù)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題可從三方面考慮：首先，選題與教師的科研課題結(jié)合。從學(xué)生角度看，可以避免選題的盲目性和隨意性，確保畢業(yè)設(shè)計(jì)后續(xù)工作進(jìn)展自如；從導(dǎo)師角度看，可以確保課題的可行性，還能豐富科研成果。其次，選題著眼于地方企業(yè)與產(chǎn)業(yè)。工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)選題立足地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展，圍繞地方特色展開創(chuàng)作，實(shí)現(xiàn)學(xué)生應(yīng)用能力與企業(yè)實(shí)際需求之間的零距離對(duì)接，可以提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。再次，選題圍繞社會(huì)發(fā)展與需求。此類選題能幫助學(xué)生了解社會(huì)動(dòng)態(tài)。如畢業(yè)設(shè)計(jì)選題以我國(guó)社會(huì)發(fā)展的三農(nóng)問(wèn)題作為切入點(diǎn)，借助新技術(shù)、新材料對(duì)農(nóng)村交通運(yùn)輸工具、生活用品等進(jìn)行改良與創(chuàng)新，試圖解決農(nóng)村問(wèn)題、農(nóng)民問(wèn)題、農(nóng)業(yè)問(wèn)題。又如選題以社會(huì)弱勢(shì)群體中的盲人作為切入點(diǎn)，基于無(wú)障礙設(shè)計(jì)理念，通過(guò)盲人水杯設(shè)計(jì)、盲人娛樂(lè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、盲人銀行卡設(shè)計(jì)、盲人出行公交信息系統(tǒng)服務(wù)設(shè)計(jì)等一系列設(shè)計(jì)方案，為解決盲人生活中出行不便拓展新思路，提供新對(duì)策。
（二）組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)
工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)涉及的知識(shí)較為廣泛，根據(jù)教師自身專長(zhǎng)，組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)，采取分工與合作的方式，能有效整合資源，更好地指導(dǎo)學(xué)生完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。組建指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)需注意：第一，指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)中教師數(shù)量不宜過(guò)多，2~3個(gè)最佳。第二，指導(dǎo)教師團(tuán)隊(duì)中教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)應(yīng)有所差異，如理論教師與實(shí)踐教師、科研型教師與教學(xué)型教師、青年教師與老輩教師、校內(nèi)教師與校外教師、學(xué)校教師與企業(yè)工程師等多種類型的組合，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)，給學(xué)生提供針對(duì)性較強(qiáng)的建議。第三，團(tuán)隊(duì)中個(gè)人分工需明確。任務(wù)分工可依據(jù)教師專長(zhǎng)和畢業(yè)設(shè)計(jì)管理中計(jì)劃、組織、監(jiān)督、控制等四個(gè)環(huán)節(jié)，共同督促、推進(jìn)、落實(shí)。
（三）落實(shí)畢業(yè)設(shè)計(jì)展示
1.1開放式網(wǎng)絡(luò)調(diào)研
在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和幫助下，學(xué)生通過(guò)專業(yè)的問(wèn)卷調(diào)查網(wǎng)站“問(wèn)卷星”（），制作并了調(diào)查問(wèn)卷。問(wèn)卷星是一個(gè)專業(yè)的在線問(wèn)卷調(diào)查、測(cè)評(píng)、投票平臺(tái)，專注于為用戶提供功能強(qiáng)大、人性化的在線設(shè)計(jì)問(wèn)卷、采集數(shù)據(jù)、自定義報(bào)表、調(diào)查結(jié)果分析系列服務(wù)。該調(diào)查問(wèn)卷由九個(gè)問(wèn)題組成，［5］其中前六個(gè)問(wèn)題為客觀題，主要目的是確定被調(diào)查者的基本信息和乘坐飛機(jī)的經(jīng)歷情況，同時(shí)明確了被調(diào)查者對(duì)機(jī)餐餐具的基本元素，如外觀，材質(zhì)等設(shè)計(jì)元素的傾向性。后三個(gè)問(wèn)題是主觀題，用于確認(rèn)在飛機(jī)餐餐具使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題和不便之處，以及令人印象深刻的餐具體驗(yàn)，一方面可以搜集用戶的問(wèn)題，確定設(shè)計(jì)方向；另一方面也可以發(fā)現(xiàn)借鑒某些航空公司優(yōu)秀的餐具設(shè)計(jì)，以提供更好的設(shè)計(jì)方案。該問(wèn)卷在互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)之上，借由現(xiàn)在被廣泛接受的社交網(wǎng)絡(luò)（如微信、微博、QQ等）進(jìn)行擴(kuò)散，同時(shí)依靠老師和同學(xué)的幫助，得到了充分而理想的調(diào)查結(jié)果，并在該互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的初步統(tǒng)計(jì)。
1.2調(diào)研分析
此次網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷調(diào)查歷時(shí)1個(gè)月（2014.03.26～2014.04.25），有效調(diào)查有51份，其中男性被訪者30人，女性被訪者21人。被訪者的年齡分布在20歲至45歲之間，其中一半被訪者有10次以上搭乘飛機(jī)的經(jīng)歷，絕大多數(shù)被訪者有搭乘國(guó)際航線和國(guó)外航空公司航班的經(jīng)歷。在針對(duì)用戶所關(guān)注的飛機(jī)餐餐具設(shè)計(jì)元素的調(diào)查中，餐具的手感、實(shí)用性和外形是乘客最為關(guān)心的三個(gè)要素，如圖1所示。在飛機(jī)上用餐時(shí)，乘客希望有便利好用的餐具幫助進(jìn)餐，乘客關(guān)注餐具的功能，同時(shí)期待良好的外觀設(shè)計(jì)。過(guò)多繁雜的餐具、容器在較為窄小的用餐空間中會(huì)造成混亂，使用不便，擺放困難，造成使用者的煩躁，無(wú)法把注意力集中在本應(yīng)是用餐主角的食物上。另外，目前餐具常用的塑料較輕，在使用中會(huì)比較容易被碰翻，或在飛機(jī)顛簸時(shí)翻倒，由于重心不穩(wěn)使食物和飲料灑出。乘客反映的飛機(jī)餐餐具使用方面的不便，從表面上看是針對(duì)功能性問(wèn)題，其實(shí)是現(xiàn)有的餐具設(shè)計(jì)考慮不周，這就給該畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了發(fā)揮空間。一部分乘客反映未曾對(duì)餐具特別注意，換個(gè)角度來(lái)說(shuō)，目前飛機(jī)餐餐具的設(shè)計(jì)并沒(méi)有引起乘客的注意，只有新航、全日空、漢莎航空等航空公司簡(jiǎn)約精致、富有航空公司品牌元素和國(guó)家特點(diǎn)的餐具給乘客們留下深刻的影響。還有一部分乘客對(duì)餐具使用性提出更高的期待，并出于對(duì)環(huán)境壓力和餐具成本的考慮，對(duì)餐具材質(zhì)的提出建議。
1.3設(shè)計(jì)實(shí)踐
學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)卷所采集以及歸納的信息，從改善飛機(jī)餐餐具的手持性能、餐具的布局、體現(xiàn)航空公司特色和餐具材質(zhì)四個(gè)方面展開設(shè)計(jì)實(shí)踐。從功能、造型、材質(zhì)三個(gè)方面入手，餐具的功能性改良以協(xié)助乘客簡(jiǎn)易順利地完成經(jīng)濟(jì)艙位環(huán)境內(nèi)的進(jìn)食，也通過(guò)賦予餐具美觀的外觀造型營(yíng)造用餐的愉快氣氛。定設(shè)計(jì)的外形、色彩、材質(zhì)方案，用Rhino軟件建模渲染，如圖4所示。
2小結(jié)
超寬帶（UWB,Ultra Wide Band）無(wú)線技術(shù)在無(wú)線電通信、雷達(dá)、跟蹤、精確定位、成像、武器控制等眾多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，因此被認(rèn)為是未來(lái)幾年電信熱門技術(shù)之一。1990年，美國(guó)國(guó)防部首先定義了“超寬帶”概念，超寬帶無(wú)線通信開始得到美國(guó)軍方和政府部門的重視。2002年4月，美國(guó)FCC通過(guò)了超寬帶技術(shù)的商用許可，超寬帶無(wú)線通信在民用領(lǐng)域開始受到普遍關(guān)注。目前“超寬帶”的定義只是針對(duì)信號(hào)頻譜的相對(duì)帶寬（或絕對(duì)帶寬）而言，沒(méi)有界定的時(shí)域波形特征。因此，有多種方式產(chǎn)生超寬帶信號(hào)。其中，最典型的方法是利用納秒級(jí)的窄脈沖（又稱為沖激脈沖）的頻譜特性來(lái)實(shí)現(xiàn)[1]。
超寬帶無(wú)線電是對(duì)基于正弦載波的常規(guī)無(wú)線電的一次突破。幾十年來(lái)，無(wú)線通信都是以正弦載波為信息載體，而超寬帶無(wú)線通信則以納秒級(jí)的窄脈沖作為信息載體。其信號(hào)產(chǎn)生、調(diào)制解調(diào)、信號(hào)隱蔽性、系統(tǒng)處理增益等方面，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，尤其是能夠在密集的多徑環(huán)境下實(shí)現(xiàn)高速傳輸。由于脈沖持續(xù)時(shí)間很短，多徑分量在時(shí)域上不易重疊，多徑分辨能力高，通過(guò)先進(jìn)的多徑分離技術(shù)或瑞克接收機(jī)，可以充分利用多徑分量。
目前，典型的超寬帶無(wú)線通信調(diào)制方式以TH-PPM、TH-PAM為主，本論文中，介紹超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)，主要討論TH-PPM、TH-PAM的基本原理，并且對(duì)比調(diào)制技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，性能的好壞，并進(jìn)行動(dòng)態(tài)的仿真，從仿真圖中較清楚的研究調(diào)制方式，從而得出正確的結(jié)論，細(xì)致的研究超寬帶無(wú)線通信中的調(diào)制技術(shù)。
關(guān)鍵字：超寬帶 調(diào)制方式 PPM調(diào)制 PAM調(diào)制 OFDM調(diào)制
2 概述
2.1 總述
近幾年來(lái),超寬帶短距離無(wú)線通信引起了全球通信技術(shù)領(lǐng)域極大的重視。超寬帶通信技術(shù)以其傳輸速率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)成為短距離無(wú)線通信極具競(jìng)爭(zhēng)力和發(fā)展前景的技術(shù)之一。FCC(美國(guó)通信委員會(huì)) 對(duì)超寬帶系統(tǒng)的最新定義是:相對(duì)帶寬(在- 10dB 點(diǎn)處) (fH - fL)/fc > 20 %(fH ,fL ,fc分別為帶寬的高端頻率、低端頻率和中心頻率) 或者總帶寬BW> 500MHz。[1]它與現(xiàn)有的無(wú)線電系統(tǒng)比較,在花費(fèi)更小的制造成本的條件下,能夠做到更高的數(shù)據(jù)傳輸速率(100～500MbPs) 、更強(qiáng)的抗干擾能力(處理增益50dB 以上) ,同時(shí)具有極好的抗多徑性能和十分精確的定位能力(精度在cm 以內(nèi)) 。
2.2 UWB基本原理
發(fā)射超寬帶(UWB) 信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射一種時(shí)域上很短(占空比低達(dá)0. 5 %) 的沖激脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖擊無(wú)線電( IR) ”.UWB - IR 又被稱為基帶無(wú)載波無(wú)線電,因?yàn)樗幌駛鹘y(tǒng)通信系統(tǒng)中使用正弦波把信號(hào)調(diào)制到更高的載頻上,而是用基帶信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)天線輸出的[6];由信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制,同時(shí),為了形成所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜而用偽隨即序列對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。因此沖擊脈沖和調(diào)制技術(shù)就是超寬帶的兩大關(guān)鍵所在。
2.2.1 脈沖信號(hào)
從本質(zhì)上講,產(chǎn)生脈沖寬度為納秒級(jí)的信號(hào)源是UWB 技術(shù)的前提條件。目前產(chǎn)生脈沖信號(hào)源的方法有兩類: ①光電方法,基本原理是利用光導(dǎo)開關(guān)導(dǎo)通瞬間的陡峭上升沿獲得脈沖信號(hào)。由于作為激發(fā)源的激光脈沖信號(hào)可以有很陡的前沿,所以得到的脈沖寬度可達(dá)到皮秒(10 - 12 ) 量級(jí)。另外,由于光導(dǎo)開關(guān)是采用集成方法制成的,可以獲得很好的一致性,因此是最有發(fā)展前景的一種方法。②電子方法,利用微波雙極性晶體管雪崩特性,在雪崩導(dǎo)通瞬間,電流呈“雪崩”式迅速增長(zhǎng),從而獲得具有陡峭前沿的波形,成形后得到極短脈沖。在電路設(shè)計(jì)中,采用多個(gè)晶體管串行級(jí)聯(lián),使用并行同步觸發(fā)的方式,加快了雪崩過(guò)程,從而達(dá)到進(jìn)一步降低脈沖寬度的目的[7]。
沖激脈沖通常采用單周期高斯脈沖,典型的單周期高斯脈沖的時(shí)域和頻域數(shù)學(xué)模型分別表示為:
(2-1)
(2-2)
單周期脈沖的寬度在納秒級(jí)(0. 1～1. 5ns) ,重復(fù)周期為25～1000ns ,具有很寬的頻譜,如圖2-1 所示。實(shí)際通信中使用的是一長(zhǎng)串的脈沖,由于時(shí)域中信號(hào)的周期性造成了頻譜的離散化,周期性的單脈沖序列頻譜中出現(xiàn)了強(qiáng)烈的能量尖峰。這些尖峰將會(huì)對(duì)信號(hào)構(gòu)成干擾,通過(guò)數(shù)據(jù)信息和偽隨機(jī)碼來(lái)進(jìn)行編碼P調(diào)制,改變脈沖與脈沖間的時(shí)間間隔,可以降低頻譜的尖峰幅度[2]。
圖2-1 單周期脈沖的時(shí)間域和頻率域的表示
2.2.2 UWB的調(diào)制技術(shù)
超寬帶系統(tǒng)中信息數(shù)據(jù)對(duì)脈沖的調(diào)制方法可以有多種。脈沖位置調(diào)制( PPM) 和脈沖幅度調(diào)制(PAM) 是UWB 最常用的兩種調(diào)制方式。通常UWB信號(hào)模型為:
(2-3)
其中,w ( t) 表示發(fā)送的單周期脈沖, dj , tj 分別表示單脈沖的幅度和時(shí)延。
a PAM- UWB
PAM是一種通過(guò)改變那些基于需傳輸數(shù)據(jù)的傳輸脈沖幅度的調(diào)制技術(shù)。在PAM調(diào)制系統(tǒng)中,一系列的脈沖幅度被用來(lái)代表需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。任何形狀的脈沖都是通過(guò)其幅度調(diào)制使傳輸數(shù)據(jù)在{ - 1 , + 1}之間變化(對(duì)于雙極性信號(hào)) 或在M 個(gè)值之間變化(對(duì)于M 元PAM) 。增加傳輸脈沖所占的帶寬或減少脈沖重復(fù)頻率,都可以增加一個(gè)固定平均功率譜密度的UWB 系統(tǒng)所能達(dá)到的吞吐量和傳輸距離,可以看出這一效果與增加傳輸功率的峰值的效果是相似的。[8]
采用脈沖幅度調(diào)制(PAM)的超寬帶信號(hào)波形如下:[4]
(2-4)
其中, dj 是信息序列, Tf 是脈沖重復(fù)周期。根據(jù)dj 的不同取值, 可將PAM調(diào)制方式分為以下三種:
（1） OOK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為0) ;
（2）PPAM(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為β1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為β2) ;
（3）BPSK(發(fā)送數(shù)據(jù)為1 ,UWB 信號(hào)的幅度為1 ;發(fā)送數(shù)據(jù)為0 ,UWB 信號(hào)的幅度為- 1) 。
對(duì)于這三種方式,在超寬帶的PAM調(diào)制方式中多采用BPSK方式。
b PPM- UWB
脈沖位置調(diào)制(PPM) 又稱時(shí)間調(diào)制(TM) ,是用每個(gè)脈沖出現(xiàn)的位置落后或超前某一標(biāo)準(zhǔn)或特定時(shí)刻來(lái)表示某個(gè)特定信息的[3]。二進(jìn)制PPM 是超寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)經(jīng)常使用的一種調(diào)制方法,相對(duì)其它調(diào)制方法來(lái)說(shuō)也是較早使用的一種方法。采用PPM的一個(gè)重要原因是它能夠使用零相差的相關(guān)接收機(jī)來(lái)接收檢測(cè)信號(hào),而這種接收機(jī)有著非常好的性能。采用脈沖位置調(diào)制( PPM) 的超寬帶信號(hào)波形如下:
(2-5)
其中, dj 取0 或1 ,δ為調(diào)制因子, 與脈沖寬度Tm (1/Tf ) 是一個(gè)數(shù)量級(jí)。當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)為1 時(shí)脈沖就會(huì)相應(yīng)滯后一個(gè)時(shí)延δ。
圖2-2 給出了上述四種調(diào)制方法的信號(hào)波形圖,對(duì)這四種調(diào)制方式給出了一個(gè)比較直觀的描述。
除了這些對(duì)脈沖的調(diào)制方法外,用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲(PN) 對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼以得到所產(chǎn)生信號(hào)的頻譜時(shí),根據(jù)編碼的不同即擴(kuò)頻和多址技術(shù)不同,超寬帶系統(tǒng)又被分為跳時(shí)的超寬帶系統(tǒng)(TH - UWB) 、直擴(kuò)的超寬帶系統(tǒng)(DS - UWB) 、跳頻的超寬帶系統(tǒng)(FH - UWB) 和基帶多載波超寬帶系統(tǒng)(MC - UWB) 等[9]。
圖2-2 不同調(diào)制方式的信號(hào)波形[4]
2.3 UWB 技術(shù)特點(diǎn)
由于UWB 與傳統(tǒng)通信系統(tǒng)相比,工作原理迥異,因此UWB 具有如下傳統(tǒng)通信系統(tǒng)無(wú)法比擬的技術(shù)特點(diǎn)[4]:
(1)系統(tǒng)容量大。香農(nóng)公式給出C = Blog2 (1 +S/N) 可以看出,帶寬增加使信道容量的升高遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)功率上升所帶來(lái)的效應(yīng),這一點(diǎn)也正是提出超寬帶技術(shù)的理論機(jī)理。超寬帶無(wú)線電系統(tǒng)用戶數(shù)量大大高于3G系統(tǒng)。
(2)高速的數(shù)據(jù)傳輸。UWB 系統(tǒng)使用上GHz 的超寬頻帶,根據(jù)香農(nóng)信道容量公式,即使把發(fā)送信號(hào)功率密度控制得很低,也可以實(shí)現(xiàn)高的信息速率。一般情況下,其最大數(shù)據(jù)傳輸速度可以達(dá)到幾百M(fèi)bps～1Gbps。
(3)多徑分辨能力強(qiáng)。UWB 由于其極高的工作頻率和極低的占空比而具有很高的分辨率,窄脈沖的多徑信號(hào)在時(shí)間上不易重疊,很容易分離出多徑分量,所以能充分利用發(fā)射信號(hào)的能量。實(shí)驗(yàn)表明,對(duì)常規(guī)無(wú)線電信號(hào)多徑衰落深達(dá)10～30dB 的多徑環(huán)境,UWB 信號(hào)的衰落最多不到5dB。
(4)隱蔽性好。因?yàn)閁WB 的頻譜非常寬,能量密度非常低,因此信息傳輸安全性高。另一方面,由于能量密度低,UWB 設(shè)備對(duì)于其他設(shè)備的干擾就非常低。
(5)定位精確。沖激脈沖具有很高的定位精度,采用超寬帶無(wú)線電通信,可在室內(nèi)和地下進(jìn)行精確定位,而GPS 定位系統(tǒng)只能工作在GPS 定位衛(wèi)星的可視范圍之內(nèi)。與GPS 提供絕對(duì)地理位置不同,超短脈沖定位器可以給出相對(duì)位置, 其定位精度可達(dá)厘米級(jí)。
(6)抗干擾能力強(qiáng)。UWB 擴(kuò)頻處理增益主要取決于脈沖的占空比和發(fā)送每個(gè)比特所用的脈沖數(shù)。UWB 的占空比一般為0. 01～0. 001 ,具有比其它擴(kuò)頻系統(tǒng)高得多的處理增益,抗干擾能力強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō),UWB 抗干擾處理增益在50dB 以上。
(7)低成本和低功耗。UWB 無(wú)線通信系統(tǒng)接收機(jī)沒(méi)有本振、功放、鎖相環(huán)( PLL) 、壓控振蕩器(VCO) 、混頻器等, 因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,設(shè)備成本將很低。由于UWB 信號(hào)無(wú)需載波,而是使用間歇的脈沖來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù),脈沖持續(xù)時(shí)間很短,一般在0. 20ns～1. 5ns之間,有很低的占空因數(shù),所以它只需要很低的電源功率。一般UWB 系統(tǒng)只需要50～70mW 的電源,是藍(lán)牙技術(shù)的十分之一[10]。盡管如此,UWB 在技術(shù)上面臨一定的挑戰(zhàn), 還有諸多技術(shù)的問(wèn)題有待研究解決,比如需要更好地理解UWB 傳播信道的特點(diǎn),建立信道模型,解決多徑傳播;需要進(jìn)一步研究高速脈沖信號(hào)的生成、處理等技術(shù);研究新的調(diào)制技術(shù),進(jìn)一步降低收發(fā)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度等。
2.4 UWB發(fā)射機(jī)和接收機(jī)組成框圖
2.4.1 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖
UWB發(fā)射機(jī)直接發(fā)送納秒級(jí)脈沖來(lái)傳輸數(shù)據(jù)而不需使用載波電路。所以，UWB發(fā)射機(jī)比現(xiàn)有的無(wú)線發(fā)射設(shè)備要簡(jiǎn)單得多。TH-UWB發(fā)射機(jī)組成框圖如圖2-3所示[5]。
圖2-3 UWB發(fā)射機(jī)組成框圖
調(diào)制后的數(shù)據(jù)與偽碼產(chǎn)生器生成的偽碼一起送入可編程延遲電路，可編程延遲電路產(chǎn)生的時(shí)延控制脈沖信號(hào)發(fā)生器的發(fā)送時(shí)刻，脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的UWB信號(hào)由天線輻射出去。脈沖信號(hào)產(chǎn)生電路的一個(gè)關(guān)鍵部分是天線，它的作用相當(dāng)于一個(gè)濾波器。
2.4.2 UWB接收機(jī)組成框圖
TH-UWB接收機(jī)采用相關(guān)接收方式，接收機(jī)框圖如圖4所示。圖4中虛線內(nèi)的部分是相關(guān)器。它由乘法器、積分器和取樣/保持電路三部分組成[5]。
接收機(jī)與發(fā)射機(jī)類似，兩者的區(qū)別在于接收機(jī)的基帶信號(hào)處理器從取樣/保持電路中解調(diào)數(shù)據(jù)，基帶信號(hào)處理器的輸出控制可編程時(shí)延電路，為可編程時(shí)延電路提供定時(shí)跟蹤信號(hào)，保證相關(guān)器正確解調(diào)出數(shù)據(jù)。
圖2-4 UWB接收機(jī)組成框圖
2.5 UWB 技術(shù)的應(yīng)用前景
UWB 系統(tǒng)在很低的功率譜密度的情況下,UWB具有巨大的數(shù)據(jù)傳輸速率優(yōu)勢(shì),最大可以提供高達(dá)1000Mbps 以上的傳輸速率,使UWB 同其它短距離無(wú)線通信系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯,如表1 所示?，F(xiàn)有的各種無(wú)線解決方案(例如802. 11 ,Bluetooth等) 的速率均低于100Mbit/s ,UWB 則在10m 左右的范圍之內(nèi)打破了這一限制,UWB 的應(yīng)用將使人們可以擺脫更多線纜的牽絆,通信因而變得更為方便[6]。
2.6 結(jié)束語(yǔ)
無(wú)線通信已經(jīng)迅速滲入我們的生活當(dāng)中,對(duì)容量不斷增長(zhǎng)的要求需要一種不對(duì)現(xiàn)有的通信系統(tǒng)造成影響的新的無(wú)線通信方案,超寬帶脈沖無(wú)線電系統(tǒng)正好滿足了這一要求。UWB 技術(shù)對(duì)于無(wú)線短距離的高速數(shù)據(jù)通信是非常有競(jìng)爭(zhēng)力的,隨著研究的深入,憑借多方面的優(yōu)勢(shì),它將在很多領(lǐng)域占有一席之地。特別是短距離傳輸?shù)暮?G領(lǐng)域,UWB 將有廣闊的發(fā)展空間[8]。
表1 幾種短距離無(wú)線通信比較
IEEE802. 11a
Bluetooth
UWB
工作頻率
2. 4GHz
2. 402～2. 48GHz
3. 1～10. 6GHz
傳輸速率
54Mbps
小于1Mbps
大于480Mbps
通信距離
10m～100m
10m
小于10m
發(fā)射功率
1 瓦以上
1 毫瓦～100毫瓦
1 毫瓦以下
容量空間
80kbps/m2
30kbps/m2
1000kbps/m2
應(yīng)用范圍
無(wú)線局域網(wǎng)
家庭和辦公室互連
近距離多媒體
終端類型
筆記本、臺(tái)式電腦、掌上電腦、因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
筆記本、移動(dòng)電話、掌上電腦、移動(dòng)設(shè)備
無(wú)線電視、DVD , 高速因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)
3 MATLAB 軟件工具介紹
3.1 MATLAB語(yǔ)言的概述
MATLAB是一種科學(xué)計(jì)算軟件，適用于工程應(yīng)用各領(lǐng)域的分析設(shè)計(jì)與復(fù)雜計(jì)算，它使用方便，輸入簡(jiǎn)捷，運(yùn)算高效且內(nèi)容豐富，很容易由用戶自行擴(kuò)展。因此，它已成為大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用且必不可少的工具。
MATLAB是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”（MATrix LABoratoy）的縮寫，它是一種以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ)的交互式程序語(yǔ)言，著重針對(duì)科學(xué)計(jì)算、工程計(jì)算和繪圖的需求。與其他計(jì)算機(jī)語(yǔ)言相比，其特點(diǎn)是簡(jiǎn)潔和智能化，適應(yīng)科技專業(yè)人員的思維方式和書寫習(xí)慣，使得編程和調(diào)試效率大大提高。它用解釋方式工作，鍵入程序立即得出結(jié)果，人機(jī)交互性能好，為科技人員所樂(lè)于接受。特別是它可適應(yīng)多種平臺(tái)，并且隨計(jì)算機(jī)硬、軟件的更新而用時(shí)升級(jí)。因而，MATLAB語(yǔ)言是數(shù)值計(jì)算用得最頻繁的電子信息類學(xué)科工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。
3.2 MATLAB的歷史
在1980年前后，美國(guó)的Cleve Moler博士在New Mexico大學(xué)講授線性代數(shù)課程時(shí)，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用其他高級(jí)語(yǔ)言編程極為不便，便構(gòu)思并開發(fā)了MATLAB（MATrix LABoratory，矩陣實(shí)驗(yàn)室），它是集命令翻譯、科學(xué)計(jì)算于一身的一套交互式軟件系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)在該大學(xué)進(jìn)行了幾次的試用之后，于1984年推出了該軟件的正式版本。它是以著名的線性代數(shù)軟件包LINPACK和特征計(jì)算軟件包EISPACK中的子程序?yàn)榛A(chǔ)發(fā)展而成的一種開放型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，其基本的數(shù)據(jù)單元是一個(gè)維數(shù)不加限制的矩陣，這就允許用戶可以根據(jù)數(shù)值計(jì)算問(wèn)題的復(fù)雜程序，對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分段甚至逐句編程處理，顯然這與C、FORTRAN等傳統(tǒng)高級(jí)語(yǔ)言完全不同。在MATLAB下，矩陣的運(yùn)算變得異常的容易，后來(lái)的版本中又增添了豐富多彩的圖形圖像處理及多媒體功能，使得MATLAB的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，Moler博士等一批數(shù)學(xué)家與軟件專家組建了名為MathWorks的軟件開發(fā)公司，專門擴(kuò)展并改進(jìn)MATLAB。
為了準(zhǔn)確地把一個(gè)控制系統(tǒng)的復(fù)雜模型輸入給計(jì)算機(jī)，然后對(duì)之進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真，1990年MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制系統(tǒng)模型圖形輸入與仿真工具，并定名為SIMULAB，該工具很快在控制界得致函廣泛的使用。但因其名字與著名的軟件SIMULA類似，所以在1992年正式改名為SIMULINK。此軟件有兩個(gè)明顯的功能：仿真與連接，亦即可以利用鼠標(biāo)在模型窗口上畫出所需的控制系統(tǒng)模型，然后利用該軟件提供的功能來(lái)對(duì)系統(tǒng)直接進(jìn)行仿真。很明顯，這種做法使得一個(gè)很復(fù)雜系統(tǒng)的輸入變得相當(dāng)容易。SIMULINK的出現(xiàn)，更使得MATLAB的控制系統(tǒng)的仿真與其在CAD中的應(yīng)用打開了嶄新的局面。
3.3 MATLAB語(yǔ)言的特點(diǎn)
MATLAB語(yǔ)言有以下特點(diǎn)。
(1) 起點(diǎn)高
每個(gè)變量代表一個(gè)矩陣，以矩陣運(yùn)算見長(zhǎng)。當(dāng)前的科學(xué)計(jì)算中，幾乎無(wú)處不用矩陣運(yùn)算，這使它的優(yōu)勢(shì)得到了充分的體現(xiàn)。
(2) 人機(jī)界面適合科技人員
MATLAB的語(yǔ)言規(guī)則與筆算式相似。MATLAB的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，易寫易讀，易于在科技人員之間交流。矩陣的行列數(shù)無(wú)需定義。MATLAB不必有階數(shù)定義，輸入數(shù)據(jù)的行列數(shù)就決定了它的階數(shù)。鍵入算式立即得到結(jié)果，無(wú)需編譯。MATLAB是以解釋方式工作的，即它對(duì)每條語(yǔ)句解釋后立即執(zhí)行，若有錯(cuò)誤也立即做出反應(yīng)，便于編程者立即改正。這些都大大減輕了編程和調(diào)試的工作量。
(3) 強(qiáng)大而簡(jiǎn)易的做圖功能
能根據(jù)輸入數(shù)據(jù)自動(dòng)確定坐標(biāo)繪圖，能規(guī)定多種坐標(biāo)系，（極坐標(biāo)系、對(duì)數(shù)坐標(biāo)系等），能繪制三維坐標(biāo)中的曲線和曲面，可設(shè)置不同顏色、線型、視角等。如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需一條命令即可出圖。
(4) 智能化程度高
繪圖時(shí)自動(dòng)選擇坐標(biāo)，大大方便了用戶；做數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長(zhǎng)；自動(dòng)檢測(cè)和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。
(5) 功能豐富，可擴(kuò)展性強(qiáng)
MATLAB軟件包括基本部分和專業(yè)擴(kuò)展兩大部分。
基本部分包括矩陣的運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程的求解、數(shù)據(jù)處理和傅立葉變換及數(shù)值積分等等?？梢猿浞譂M足大學(xué)理工科學(xué)生的計(jì)算需要。
擴(kuò)展部分稱為工具箱。它實(shí)際上是用MATLAB的基本語(yǔ)句編成的各種子程序集，用于解決某一方面的專門問(wèn)題，或?qū)崿F(xiàn)某一類的新算法?，F(xiàn)在已經(jīng)有控制系統(tǒng)、信號(hào)處理、圖像處理、系統(tǒng)辨識(shí)、模糊集合、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)及小波分析等工具箱，并且向公式推導(dǎo)、系統(tǒng)仿真和實(shí)時(shí)運(yùn)行等領(lǐng)域發(fā)展。
MATLAB的核心內(nèi)容在于它的基本部分，所有的工具箱子程序都是用它的基本語(yǔ)句編寫的。
3.4 MATLAB仿真
通過(guò)利用所學(xué)的理論知識(shí)，建立一個(gè)完整、準(zhǔn)確的需求說(shuō)明，清楚、準(zhǔn)確地提出仿真試驗(yàn)所要解決的問(wèn)題。
對(duì)所提出的仿真系統(tǒng)給出詳細(xì)定義，明確系統(tǒng)中的模塊、系統(tǒng)構(gòu)成、模塊之間的相互關(guān)系，系統(tǒng)的輸入輸出、邊界條件以及系統(tǒng)的約束條件，并明確仿真所要達(dá)到的目標(biāo)。
根據(jù)仿真系統(tǒng)分析的結(jié)果，確定系統(tǒng)中的參數(shù)、變量及其互之間的關(guān)系，并以數(shù)學(xué)形式將這些關(guān)系描述出來(lái)，從而構(gòu)成仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模是系統(tǒng)仿真中最關(guān)鍵的一步，所建立的數(shù)學(xué)模型必須盡可能準(zhǔn)確地反映所關(guān)心的真實(shí)系統(tǒng)的特性，而又不能過(guò)于復(fù)雜，以免降低模型的效率，增加不必要的計(jì)算過(guò)程，即建模需要根據(jù)求解問(wèn)題的要求，在模型的近似程度與復(fù)雜程度之間折中。電子與通信系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型通常以方框圖形式或數(shù)學(xué)方程形式來(lái)表達(dá)。
根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型所需要的數(shù)據(jù)元素，收集與模型系統(tǒng)有關(guān)的數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)學(xué)模型建立系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真模型，收集數(shù)據(jù)，確定其中各子模塊的結(jié)構(gòu)，輸入輸出接口，輸入輸出的數(shù)據(jù)表達(dá)形式，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式等。然后編制相應(yīng)的程序流程，用MATLAB語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。
仿真模型驗(yàn)證的目的是確定計(jì)算機(jī)仿真模型是否準(zhǔn)確表達(dá)了數(shù)學(xué)模型。仿真模型驗(yàn)證通常的方法是將數(shù)學(xué)模型的解析結(jié)果（或理論結(jié)果）與仿真所得到的數(shù)值結(jié)果相比較來(lái)完成的；或通過(guò)已知的系統(tǒng)輸入輸出結(jié)果，對(duì)比在相同條件下的系統(tǒng)仿真結(jié)果來(lái)驗(yàn)證仿真模型的正確性。
根據(jù)仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案，讓計(jì)算機(jī)執(zhí)行計(jì)算，并在執(zhí)行計(jì)算的過(guò)程中了解仿真模型對(duì)于各種不同輸入信號(hào)以及不同參數(shù)和仿真機(jī)制下的輸出，得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)，從而預(yù)測(cè)系統(tǒng)在實(shí)際環(huán)境中的運(yùn)行情況。
對(duì)仿真模型的運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，其目的是從運(yùn)行階段所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中找出系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)律，對(duì)仿真系統(tǒng)的性能做出評(píng)價(jià)，為系統(tǒng)方案的最終決策提供輔助支持。對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析，對(duì)仿真數(shù)據(jù)的可靠性、一致性、置信度等做出判定，最終將仿真結(jié)果以曲線、圖表和文字等形式形成論文。
4 超寬帶無(wú)線的調(diào)制技術(shù)
發(fā)射超寬帶（UWB）信號(hào)最常用和最傳統(tǒng)的方法是發(fā)射時(shí)域上很短的脈沖。這種傳輸技術(shù)稱為“沖激無(wú)線電”（Impulse Radio,簡(jiǎn)寫為IR）。信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制，其調(diào)制方式可以有多種。脈沖位置調(diào)制（PPM）和脈沖幅度調(diào)制（PAM）是最常用的兩種調(diào)制方式。除了要對(duì)脈沖進(jìn)行調(diào)制外，為了形成所產(chǎn)生的信號(hào)的頻譜，還要用偽隨機(jī)碼或偽隨機(jī)噪聲（PN）對(duì)數(shù)據(jù)符號(hào)進(jìn)行編碼。一般是，編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)引起脈沖在時(shí)間軸上的偏移，這就是所謂的跳時(shí)超寬帶（TH-UWB，Time-Hopping UWB）。直接序列擴(kuò)譜（DS-SS）就是編碼后的數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)基本脈沖的幅度進(jìn)行調(diào)制，這在沖激無(wú)線電（IR）中被稱為直接序列超寬帶（DS-UWB，Direct-Sequence UWB），這種調(diào)制方式似乎非常有吸引力[1]。
對(duì)于超寬帶信號(hào)，也可以通過(guò)很高的數(shù)據(jù)速率來(lái)產(chǎn)生而根本不需要具備脈沖的特性。只要UWB定義所要求的相對(duì)帶寬或最小帶寬在整個(gè)傳輸過(guò)程中得到滿足，那么，靠發(fā)射高速率數(shù)據(jù)而不是窄脈沖所產(chǎn)生的具有UWB射頻帶寬的系統(tǒng)，就不應(yīng)該被排除在UWB系統(tǒng)之外。諸如正交頻分復(fù)用（OFDM），在數(shù)據(jù)速率適當(dāng)?shù)那闆r下也可產(chǎn)生UWB信號(hào)。因此，OFDM也是一種超寬帶的調(diào)制方式。
本文主要討論TH-UWB、DS-UWB和OFDM調(diào)制方式。
4.1 PPM-TH-UWB 調(diào)制方式
4.1.1 跳時(shí)超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生
在結(jié)合了二進(jìn)制PPM的TH-UWB(二進(jìn)制PPM-TH-UWB或者PPM-TH-UWB)中,UWB信號(hào)的產(chǎn)生可以系統(tǒng)地描述如下(參見圖4-1描繪的發(fā)射鏈路) [1]。
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-1 PPM-TH-UWB信號(hào)的發(fā)射方案
給定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率Rb=1/Tb (b/s)，圖4-1中的第一個(gè)模塊使每個(gè)比特重復(fù)Ns次，產(chǎn)生一個(gè)二進(jìn)制序列：
(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=
(...,a0,a1,…aj,aj+1,…)=a
新的比特速率Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。這個(gè)模塊引入了冗余，其實(shí)是一種被稱為重復(fù)碼的(Ns,1)分組編碼器。一般術(shù)語(yǔ)上稱為信道編碼。
第二個(gè)模塊是傳輸編碼器，就是應(yīng)用整數(shù)值碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)和二進(jìn)制序列a=(…,a0,a1,…,aj,aj+1,…),產(chǎn)生一個(gè)新序列d，序列d的一般元素表達(dá)式如下：
dj=cjTc+aj （4-1）
式中,Tc和 是常量，對(duì)所有的cj滿足條件cjTc+ <Ts，通常 <Tc。
這里的d是一個(gè)實(shí)數(shù)值序列，而a是二進(jìn)制序列，c是整數(shù)值序列.現(xiàn)在我們遵循最常用的方法，假定c是企業(yè)界隨機(jī)碼序列，它的元素cj是整數(shù)，且滿足
0 cj Nh-1。 碼序列c可能為周期序列，其周期表示為Np。兩種特殊情況值得討論。第一種,碼是非周期的，即 ；第二種是Np=Ns，這是最常用的一種，這時(shí)的編碼周期與二進(jìn)制碼重復(fù)的次數(shù)相等。我們必須牢記：傳輸編碼扮演了碼分多址編碼和發(fā)射信號(hào)的頻譜形成雙重角色[1]。
實(shí)數(shù)值序列d輸入到第三個(gè)模塊，即PPM調(diào)制模塊，產(chǎn)生了一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts(脈沖/s)的單位脈沖(Dirac pulses ) 序列。這些脈沖在時(shí)間軸上的位置為 ，因此脈沖位置在jTs基礎(chǔ)上偏移了dj，脈沖的發(fā)生時(shí)間也可表示為( )。注意是碼序列對(duì)c信號(hào)引入了TH位移，也正因?yàn)榇?，c被稱為TH碼。還要注意一點(diǎn)就是由PPM調(diào)制引起的位移 ，通常比TH碼引起的位移cjTc小得多，即： ，cj=0除外。Tc稱為碼片時(shí)間(chip time)。
最后一個(gè)模塊是脈沖形成濾波器，其沖激響應(yīng)為。必須保證脈沖形成濾波器輸出的脈沖序列不能有任何的重疊。
以上所有系統(tǒng)級(jí)聯(lián)以后的輸出信號(hào) 可表示如下：
(4-2)
比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間，也即用于傳輸一個(gè)比特的時(shí)間Tb，可表示為：Tb=NsTs。在式(4-2)中，cjTc定義了脈沖的隨機(jī)性或者說(shuō)是相對(duì)于Ts整數(shù)倍時(shí)刻的抖動(dòng)。如果用隨機(jī)TH抖動(dòng) 來(lái)表示由TH編碼cjTc引起的時(shí)間上的位移，并假定 在0和 之間分布，則可得到：
(4-3)
正如前面提到的， 通常遠(yuǎn)大于 。這兩個(gè)量的整體效果是產(chǎn)生一個(gè)分布在0和 之間的時(shí)間隨機(jī)位移量，用 表示這個(gè)時(shí)間隨機(jī)位移，可得發(fā)射信號(hào)的如下表達(dá)式：
(4-4)
更一般性地概括式(4-2)所表示的信號(hào)，其思想是：對(duì)于信息比特“0”和“1”，可以發(fā)射兩個(gè)不同的脈沖波形 和 來(lái)分別表示。上面分析的PPM調(diào)制的例子，引入了 這個(gè)時(shí)間位移量，它的值根據(jù)它所代表的比特而有所不同，其實(shí)是上述思想的特殊例子，其中的 是 位移以后的波形。一種更一般的表達(dá)式：
(4-5)
當(dāng)將 設(shè)置為- 時(shí)，式(4-5)也表示了PAM和TH-UWB的結(jié)合，即PAM-TH-UWB模型[1]。
4.1.2 PPM-TH-UWB的發(fā)射鏈路 系統(tǒng)模型如圖4-2所示
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-2 PPM-TH-UWB 發(fā)射器的系統(tǒng)模型
圖4-2中的第一個(gè)模塊表示二進(jìn)制源。這個(gè)模塊的輸出是發(fā)射到物理信道的二進(jìn)制流。第二個(gè)模塊表示重復(fù)碼編碼器。二進(jìn)制流的每一個(gè)比特都被重復(fù)次。第三個(gè)模塊仿真TH編碼和二進(jìn)PPM。這里考慮偽隨機(jī)TH碼。最后一個(gè)模塊是脈沖形成。這個(gè)模塊的沖激響應(yīng)表示要發(fā)射的UWB信號(hào)的基本脈沖波形[1]。
4.1.3 PPM-TH-UWB 仿真結(jié)果及其分析
圖（4-3）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號(hào)的抽樣頻率fc， 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits， 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts（單位為秒），每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時(shí)間Tc（秒）， 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時(shí)移dPPM（秒）。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=3e-9, Ns=5,
Tc=1e-9, Nh=3, Np=5, Tm=0.5e-9, tau=0.25e-9,
dPPM=0.5e-9
由圖4-3中可以看到輸出序列的前五個(gè)脈沖在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的中間位置，而后五個(gè)脈沖則在其對(duì)應(yīng)時(shí)隙的起始位置。
圖4-3 PPM-TH-UWB 發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)
圖4-4 PPM-TH-UWB的幅度譜
由圖4-4可以看出，TH編碼和PPM調(diào)制都對(duì)幅度譜的高斯形狀產(chǎn)生扭曲。PPM-TH-UWB信號(hào)的幅度譜將完全包含在無(wú)TH編碼和無(wú)PPM調(diào)制的幅度譜包絡(luò)中，這是因?yàn)橐酝瑯拥男螤詈屯瑯拥钠骄β蕚鬏數(shù)乳g隔脈沖的結(jié)果。
4.2 PAM-DS-UWB調(diào)制方式
4.2.1 直接序列超寬帶信號(hào)的產(chǎn)生
直接序列擴(kuò)譜（DS-SS）是一種著名的數(shù)字調(diào)制方式。這里，我們先回顧DS-SS的基本原理，并把主要精力放在它在UWB的延伸方面。
具有UWB特性的信號(hào)可以通過(guò)下面的過(guò)程產(chǎn)生：首先，用偽隨機(jī)碼或二進(jìn)制PN碼序列對(duì)要發(fā)射的二進(jìn)制進(jìn)行編碼；其次，對(duì)一串窄脈沖進(jìn)行幅度調(diào)制。這一過(guò)程可以看做是目前使用DS-SS系統(tǒng)的一種極端方式，此時(shí)脈沖在時(shí)域上是具有典型時(shí)間的奈奎斯特型脈沖或方波。讓脈沖寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于切普間隔，很容易得到DS-SS-UWB的解析表達(dá)式。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，RF發(fā)射信號(hào)是對(duì)載波進(jìn)行幅度調(diào)制后得到的，通常使用二進(jìn)制相移鍵控BPSK方式。而在DS-UWB中，如果沒(méi)有專門的要求，這一過(guò)程可省略。[1]
更詳細(xì)地，上述信號(hào)可以通過(guò)如下過(guò)程產(chǎn)生（見圖所示發(fā)射鏈路）。
SHAPE \* MERGEFORMAT 圖4-5 PAM-DS-UWB 信號(hào)的發(fā)射方案
假定待發(fā)射的二進(jìn)制序列b=(…,b0,b1,…,bk,bk+1,…)，其速率為Rb=1/Tb (b/s)，圖4-5中的第一個(gè)系統(tǒng)將每個(gè)比特重復(fù)Ns次，得到序列：(…,b0,b0,…,b0,b1,b1,…,b1,…,bk,bk,…,bk,bk+1,bk+1,…,bk+1,…)=a*，其速率為Rcb=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。與TH方式相似，系統(tǒng)引入的冗余相當(dāng)于一個(gè)參數(shù)為(Ns,1)的重復(fù)碼編碼器。
第二個(gè)系統(tǒng)將a*序列轉(zhuǎn)換成只含有正值和負(fù)值元素的序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，轉(zhuǎn)換公式為：( ).
發(fā)射編碼器將一個(gè)由 1組成、周期為Np的二進(jìn)制碼序列c=(…,c0,c1,…,cj,cj+1,…)應(yīng)用到序列a=(…,a0,…,a1,…,aj,aj+1,…)，產(chǎn)生一個(gè)新序列d=a·c，其組成元素dj=ajcj。通常假定Np等于Ns，更具一般性的假定是Np等于Ns的整數(shù)倍。注意，序列d的元素值為 1，這一點(diǎn)與序列a相同，其速率為Rc=Ns/Tb=1/Ts (b/s)。
序列d進(jìn)入第三個(gè)系統(tǒng)——PAM調(diào)制器，產(chǎn)生一個(gè)速率為Rp=Ns/Tb=1/Ts （脈沖/s）的單位脈沖（Dirac脈沖 ）序列，其位置在jTs處[6]。
調(diào)制器輸出的信號(hào)進(jìn)入沖洲響應(yīng)為p(t)的脈沖形成濾波器。在傳統(tǒng)的DS-SS系統(tǒng)中，沖激響應(yīng)p(t)是持續(xù)時(shí)間為Ts的矩形脈沖。而在DS-UWB系統(tǒng)中，與TH方式相似，p(t)是持續(xù)時(shí)間遠(yuǎn)小于Ts的脈沖。
以上系統(tǒng)級(jí)聯(lián)后的輸出信號(hào)可以表示為
(4-6)
注意，與TH方式相似，比特間隔或比特持續(xù)時(shí)間，即傳輸一個(gè)比特所用的時(shí)間是Tb=NsTs。
輸出的波形顯然是一個(gè)PAM波形。很容易知道，由于沒(méi)有時(shí)移而且脈沖以規(guī)則的時(shí)間間隔出現(xiàn)，計(jì)算式(4-6)所示信號(hào)的PSD要比計(jì)算式(4-2)所示信號(hào)的PSD更容易。
上述方式的一種變形是使用PPM調(diào)制器代替PAM調(diào)制器，得到的信號(hào)可表示為：
(4-7)
注意到在式(4-7)中，由于碼的偽隨機(jī)特性，編碼會(huì)起到白化頻譜的作用。
4.2.2 PAM-DS-UWB 發(fā)射鏈路 其系統(tǒng)模型如圖4-6所示.
SHAPE \* MERGEFORMAT
圖4-6 PAM-DS-UWB 發(fā)射機(jī)系統(tǒng)模型
圖4-6中的前兩個(gè)模塊分別表示二進(jìn)制源和重復(fù)碼編碼器。第三個(gè)模塊是在重復(fù)碼編碼器的輸出端實(shí)現(xiàn)DS編碼和二進(jìn)制PAM調(diào)制。我們考慮偽隨機(jī)DS碼，分配給一般用戶的是長(zhǎng)度為NP的二進(jìn)制碼序列。最后一個(gè)模塊是脈沖形成器[1]。
4.2.3 PAM-DS-UWB 仿真結(jié)果及其分析
圖4- 7 由PAM-DS-UWB發(fā)射機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)
圖（4-7）顯示了參數(shù)設(shè)置如下時(shí)所產(chǎn)生的UWB信號(hào)
以dBm為單位的平均發(fā)射功率Pow， 信號(hào)的抽樣頻率fc， 由二進(jìn)制源產(chǎn)生的比特?cái)?shù)numbits， 平均脈沖重復(fù)時(shí)間Ts（單位為秒），每個(gè)比特映射的脈沖數(shù)Ns， 碼片時(shí)間Tc（秒）， 跳時(shí)碼的碼元最大值Nh和周期Np，沖激響應(yīng)持續(xù)時(shí)間Tm, 脈沖波形形成因子tau（秒）， PPM時(shí)移dPPM（秒）。
Stx: Pow=-30, fc=50e9, numbits =2, Ts=2e-9,
Ns=10, Np=10, Tm=0.5e-9,
tau=0.25e-9,
這個(gè)信號(hào)由兩組脈沖序列組成，每組包含10個(gè)脈沖，每組映射信息源的一個(gè)比特。從圖4-7中可以看出每二組的10個(gè)脈沖與第一組的10個(gè)脈沖在極性上是相反的。
圖4-8 PAM-DS-UWB的幅度譜
由圖4-8可以看出，幅度譜的包絡(luò)具有基本脈沖的傅氏變換的形狀，即高斯形狀。且Np（信號(hào)每比特發(fā)射脈沖數(shù)）值越大，圖形分布越寬，即幅度峰值越小。
4.3 OFDM調(diào)制技術(shù)
4．3．1 概述
多頻帶（MB）方式與本章前兩節(jié)分析研究的IR原理不同。根據(jù)2002年，F(xiàn)CC公布的UWB定義，帶寬超過(guò)500MHz的信號(hào)都是UWB信號(hào)。因此，按照FCC規(guī)定的頻帶范圍3.1~10.6GHz，將此7.5 GHz的帶寬分割成最小帶寬為500MHz的若干個(gè)頻帶。為了盡量減小同窄帶通信系統(tǒng)的相互干擾，UWB采用較小的功率，于是UWB信號(hào)對(duì)于窄帶通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)于熱噪聲，并不被窄帶通信系統(tǒng)的接收機(jī)檢測(cè)到，也可以避免特定頻帶上的非人為干擾[1]。
在每個(gè)子頻帶內(nèi)可以使用不同的數(shù)據(jù)調(diào)制類型，并不一定要用IR方式，正確的頻譜帶寬可以通過(guò)合適的比特速率實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用最廣泛的是眾所周知的正交頻分復(fù)用（OFDM）。
4．3．2 多頻段OFDM-UWB信號(hào)產(chǎn)生
一個(gè)已調(diào)的OFDM信號(hào)由調(diào)制在不同載波頻率 上的同個(gè)并行發(fā)射的信號(hào)組成。這些載波等間隔地位于頻域上，其間隔為 。OFDM調(diào)制器輸入的二進(jìn)制序列每K比特編為一組，以產(chǎn)生具有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊{ }，這里假定 是L個(gè)可能的取值中的一個(gè)，K=N1bL。最后，每個(gè)符號(hào)調(diào)制一個(gè)不同的載波。為了并行傳輸數(shù)據(jù)塊的N個(gè)符號(hào)，不同的調(diào)制載波信號(hào)在頻率上必須正交[8]。
所有調(diào)制器使用相同的矩形波，其持續(xù)時(shí)間為T：
（4-8）
如果符號(hào) 在星座圖中的點(diǎn)用 表示，OFDM信號(hào)中有N個(gè)符號(hào)的數(shù)據(jù)塊的表達(dá)式如下[1]：
（4-9）
而相應(yīng)的復(fù)包絡(luò)是
（4-10）
其中 ，S（t）是周期為T0的周期函數(shù)。
式（4-9）中OFDM信號(hào)的數(shù)字變換相當(dāng)于傳輸式（4-10）中復(fù)數(shù)包絡(luò)的抽樣值，也就是說(shuō)傳輸序列可表示如下：
（4-11）
tc是抽樣周期。
仿真OFDM調(diào)制信號(hào)，考慮的是OFDM各個(gè)載波使用QPSK調(diào)制的情況。仿真整個(gè)發(fā)射鏈路，產(chǎn)生式（4-9）的信號(hào)。
4．3．3 OFDM仿真結(jié)果及其分析 要發(fā)射的總比特?cái)?shù)numbits； 調(diào)制信號(hào)的中心頻率fp； 抽樣頻率fc； 每個(gè)符號(hào)在其相應(yīng)載波上的傳輸時(shí)間T0； 循環(huán)前綴的持續(xù)時(shí)間TP；保護(hù)間隔時(shí)間TG， 矩形脈沖響應(yīng)的幅度為A， OFDM系統(tǒng)的子載波數(shù)N。
(1) numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=60.6e-9; TG=70.1e-9; A=1; N=4;
圖4-9 OFDM-UWB信號(hào)
圖4-10 OFDM-UWB幅度譜
圖4-10中的幅度譜由子載波的幅度譜疊加而成。
(2)numbits=8； fp=1e9; fc=50e9; T0=242.4e-9;
TP=0; TG=50e-9; A=1; N=2;
圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)圖
圖4-11 OFDM-UWB信號(hào)幅度譜
對(duì)比以上兩圖，可以看出，在同樣的時(shí)間里為了傳輸更多的符號(hào)，是以增加帶寬為代價(jià)的，也就是增加子載波的數(shù)量。
4.4 總結(jié)
通過(guò)一系列的仿真,我們可以得出以下結(jié)論:PAM、PPM兩種調(diào)制方法主要是為了進(jìn)行信息數(shù)據(jù)符號(hào)對(duì)脈沖的調(diào)制，而信號(hào)中的偽隨機(jī)TH碼和DS碼主要是為了產(chǎn)生信號(hào)的頻譜，使信號(hào)的功率譜密度在采用偽隨機(jī)碼調(diào)制后變得更加平滑，不能干擾到其它已經(jīng)存在的窄帶系統(tǒng)[9]。
OFDM具有良好的抗多徑干擾性能，通過(guò)頻率的合理選擇，能夠同現(xiàn)存的窄帶系統(tǒng)和開放頻段的通信系統(tǒng)具有很好的共存性，同傳統(tǒng)的超寬帶系統(tǒng)相比有很大的優(yōu)勢(shì)[11]。
5 性能分析及應(yīng)用前景
5.1 脈位調(diào)制(PPM)和脈幅調(diào)制(PAM)
脈位調(diào)制(PPM)是一種利用脈沖位置承載數(shù)據(jù)信息的調(diào)制方式。按照采用的離散數(shù)據(jù)符號(hào)的狀態(tài)數(shù)可以分為二進(jìn)制PPM(2PPM)和多進(jìn)制(MPPM)。在這種調(diào)制方式中，一個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)脈沖可能出現(xiàn)的位置有2個(gè)或M個(gè)，脈沖位置與符號(hào)狀態(tài)一一對(duì)應(yīng)。根據(jù)相鄰脈位之間距離與脈沖寬度之間關(guān)系，又可分為部分重疊的PPM和正交PPM（OPPM）。在部分重疊的PPM中，為保證系統(tǒng)傳輸可靠性，通常選擇相鄰脈位互為脈沖自相關(guān)函數(shù)的負(fù)峰值點(diǎn)，從而使相鄰符號(hào)的歐氏距離最大化。在OPPM中，通常以脈沖寬度為間隔確定脈沖位置。接收機(jī)利用相關(guān)器在相應(yīng)位置進(jìn)行相干檢測(cè)。鑒于UWB系統(tǒng)的復(fù)雜度和功率限制，實(shí)際應(yīng)用中，常用的調(diào)制方式為2PPM或2OPPM[3]。
PPM的優(yōu)點(diǎn)在于：它僅需要根據(jù)數(shù)據(jù)符號(hào)控制脈沖位置，不需要進(jìn)行脈沖幅度和極性的控制，便于以較低的復(fù)雜度實(shí)現(xiàn)調(diào)制與解調(diào)。因此，PPM是UWB系統(tǒng)廣泛采用的調(diào)制方式。但是，由于PPM信號(hào)為單極性，其輻射譜中往往存在幅度較高的離散譜線。對(duì)此超寬帶信號(hào)的幅度譜仿真也證明了這一點(diǎn)。如果不對(duì)這些譜線進(jìn)行抑制，將很難滿足FCC對(duì)輻射譜的要求[10]。
脈幅調(diào)制（PAM）是數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)最為常用的調(diào)制方式之一。在UWB系統(tǒng)中，考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度和功率有效性，不宜采用多進(jìn)制PAM（MPAM）。UWB系統(tǒng)常用的PAM有兩種方式：開關(guān)鍵控（OOK）和二進(jìn)制相移鍵控（BPSK）。前者可以采用非相干檢測(cè)降低接收機(jī)復(fù)雜度，而后者采用相干檢測(cè)可以更好地保證傳輸可靠性[3]。
當(dāng)發(fā)射能量相同時(shí)，使用二進(jìn)制PAM調(diào)制的信號(hào)可以比使用二進(jìn)制PPM調(diào)制的信號(hào)獲得更好的性能。
5.2 OFDM調(diào)制
OFDM有很多優(yōu)點(diǎn)：能夠提供較大的系統(tǒng)容量，具有較強(qiáng)的抗多徑干擾、抗頻率選擇性衰落和頻率擴(kuò)散能力，適應(yīng)多徑和移動(dòng)信道傳播條件，能夠適應(yīng)不同設(shè)計(jì)需求，靈活分配數(shù)據(jù)容量和功率，可提供靈活的高速和變速綜合數(shù)據(jù)傳輸可以實(shí)現(xiàn)較高的安全傳輸性能，允許數(shù)據(jù)在復(fù)數(shù)的高速的射頻上被編碼。由于OFDM技術(shù)的良好性能使得它在無(wú)線通信系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用[12]。
OFDM技術(shù)是將頻道資源分成若干個(gè)子信道，每個(gè)子信帶再采用一定的調(diào)制技術(shù)，提高頻率利用率。OFDM可與PPM、PAM等結(jié)合使用，將會(huì)有性能更好的調(diào)制技術(shù)出現(xiàn)。
5.3 UWB的應(yīng)用前景
超寬帶技術(shù)在通信、雷達(dá)和無(wú)線定位等領(lǐng)域都將有廣闊的應(yīng)用前景。近年來(lái)，人們對(duì)超寬帶技術(shù)深入的研究使超寬帶技術(shù)在系統(tǒng)理論、功率放大器、脈沖的產(chǎn)生與接收、同步、集成電路等方面取得了重大進(jìn)步，尤其是在超寬帶無(wú)線產(chǎn)生領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，使超寬帶通信成為無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分成為可能。
相對(duì)于傳統(tǒng)的窄帶無(wú)線通信系統(tǒng)，超寬帶無(wú)線產(chǎn)生系統(tǒng)具有諸多優(yōu)點(diǎn)和潛力，使超寬帶無(wú)線產(chǎn)生成為中短距無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的理想接入技術(shù)。根據(jù)產(chǎn)生速率不同，擠兌超寬帶無(wú)線傳輸系統(tǒng)也具有不同的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。
利用超寬帶技術(shù)可以提供高數(shù)據(jù)率傳輸?shù)哪芰εc定位功能，可以設(shè)計(jì)依賴定位信息優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源管理的WPAN或WLAN，并應(yīng)用于多媒體傳輸、計(jì)算機(jī)通信和家庭娛樂(lè)等領(lǐng)域。
利用脈沖超寬帶信號(hào)對(duì)障礙物的良好穿透特性與精確測(cè)距功能，可以設(shè)計(jì)既具有通信功能也具有定位功能的超寬帶脈沖無(wú)線通信與定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括傳輸距離遠(yuǎn)（通信速率低）、頒布式移動(dòng)定位、便攜、超低成本、超低功耗、定位可靠性和精度高等特點(diǎn)。因而可以廣泛用于傳感器網(wǎng)絡(luò)、消防、公共安全、庫(kù)存盤點(diǎn)、人員監(jiān)護(hù)與救生等重要領(lǐng)域。利用超寬帶脈沖信號(hào)低截獲概率、保密性高和體積小的優(yōu)點(diǎn)，該系統(tǒng)還可以應(yīng)用與偵察、情報(bào)收集、傷員救護(hù)、武器制導(dǎo)等軍事領(lǐng)域[8]。
超寬帶信號(hào)具有很低的輻射功率，而這樣的輻射功率分布在某些方面GHz的頻率范圍內(nèi)，功率譜密度極低，類似白噪聲頻譜，具有低干擾、低截獲概率特性；同時(shí)由于使用窄脈沖為信號(hào)載體并采用跳時(shí)擴(kuò)頻，接收端必須已知發(fā)射端擴(kuò)頻碼的條件下才能解調(diào)出發(fā)射數(shù)據(jù)來(lái)，加上它對(duì)多徑干擾具有很好的魯棒特性，非常適合在軍事保密通信的應(yīng)用。非常低的輻射功率可以避免過(guò)量的電磁波對(duì)人體的傷害[7]。
結(jié)論
超寬帶無(wú)線通信技術(shù)是目前發(fā)展的熱門技術(shù)。它以其自身的優(yōu)點(diǎn)，被研究人員廣泛關(guān)注。超寬帶無(wú)線電技術(shù)大體包括基帶脈沖傳輸方式和帶通載波調(diào)制傳輸?shù)姆绞絻纱箢?。脈沖傳輸?shù)奶攸c(diǎn)是把信息調(diào)制在離散脈沖信號(hào)上發(fā)射，而帶通載波調(diào)制傳輸?shù)奶攸c(diǎn)則是把信息調(diào)制在正弦載波上發(fā)射。本論文是以采用基帶脈沖傳輸技術(shù)的經(jīng)典超寬帶無(wú)線電通信系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究的。
為了更好地了解超寬帶通信系統(tǒng)，本文先概括地介紹了超寬帶無(wú)線通信的基礎(chǔ)知識(shí)。接著將仿真的基本工具M(jìn)ATLAB的使用說(shuō)明簡(jiǎn)單介紹。然后，重點(diǎn)介紹超寬帶通信的調(diào)制方式，主要包括對(duì)TH-PPM、DS-PAM和OFDM調(diào)制方式的介紹，并通過(guò)仿真圖像加以對(duì)比，說(shuō)明調(diào)制方式的優(yōu)缺點(diǎn)。
常采用不同的調(diào)制方案，對(duì)系統(tǒng)傳輸速率、搞多徑干擾能力有很大影響。對(duì)它們進(jìn)行分析比較，對(duì)系統(tǒng)調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)具有一定的參考意義。通常，在一個(gè)通信系統(tǒng)中，應(yīng)用何種調(diào)制方式不僅要看調(diào)制方式本身性能，還要根據(jù)系統(tǒng)總的設(shè)計(jì)加以考慮。
參考文獻(xiàn)
[1]葛利嘉，朱林，袁曉芳，陳幫富，超寬帶無(wú)線電基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，2005，1~110
[2]葛利嘉，曾凡鑫，劉郁林，岳光榮，超寬帶無(wú)線通信，國(guó)防工業(yè)出版社，2005，76~107
[3]常遠(yuǎn)，UWB無(wú)線通信系統(tǒng)信號(hào)產(chǎn)生和調(diào)制技術(shù)的研究，哈爾濱工程大學(xué)優(yōu)秀碩士論文，2006
[4]朱慧，蘇銳，超寬帶技術(shù)概述，信息技術(shù)，2006
[5]武海斌，超寬帶無(wú)線通信技術(shù)的研究，無(wú)線電工程，2003
[6]徐征，UWB超寬帶無(wú)線通信技術(shù)，中國(guó)電力教育2006年研究綜述與論壇?？?，2006
[7]張新躍，沈樹群，UWB超寬帶無(wú)線通信技術(shù)及其發(fā)展前景，數(shù)據(jù)通信，2004
[8]張?jiān)阼?，畢光?guó)，超寬帶無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用，技術(shù)視點(diǎn)，2004
[9]牛?模?禾危??澩?尷咄ㄐ畔低車牡髦品絞窖芯浚?繾又柿浚?004
[10]邵懷宗，李玉柏，彭啟琮，馬永，時(shí)間脈沖位置調(diào)制的超寬帶無(wú)線通信，系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2003
[11] Jeffrey H.Miller,”Why UWB? A Review of Ultrawideband Technology”, NETEX
畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量滑坡的原因既有社會(huì)大環(huán)境造成的客觀因素，也有教學(xué)組織以及學(xué)生自身的主觀因素。時(shí)代已經(jīng)向前發(fā)展了，很多客觀環(huán)境已經(jīng)發(fā)生了較大的變化，而我們大多數(shù)工科專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)教學(xué)模式仍然與幾十年前一樣。首先在時(shí)間安排上，仍然安排在第8學(xué)期，但實(shí)際情況已經(jīng)大大地變化了。幾十年前大學(xué)生由組織分配工作，很少有人去單位提前報(bào)到，第8學(xué)期絕大多數(shù)人都是待在校園里正常上課的。而現(xiàn)在的學(xué)生，尤其是工科專業(yè)的，大四下學(xué)期沒(méi)有多少人是安心待在學(xué)校的。找到工作的基本上都提前上班或者被試用去了；沒(méi)找到工作的則到處奔波于各場(chǎng)招聘會(huì)；甚至于已經(jīng)考上研究生的學(xué)生也有不少外出應(yīng)聘的，因?yàn)樗麄冸S時(shí)準(zhǔn)備在讀研和就業(yè)之間進(jìn)行取舍。因此將畢業(yè)設(shè)計(jì)安排在第8學(xué)期，表面上是給了一個(gè)學(xué)期的充足時(shí)間，實(shí)際上學(xué)生真正用來(lái)做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間很少，甚至幾乎沒(méi)有。這個(gè)問(wèn)題在強(qiáng)調(diào)高校就業(yè)率，同時(shí)就業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的大環(huán)境下，是無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單地加強(qiáng)管理來(lái)解決的。第二個(gè)客觀因素是隨著擴(kuò)招的深入，幾十年前那種一個(gè)教授指導(dǎo)三兩個(gè)學(xué)生的情況很少見了，現(xiàn)在是一個(gè)講師指導(dǎo)七八個(gè)學(xué)生，工科專業(yè)尤其如此。雖然老師們都是盡心盡力，但是在有限的時(shí)間內(nèi)同時(shí)指導(dǎo)過(guò)多的學(xué)生很難做到面面俱到。對(duì)于工科畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，資源需求是個(gè)很大的問(wèn)題。工科畢業(yè)設(shè)計(jì)需要通過(guò)工程實(shí)踐來(lái)培養(yǎng)動(dòng)手能力，這就需要包括設(shè)備、資金、場(chǎng)地在內(nèi)的大量資源，普通教師是無(wú)力同時(shí)向這么多學(xué)生提供這些資源的。因此現(xiàn)在很多工科學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)也和理科生一樣以寫論文為主，這也是沒(méi)有辦法的辦法。另外教師和學(xué)生雙方都存在一定的主觀因素造成畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量的下降。很多指導(dǎo)教師考慮到學(xué)生求職的實(shí)際情況，或者由于自身工程經(jīng)歷有限，所出的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目往往偏向理論方面，或者類似于課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容，起不到畢業(yè)設(shè)計(jì)的訓(xùn)練作用。而學(xué)生對(duì)于這種不能真正提高自己工程能力，甚至對(duì)課程設(shè)計(jì)中做過(guò)的題目也提不起興趣，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)敷衍了事，雙方相互作用，形成一種惡性循環(huán)。
二、工科本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)改革途徑的探討
面對(duì)上述現(xiàn)實(shí)，我們必須對(duì)工科畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行教學(xué)改革，以下是幾種可能的途徑。
（一）改變畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間選擇，靈活安排
從第5學(xué)期開始就可以靈活機(jī)動(dòng)地分批啟動(dòng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，時(shí)間長(zhǎng)度上也不必規(guī)定多長(zhǎng)時(shí)間，只要質(zhì)量達(dá)到了要求就可以結(jié)束。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，這直接解決了畢業(yè)設(shè)計(jì)與就業(yè)的沖突。對(duì)于老師來(lái)說(shuō)，由于學(xué)生做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間分散開了并且拉得比較長(zhǎng)，解決了指導(dǎo)過(guò)程中時(shí)間不足和資源不足的問(wèn)題。可能有人認(rèn)為畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間提前，學(xué)生有些課還沒(méi)學(xué)，條件不足，但筆者認(rèn)為這恰恰會(huì)帶來(lái)好處。長(zhǎng)期以來(lái)，工科教學(xué)存在理論與實(shí)際脫節(jié)的現(xiàn)象，大學(xué)的前7個(gè)學(xué)期主要講授理論知識(shí)，實(shí)踐環(huán)節(jié)較少，而且很零散，很多實(shí)踐環(huán)節(jié)仍然是為理論教學(xué)服務(wù)的。通過(guò)提前給學(xué)生一個(gè)貼近實(shí)際的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目，可以讓學(xué)生在專業(yè)課的學(xué)習(xí)上更有目的性，尤其是可以引導(dǎo)學(xué)生在專業(yè)選修課上圍繞畢業(yè)設(shè)計(jì)題目形成一個(gè)系列，從而在某一個(gè)專門的工程應(yīng)用領(lǐng)域建立自己的專長(zhǎng)。雖然在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，學(xué)生可能會(huì)遇到還沒(méi)上過(guò)的內(nèi)容，但這種挑戰(zhàn)性不僅可以激發(fā)其相應(yīng)的學(xué)習(xí)興趣，更重要的是指導(dǎo)教師可以借此培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力，指導(dǎo)其發(fā)展研究能力，從授人以魚變成授人以漁。也可能有人認(rèn)為時(shí)間上會(huì)有沖突，因?yàn)閷W(xué)生還有大量的各類課程要學(xué)。但筆者認(rèn)為內(nèi)容大于形式，與其安排在空有形式的第8學(xué)期，還不如提早開始，加強(qiáng)管理，認(rèn)真考核，這樣學(xué)生就沒(méi)有敷衍的理由。只要學(xué)生認(rèn)真對(duì)待，筆者相信他們能夠擠出來(lái)的時(shí)間會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)第8學(xué)期真正用在畢業(yè)設(shè)計(jì)上的時(shí)間。最后，這種安排有利于學(xué)生的就業(yè)。現(xiàn)在的工科生往往在第7學(xué)期就已經(jīng)開始求職了。如果在第8學(xué)期進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生在求職時(shí)由于缺乏工程實(shí)踐的訓(xùn)練，即使成績(jī)單很漂亮，也往往在面對(duì)用人單位時(shí)底氣不足，甚至難以和招聘人員進(jìn)行專業(yè)交流。而在第7學(xué)期時(shí)，學(xué)生的工程實(shí)踐能力已經(jīng)通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)得到了提高，則就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力也會(huì)增強(qiáng)。
（二）部分已落實(shí)就業(yè)學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計(jì)
可以面向其工作單位進(jìn)行對(duì)于部分已經(jīng)落實(shí)了就業(yè)單位的學(xué)生，其畢業(yè)設(shè)計(jì)可以利用學(xué)生進(jìn)入企業(yè)試用的時(shí)間，選定學(xué)生所在企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)中某些具體的技術(shù)問(wèn)題作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容，并且可以利用學(xué)生所在企業(yè)的資源來(lái)支撐畢業(yè)設(shè)計(jì)，而指導(dǎo)教師主要提供理論和技術(shù)上的支持，這就避免了完全由教師出畢業(yè)設(shè)計(jì)題目而產(chǎn)生的空洞和盲目性，學(xué)生會(huì)很感興趣。即使得不到用人單位的配合，仍然可以圍繞學(xué)生今后從事的技術(shù)工作有針對(duì)性地設(shè)定畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目來(lái)進(jìn)行“定向培養(yǎng)”，起到了“扶上馬，送一程”的效果。
（三）結(jié)合各類學(xué)科競(jìng)賽進(jìn)行小組化畢業(yè)設(shè)計(jì)
現(xiàn)在工科有不少學(xué)科競(jìng)賽，比如挑戰(zhàn)杯、電子設(shè)計(jì)大賽、飛思卡爾杯等等。對(duì)這些競(jìng)賽校方是愿意投入的，而且有些還能得到企業(yè)的協(xié)助。我們可以利用這些資源，把這些競(jìng)賽作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目，同樣能起到培養(yǎng)工程實(shí)踐能力的作用。當(dāng)然，這就必須改變以往那種畢業(yè)設(shè)計(jì)只能一人一題的規(guī)定，而是一個(gè)競(jìng)賽小組共同完成一個(gè)題目，只要在論文中體現(xiàn)出各自的技術(shù)分工即可。實(shí)際上團(tuán)隊(duì)合作也是一種重要的工程能力，是需要加以訓(xùn)練的。工科教學(xué)往往忽視了這種綜合素質(zhì)的培養(yǎng)，通過(guò)小組化畢業(yè)設(shè)計(jì)可以補(bǔ)上這一課。
三、結(jié)束語(yǔ)
參考日程
負(fù)責(zé)人
1．專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）確定題目及指導(dǎo)教師，并填寫題目報(bào)表經(jīng)主管院長(zhǎng)認(rèn)可
每學(xué)年第一學(xué)期12—14周
院教學(xué)秘書、教學(xué)院長(zhǎng)
2．確定題目、學(xué)生報(bào)名、各學(xué)院匯總報(bào)表。各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒
每學(xué)年第一學(xué)期15—16周
院教學(xué)秘書、專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人
3．各學(xué)院做好指導(dǎo)教師及有關(guān)人員的思想動(dòng)員工作，并公布畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作要求及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)規(guī)定
每學(xué)年第一學(xué)期末
教學(xué)院長(zhǎng)
4．各學(xué)院做好學(xué)生的思想動(dòng)員工作，下達(dá)任務(wù)書，向?qū)W生公布畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)等有關(guān)管理規(guī)定。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）環(huán)節(jié)開始運(yùn)行
每學(xué)年第一學(xué)期末或第二學(xué)期第一周
教學(xué)院長(zhǎng)
5．學(xué)生每人作開題報(bào)告或開題綜述（文字的或宣講。含文獻(xiàn)綜述、方案論證、進(jìn)程計(jì)劃等）各學(xué)院檢查開題情況、教務(wù)處隨機(jī)抽查
第二學(xué)期第1—4周
專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人、院教學(xué)秘書、教學(xué)院長(zhǎng)
6．期中檢查，各學(xué)院教學(xué)院長(zhǎng)領(lǐng)導(dǎo)，各專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）組織檢查，學(xué)生每人口頭匯報(bào)、解答問(wèn)題。各學(xué)院對(duì)達(dá)不到教學(xué)要求的學(xué)生應(yīng)給予警告；對(duì)優(yōu)秀學(xué)生予以注意培養(yǎng)。各學(xué)院檢查日程報(bào)教務(wù)處備案
第8—10周
專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人、院教學(xué)秘書、教學(xué)院長(zhǎng)，教務(wù)處隨機(jī)抽查
7．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱
第16周
畢業(yè)環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組
8．答辨：學(xué)生將畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文，按要求裝訂成冊(cè)，由所在畢業(yè)環(huán)節(jié)指導(dǎo)小組答辨。必須有院級(jí)抽查答辨，并檢查評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行情況，不符合標(biāo)準(zhǔn)的，由教學(xué)院長(zhǎng)、組織調(diào)整平衡，教務(wù)處抽查
畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)的最后一周內(nèi)
專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人、院教學(xué)秘書、教學(xué)院長(zhǎng)
9．畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書或論文由專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人依據(jù)《規(guī)定》歸檔，并推薦評(píng)選優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及參加學(xué)校的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。
畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)的最后一周內(nèi)
專業(yè)（或?qū)I(yè)課群）負(fù)責(zé)人、院教學(xué)秘書
10．校優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯：各學(xué)院各專業(yè)推薦2—3名獲優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生，參加學(xué)校組織的優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。
畢業(yè)教學(xué)環(huán)節(jié)的最后一周內(nèi)
教務(wù)處
11．各學(xué)院總結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作，并寫出一份書面報(bào)告（含主要工作經(jīng)驗(yàn)；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）完成情況；成果、成績(jī)?cè)u(píng)定；優(yōu)秀的和最差的學(xué)生典型情況；指導(dǎo)教師工作突出的和差的情況，存在的問(wèn)題和建議等）交教務(wù)處
第19周以前
教學(xué)院長(zhǎng)
12．提前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的，原則上參照本規(guī)定執(zhí)行，各階段相應(yīng)日程自定，并在開始前將工作日程報(bào)教務(wù)處
1選題探討
如何從模具制造類企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)，制定既符合現(xiàn)實(shí)需要又能體現(xiàn)教育認(rèn)知發(fā)展的設(shè)計(jì)項(xiàng)目選題。從企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目入手，將高校研究理論在真實(shí)項(xiàng)目實(shí)踐中完成，體現(xiàn)產(chǎn)學(xué)研一體化應(yīng)用轉(zhuǎn)型，為模具企業(yè)的實(shí)際項(xiàng)目保證科學(xué)的理論支持。
2畢業(yè)設(shè)計(jì)形式
根據(jù)材料成型及控制工程專業(yè)工科學(xué)科的特點(diǎn)，培養(yǎng)社會(huì)需要的各類職業(yè)崗位技術(shù)能力，畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)在形式上實(shí)現(xiàn)多元化，學(xué)生可以依據(jù)自己的特長(zhǎng)完成產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、制造工藝的研究，產(chǎn)品模擬分析或是生產(chǎn)管理的革新等等，不僅體現(xiàn)學(xué)生自身的個(gè)性特征，更能提高學(xué)生的職業(yè)興趣，合理規(guī)劃職業(yè)生涯。
3畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間安排
以往的畢業(yè)設(shè)計(jì)開展的時(shí)間與畢業(yè)實(shí)習(xí)和找工作交織，匆匆而過(guò)，質(zhì)量難以保證。項(xiàng)目化畢業(yè)設(shè)計(jì)以教學(xué)大綱為依據(jù)，必須科學(xué)安排時(shí)間，合理處理畢業(yè)實(shí)習(xí)和設(shè)計(jì)的交融。
4畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方式
按照前期對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，必須建立與選題相適應(yīng)的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)方案。改變以往專職教師單一指導(dǎo)的模式，為保證學(xué)生的實(shí)踐技能和理論水平的同時(shí)提升，實(shí)現(xiàn)企業(yè)和專職教師的聯(lián)合指導(dǎo)模式。畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯形式：在前期選題、綜合指導(dǎo)方式模式基礎(chǔ)上，改變從前學(xué)生講、老師聽，提問(wèn)的單純形式，結(jié)合學(xué)生設(shè)計(jì)的不同特點(diǎn)，采用企業(yè)技改提案、研討會(huì)等答辯形式，給予學(xué)生展示自己研究成果的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)最終成績(jī)?cè)u(píng)定辦法：綜合前面的研究，保證學(xué)生學(xué)有所用，進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)，尤其關(guān)注企業(yè)對(duì)于學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中展現(xiàn)綜合能力的評(píng)定。
二項(xiàng)目化材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的創(chuàng)新點(diǎn)
1思路創(chuàng)新畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的思路
創(chuàng)新在于以就業(yè)為導(dǎo)向，關(guān)注職業(yè)崗位能力需求，更好的實(shí)現(xiàn)校企人才“零對(duì)接”，以項(xiàng)目為載體，將材料成型及控制工程專業(yè)的畢業(yè)設(shè)計(jì)貫穿于大學(xué)培養(yǎng)的全程實(shí)踐教學(xué)，提高學(xué)生實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)興趣，增加就業(yè)砝碼。
2方案創(chuàng)新從模具專業(yè)的市場(chǎng)
人才需求出發(fā)，以“理論夠用，重應(yīng)用能力”的能力本位培養(yǎng)方式為指導(dǎo)，改變以往理論過(guò)重，走過(guò)場(chǎng)，脫離實(shí)際生產(chǎn)的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，建立操作性強(qiáng)、針對(duì)就業(yè)性強(qiáng)的項(xiàng)目化畢業(yè)設(shè)計(jì)方案。這也是應(yīng)用型本科工學(xué)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
3實(shí)踐理論相結(jié)合
在材料成型及控制工程專業(yè)2010屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用項(xiàng)目化畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，取得了不錯(cuò)的成效，學(xué)生普遍反映明白自己要學(xué)什么，干什么，為什么，主動(dòng)積極性高漲，在實(shí)踐中提出了一些實(shí)用的技改創(chuàng)新，服務(wù)社會(huì)。
4以就業(yè)為導(dǎo)向的項(xiàng)目化材料成型及控制工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)改革的應(yīng)用價(jià)值
畢業(yè)設(shè)計(jì)的改革可以緩解高校與社會(huì)人才培養(yǎng)的矛盾，提高學(xué)生的就業(yè)，其應(yīng)用價(jià)值主要表現(xiàn)在：（1）項(xiàng)目化的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案有助于校企合作，用人單位提前介入人才培養(yǎng)，培養(yǎng)適合產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)人才。（2）項(xiàng)目化的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠保證教學(xué)質(zhì)量，提升職業(yè)能力培養(yǎng)。（3）項(xiàng)目化的畢業(yè)設(shè)計(jì)方案縮短了高校與就業(yè)從業(yè)的適應(yīng)期，增加了學(xué)生的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，幫助學(xué)生就業(yè)，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和職業(yè)能力。
三結(jié)束語(yǔ)
