能干的老王
范文一：java前沿技术
java前沿技术
java前沿技术什么是智能卡?很难想象一个没有信用卡的交易(即使是最简单的交易)。他们在现代社会中越来越普遍。这些塑料卡片正在，通过增加各种功能和能力，成为一种"智能"卡片。一个智能卡片是一种看起来和信用卡差不多的塑料卡片。但是它有一个决然不同的之处:智能卡片有一个内嵌的微型处理器。这个微型处理器具有和计算机类似的能力，例如:运行程序，处理输入输出和输出存储。但是不像大多数计算机，一个智能卡片它没有显示器和键盘。也没有电源。因为它需要一种输入输出能力，因此字能卡片经常与一种卡片接入设备(Card Acceptance Device,CAD)一起工作。这就是，卡片读写器或者终端。这些设备都有一个插口，可以供卡片插入，进行读写。这些卡片读写器可以连接计算机或者这些读写器本身就是计算机。既然智能卡的微型处理器可以编程，你可以通过编程来实现一些普通信用卡所不能实现的功能。例如:你可以使用智能卡来实现"随时随地付款"。一种服务就是收取过桥费。这里你可以购买一种卡片，它里面已经预先保存了一些钱的数值。当你每次通过收费站的时候，一个扫描器将读取当前的卡片当前的钱数(这个卡片也许会安装在你的仪表盘上)，并扣从卡片中扣除当前的过桥费用。当你当前的卡片费用不够的时候，你可以购买新的卡片，或者重新增加一些钱数。
智能卡片也可以用来保存个人记录，例如，你的医疗记录。每次你拜访一个医疗诊所，管理员就会更新你的卡片来保存当前的记录。当你无法获取你的医疗档案的时候，这个在急救的时候特别有价值。
这是两个智能有限的应用。只能卡不仅仅可以用来书写不同的应用，它还允许下载不同的应用。如果这些应用是通过JavaCard技术编写的，那么这些应用的编码和数据将会相互隔离。在Java术语中这些应用被称作在自己的沙盒里运行。
另外智能卡可以编程。这个对于卡片的发行者来说提供了十分重要的便利。例如，银行想更新这些卡片，它只需要通过连接计算机的读写器更新一下程序就可以了。下次银行的用户就会自动地通过阅读器下载程序，而不需要重新发送卡片。
关于JavaCard技术刚开始的时候，智能卡应用的开发主要是私有的开发行为。虽然所有智能卡看起来很像，但是每个智能卡的软件都是为专门的智能卡读写器所设计的。这意味着如果A公司制造了一种智能卡，B公司也制造了一种智能卡，没有一种程序能同时在这两种卡片上运行。这个就导致只能卡的开发被限制在一个相对较小的圈子里。这些开发人员往往只能为小的卡片制造商和小的卡片发行商工作。但是近些年，智能卡应用的开发已经不是原来的状态。现在的智能卡开发者可以开发出在多种智能卡上应用的程序。不同的应用程序可以在同一个卡片上运行。这个就是开放式的智能卡开发，它独立于卡片提供商。JavaCard技术为Java程序员提供了一种开放式开发构架。这个技术可以同样被用来开发其他设备的应用，特别是那些小内存的应用。例如:拨号用户身份证模块(subscriber identity module,SIM)。SIM卡是一种更小更底层的卡片。典型地，SIM卡比其他智能卡有更多的内存。Java Card技术由以下部分协议组成:
应用程序接口(application programming interface,API)。API协议指定了JavaCard的核心类库。虚拟机。虚拟机协议指定了适合于JavaCard协议的虚拟机的特点。运行环境。JavaCard运行环境(Java Card Runtime Environment，JCRE)协议指定了更细致的行为，例如内存管理，安全的加强。一点JavaCard的历史Java Card 1.0最初是由工程师Schlumberger提出。它最初只有API协议。后来，其他公司，例如:Bull和Gemplus，参加到Schlumberger中来，并形成Java Card Forum。这个是一个工业社团。他们主要为将JavaCard技术运用到智能卡技术而努力。最后Sun也参与到Java Card Forum中来，和其他智能卡工业一起开发出Java Card 2.0。这个部分包含了JCRE协议。Java Card 2.1.1,是最新的版本，包括了API、虚拟机和JCRE协议。现在可以免费下载。同样可以下载Java Card 2.1.1 Development Kit。这个开发攻击提供了一套完整的测试、转换工具。它可以将JavaCard应用下载到智能卡中(或者到一个应用JavaCard2.1或更高的设备中)。它同样包括了一些JavaCard的应用。
APDU Java Card技术是智能卡协议(ISO7816)中的一个模块。这个标准指定了主机应用和智能卡之间通过Application Protocol Dat Units进行数据交换。一个APDU是一个数据包。它符合一定的格式。它有两种形式:命令APDU和响应APDU。一个命令APDU是有一个头和可选的体组成。头包含了一个智能
卡可行操作。体中包含了该请求的相关数据;它同样要指明回应该命令的最大数据长度。一个响应APDU是由一个可选的体开始，它包含了任何响应的数据。响应APDU以两个强制的字节结尾，它指定了卡片的处理状态。查看APDU formats来了解更详细的命令和响应格式。Java Card技术，主机应用发送命令APDU，和JavaCard应用响应APDU。(事实上，JavaCard应用一直处于闲置状态，知道接收到一个命令APDU)但是通讯并不是直接地发生在主机应用和JavaCard应用之间。而是由JCRE来充当中间角色。命令APDU是先传输到JCRE，它将负责将APDU传送到合适JavaCard应用做处理。在处理APDU之后，JavaCard应用将APDU传送给JCRE，它将发送给主机应用。
应用举例既然智能卡的微型处理器可以编程，你可以通过编程来实现一些普通信用卡所不能实现的功能。例如:你可以使用智能卡来实现"随时随地付款"。一种服务就是收取过桥费。这里你可以购买一种卡片，它里面已经预先保存了一些钱的数值。当你每次通过收费站的时候，一个扫描器将读取当前的卡片当前的钱数(这个卡片也许会安装在你的仪表盘上)，并扣从卡片中扣除当前的过桥费用。当你当前的卡片费用不够的时候，你可以购买新的卡片，或者重新增加一些钱数。智能卡片也可以用来保存个人记录，例如，你的医疗记录。每次你拜访一个医疗诊所，管理员就会更新你的卡片来保存当前的记录。当你无法获取你的医疗档案的时候，这个在急救的时候特别有价值。这是两个智能有限的应用。只能卡不仅仅可以用来书写不同的应用，它还允许下载不同的应用。如果这些应用是通过JavaCard技术编写的，那么这些应用的编码和数据将会相互隔离。在Java术语中这些应用被称作在自己的沙盒里运行。另外智能卡可以编程。这个对于卡片的发行者来说提供了十分重要的便利。例如，银行想更新这些卡片，它只需要通过连接计算机的读写器更新一下程序就可以了。下次银行的用户就会自动地通过阅读器下载程序，而不需要重新发送卡片。
安装应用Wallet是JavaCard 2.1.1开发工具包中的一个应用的例子。你可以找到它的源程序，Wallet.java，在samples目录下。或者你可以点这儿来查看原代码。Wallet应用将智能卡转换为一个电子钱包。就象一个钱包一个智能卡应用可以装钱，虽然是数字化的钱数。这个应用可以从钱包中增加或者减少钱数。它同样可以指示当前的钱包中的货币数目。当然钱包需要保护，而且只能是所有者(或者其他拥有授权的人)可以得到钱。因为这个，Wallet应用中也包含了一个安全保护机制。它要求用户输入个人身份号码(Personal
Identification Number,PIN)。只有输入了合适的PIN，才可以执行相关的请求。以下的章节将指导你整个的Wallet代码细节。
声明包你可以捆绑相关的Java类和接口到包中，你可以捆绑相关的JavaCard应用到包中。你可以通过使用package语句来实现。实际上JavaCard技术是跟随Java语言设立的。以下的语句指定Wallet为其中的一个数据包:
package com.sun.javacard.samples.wallt;
引入JavaCard构架JavaCard技术定义了一系列的类和借口供JavaCard应用程序使用。这些类和接口提供各种包。其中一个包就是javacard.framework。它定义了开发JavaCard应用的主要类和接口。例如:基类Applet。以下的语句引入javacard.frameword:
import javacard.framework.*;
扩展基类Applet javacard.framework包定义了类
javacard.framework.applet。它是是所有JavaCard应用的基类。javacard.framework.applet定义了一系列的方法，可以通过JCRE协议来实现通讯。所有的JavaCard应用都通过扩展这个基类来实现，就像Wallet这个应用一样:
public class Wallet extends Applet
在参考章节中包含了所有的列表:
申明变量Wallet申明不同的变量。一些变量是一个字节的
APDU(Application Protocol Data Units)变量。APDU是智能卡和设备之间交换的协议包。APDU是智能卡的通讯标准。它有两种形式:命令APDU，它指定智能卡的操作方式;响应APDU，它包含了智能卡的响应(状态和选择，数据等等)和可选的请求。如果你参考APDU Formats，你将注意到命令APDU的第一个字节是CLA字节。CLS代表class of instruction。这个CLA的字节表明了APDU的整体状况。ISO7816协议为每一类APDU命令(例如:SELECT APDU命令)指定了专门的值。SELECT APDU命令值必须为0。虽然ISO7816并没有指定其他类型APDU命令的数值，但是它指定了一系列命令所需要遵守的协议。因此对于APDU
命令类别，除SELECT命令之外，你可以任意选择APDU命令的值，只要它符合
ISO的协议。例如对于Wallet应用，0xb0是被来表明是PROCESS类别的APDU
命令。这意味着,一些操作例如credit和debit，他们的CLA字节必须有0xb0
这个值。
//code of CLA byte in the command APDU header final static byte
Wallet_CLA=(byte)0xB0;
APDU的第二个字节是INS字节。这个字节指定一个协议的结构，例如，指
定处理请求的类型。你可以自由地选择INS字节的数值。在Wallet应用中，
0x20,0x30,0x40,0x50都分别被指定为PIN效验，credit，debit和取得当前的
结余。
//codes of INS byte in the command APDU header final static byte
VERIFY=(byte)0x20;final static byte CREDIT=(byte)0x30;final static byte DEBIT=(byte)0x40;final static byte GET_BALANCE=(byte)0x50;
其他常量设置credit和debit的处理限制。常量MAX_BLANCE设置最大的
余额为#32,767(也就是最大的16进制数0x7fff)。MAX_TRANSACTION_AMOUNT设
置credit和debit处理的最大数值为7。另外还有一些常量是控制无效PIN的
次数(在PIN锁定之前)和PIN的最大长度。
//maximum balance final static short MAX_BALANCE=0x7FFF;
//maximum transaction amount final static byte MAX_TRANSACTION_AMOUNT=127;//maximum number of incorrect tries before the//PIN is blocked final static byte PIN_TRY_LIMIT=(byte)0x03;
//maximum size PIN final static byte MAX_PIN_SIZE=(byte)0x08;
最后的一些常量是返回应用的状态，例如:PIN效验失败。作为APDU协议
的一部分，这些常量从应用提交到JCRE，然后再到主机应用。
//signal that the PIN verification failed final static short
SW_VERIFICATION_FAILED=0x6300;//signal the the PIN validation is required//for acredit or adebit transaction final static short
SW_PIN_VERIFICATION_REQUIRED=0x6301;//signal invalid transaction amount//amount MAX_TRANSACTION_AMOUNT or amount 0final static short
SW_INVALID_TRANSACTION_AMOUNT=0x6A83;//signal that the balance exceed the maximum final static short
SW_EXCEED_MAXIMUM_BALANCE=0x6A84;//signal the the balance becomes negative final static short SW_NEGATIVE_BALANCE=0x6A85;
声明成员变量Wallet应用声明了两个成员变量，他们包含了特殊对象的值。
变量pin是OwnerPIN对象，用来保存用户的PIN值。OwnerPIN是在
javacard.framework中定义的类。这个类提供了一些有关PIN的操作，例如:
更新和效验PIN。变量balance指示当前电子钱包中的钱的数目。
/*instance variables declaration*/OwnerPIN pin;short balance;
指定一个构造函数一个JavaCard应用是通过应用中的install方法来创建
实例的。当install应用运行的时候，它将引起一个构造函数。这个构造函数
将做三个事情:创建OwnerPIN对象，初始化这个对象，并且注册这个应用的实
例。构造函数被声明为private。这意味着没有其他的类可以初始化这个应用。
private Wallet(byte bArray,short bOffset,byte bLength){//It is
good programming practice to allocate//all the memory that an applet
needs during//its lifetime inside the constructor pin=new OwnerPIN(PIN_TRY_LIMIT,MAX_PIN_SIZE);//The installation parameters contain the PIN//initialization value
pin.update(bArray,bOffset,bLength);register();}//end of the
constructor
注意到有关内存分配的注释。虽然不是必要的，但是推荐所有在JavaCard
应用中创建的对象都应该在应用构造函数中初始化。防止运行时的内存益出。
同样注意到OwnerPIN的初试化用到了两个参数:最大的尝试次数和最大的PIN
大小。回想PIN_TRY_SIZE是3，MAX_PIN_SIZE是8。update方法是类
OwnerPIN类中定义的。它将设置一新的PIN值，并且设置PIN的最大尝试次数。
在JavaCard应用可以运行之前，它需要注册到JCRE。Wallet构造函数中的确
调用了register函数，一个定义在javacard.framework.Applet中的函数。
javacard.framework.Applet;
识别应用ISO7816标准指定每个智能卡应用必须能够通过应用识别标志(application identifier AID)唯一的识别。AID是一个字节数组。头五个字节是资源标识(resource identifier RID);剩下的字节(可以0到11个字节)是私有标识扩展(proprietary identifier extension PIX).ISO指定为申请者，例如:智能卡的制造厂家;申请者可以自由选择他们自己的RID。在Java Card技术中，AID是用来标识JavaCard应用和JavaCard应用程序的包。当有人插入一个JavaCard到一个接收设备中的时候，设备中的应用程序会向卡片发送一个命令。这个命令标识所需要执行了操作和执行该应用操作的AID。
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范文三：前沿技术论文
《网格技术与应用》
——姓名：陈曦 学号：10Z0246
一、网格技术原理（黑体、四号）
网络的变化，可谓日新月异，相应的网络标准、框架、实施和相应应用也飞速向前发展。现在，网格计算的应用情形也正如web 服务的早期情况，又或者是XML ，表面上看来是缓慢发展，但是，一旦出现统一的标准和工具，将会出现爆炸式的发展。
1、 什么是网格计算？
网格计算即分布式计算，是一门计算机科学。它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。
网格计算是一项逐渐形成的技术，不同的人会给出不同的定义。实际上，网格计算的定义很简单：使用网格计算技术，可以将一组服务器、存储系统和网络组合成一套大的系统，并提供高质量的服务。对终端用户或者应用，网格计算像一个巨大的虚拟计算系统。
网格技术允许组织、使用无数共享的计算机资源来解决问题。被解决的问题可能会涉及到数据处理、网络或者数据存储。该由网格技术结合在一起的系统，可以存在于同一个房间中，也可以分布在世界各地、运行在不同的硬件平台、不同的操作系统或隶属于的不同组织。基本的思想是赋予某些用户执行一些特定的任务，网格技术将平衡这些巨大的IT 资源，来完成任务。本质上，所有的网格用户使用一个巨大的虚拟系统工作。
若想让这些成为现实，就需要开放的、目标统一的协议和接口标准。这样的
标准正在制定中，其所带来的益处也逐渐显现出来。
2、 为什么集群连接、存储设备的网络、科研设施不是网格呢？
这其中的每一个都可以是网格的重要的组成部分，而就单个组件而言，组件本身并不能建立网格。网格类型分为以下几种：
·计算网格，这些机器将处理数据，及其他繁重的工作。
·抽取网格，一般情况下是从空闲的服务器和台式机上抽取CPU 时间片，用作资源密集型的任务。
·数据网格，为某一组织的数据知识库提供统一的接口，通过接口，可以查询、管理和保护数据。
3、网格计算的涵盖范围
图1-1 网格计算涵盖范围
二、网格技术特点
1、分布式计算的优点
分布式计算比起其它算法具有以下几个优点：
·稀有资源可以共享，
·通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载，
·可以把程序放在最适合运行它的计算机上，
其中，共享稀有资源和平衡负载是计算机分布式计算的核心思想之一。 实际上，网格计算就是分布式计算的一种。如果我们说某项工作是分布式的，那么，参与这项工作的一定不只是一台计算机，而是一个计算机网络，显然这种“蚂蚁搬山”的方式将具有很强的数据处理能力。
2、网格计算的优势
网格计算的目的是，通过任何一台计算机都可以提供无限的计算能力，可以接入浩如烟海的信息。这种环境将能够使各企业解决以前难以处理的问题，最有效地使用他们的系统，满足客户要求并降低他们计算机资源的拥有和管理总成本。网格计算的主要目的是设计一种能够提供以下功能的系统：
提高或拓展型企业内所有计算资源的效率和利用率，满足最终用户的需求，同时能够解决以前由于计算、数据或存储资源的短缺而无法解决的问题。建立虚拟组织，通过让他们共享应用和数据来对公共问题进行合作。整合计算能力、存储和其他资源，能使得需要大量计算资源的巨大问题求解成为可能。通过对这些资源进行共享、有效优化和整体管理，能够降低计算的总成本。
3、网格技术的应用
最近的分布式计算项目已经被用于使用世界各地成千上万志愿者的计算机
的闲置计算能力，通过因特网，您可以分析来自外太空的电讯号，寻找隐蔽的黑洞，并探索可能存在的外星智慧生命；您可以寻找超过1000万位数字的梅森质数；您也可以寻找并发现对抗艾滋病毒更为有效的药物。用以完成需要惊人的计算量的庞大项目。
这类庞大项目一般是跨学科的、极富挑战性的、人类急待解决的科研课题。其中较为著名的是：
·解决较为复杂的数学问题，例如：GIMPS （寻找最大的梅森素数）。 ·研究寻找最为安全的密码系统，例如：RC-72（密码破解）。
·生物病理研究，例如：Folding@home（研究蛋白质折叠，误解，聚合及由此引起的相关疾病）。
·各种各样疾病的药物研究，例如：United Devices（寻找对抗癌症的有效的药物）。
·信号处理，例如：SETI@Home（在家寻找地外文明）。
从这些实际的例子可以看出，这些项目都很庞大，需要惊人的计算量，仅仅由单个的电脑或是个人在一个能让人接受的时间内计算完成是决不可能的。在以前，这些问题都应该由超级计算机来解决。但是, 超级计算机的造价和维护非常的昂贵，这不是一个普通的科研组织所能承受的。为了解决这些问题，分布式计算这种廉价的、高效的、维护方便的计算方法应运而生。
目前，为了促进和规范网格计算的应用，全球范围内已经建立起各种组织，全球网格论坛就是其中最有影响力的组织。
全球网格论坛 (GGF) 的目标是为网格计算定义相关的规范。Globus 联盟通过Globus 工具包实现了这些标准，这个工具箱已经成为网格中间件事实上的标
准。作为一个中间件组件，它为构建于它之上的服务提供了一个标准的平台，但是网格计算也需要其他的组件，以及很多其他的工具的运转以支持一个成功的网格环境。这种情形类似于TCP/IP的开发: 互联网 的有用性来自于TCP/IP 的成功以及新闻组和网页等应用程序的建立。
Globus 实现了下述一些由GGF 定义的协议：
1. 资源管理: 网格资源分配管理协议 (GRAM)
2. 信息服务: 监视及发现服务 (MDS)
3. 安全服务: 网格安全基础结构 (GSI)
4. 数据迁移和管理: Global Access to Secondary Storage (GASS) and GridFTP Globus 同时还提供了一些工具，使网格计算平台更加健壮，更适用于高性能计算的需要。他们有：
·网格入口软件(Grid Portal Software)，如 GridPort 和 OGCE
·网格封装工具集(Grid Packaging Toolkit)(GPT)
·MPICH-G2 (Grid Enabled MPI)
·网络气象服务(Network Weather Service)(NWS) (QoS监控和统计) ·Condor (CPU Cycle Scavenging) and Condor-G (Job Submission) 北美及欧洲的研究机构和学术社区里运行的大多数网格都采用Globus 工具集作为核心中间件。基于XML 的web 服务提供了在分布式环境中访问各种不同的服务和应用的方法。2003年网格计算界开始共同将网格作为web 服务提供出来（称为网格服务）。开放网格服务结构定义了这种环境，提供了一些遵守网格服务语义的功能。
网格提供了解决Grand Challenge problem的办法，如蛋白质折叠、金融建模、地震模拟、气象模型等等。网格还为组织内部如何优化使用大量的信息技术资源提供了解决途径。网格也作为公用事业机构为商业和非商业客户提供信息技术提供了一种方法，这些客户可以只为他们所需要的服务付费，就像电和自来水一样。
四、学习网格技术心得体会
通过深入学习了解网格技术，我发现网络的出现，改变了人们使用计算机的方式，而Internet 的出现，又改变了人们使用网络的方式。纵观互联网的发展历程，Internet 技术和Web 技术的主要成就是实现了计算机和网页的连通，提供收发邮件、浏览和下载网页信息等相关服务，它所关注的问题是如何使信息传输流量更大、传输速度更快、传输更加安全。而网格技术则关注如何有效安全地管理和共享连接到Internet 上的各种资源，并提供相应的服务，网格所关注的问题无论从范围、程度还是本质上都已经与互联网所关心的互连问题有了很大的不同。网格在连通计算机和网页的基础上，还将各种信息资源，例如数据库、软件以及各种信息获取设备都连接成一个整体，整个网络如同一台巨大无比的计算机，向每个用户提供包括计算能力、数据存储能力以及各种应用工具等一体化的透明服务。它强调的是全面地共享资源、全面地应用服务。目前的技术还没有实现资源层面的全面共享，只是信息的传输，所以属于网络技术，而非网格技术。互联网新一次浪潮的实质，就是要将万维网（World Wide Web）升华为网格（Great Global Grid ），即实现WWW 到GGG 的变革。
如果这种技术上的变革取得成功，我们的生活水平将会大幅度提高，全球信息交互的紧密程度将达到空前的水平。
参考文献
[1] 李·贝克编著，王景丽等译，《网格计算核心技术》，清华大学出版社，2006
年12月
[2] 刘鹏著，《网格应用研究现状》，清华大学计算机系高性能所网格研究组.
[3] 都志辉、刘鹏著，《网格计算》，清华大学出版社
[4] 陈明德著，《NOVELL 网络实际操作》，北京电子工业出版社，1998年
[5] 《网格计算》，
HTTP://WWW.CHINAGRID.COM/GRIDSTUDY/GRIDSTUDY.HTM
[6] 《IBM 网格计算概述》，
HTTP://WWW 900.IBM.COM/CN/GRID/INDEX.SHTML
[7] 刘鹏著，《 提出一种实用的网格实现方式——网格计算池模型》， 2002年
11月
[8] 许俊、史美林等著，《网格计算与E-LEARNING GRID:体系结构?关键技术?
示范应用》，科学教育出版社，2005年8月
[9] 张煜、张文、李先贤著，《多自治域协同环境中群组通信的安全访问控制》，
计算机研究与发展期刊，2005年9月
[10] 查礼、徐志伟、林国璋著，《基于LDAP 的网格监控系统》， 计算机研究与
发展期刊，2002年2月
范文四：通信前沿技术
电信学院蒋玉莲通信前沿技术1
第一章绪论
电信学院蒋玉莲21.1 通信的基本概念1.2 现代通信的发展历史1.3 未来全球电信业的战略发展方向
1.1通信的基本概念
通信：信息的有效传递，就是把信息从一地传送到另一地。
?通信传递的具体对象是消息。
?消息是信息的表现形式(如：语言、文字、图象等）。
?信息可理解为消息中包含的有意义的内容。
电信学院蒋玉莲3?
1.2 现代通信的发展历史?远古通信方式：
?烽火台，击鼓，信鸽，旗语，驿站乃至航行用的信号灯、消息树等工具。
?在较远的距离之间及时地完成消息的传递。
?烽火戏诸侯
?公元前1184年，特诺伊失陷时，希腊军队使用火炬通过8个哨所中转将信息送过爱琴海。
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?电通信方式：从电报、电话和广播的发明开始
?“电通信”简称“电信”，是利用电信号驮载待传输的信息进行传输和交换的通信方式。?由于电的方式可以使信息几乎在任意距离上实现迅速、有效、准确、可靠的传递，因此，现代通信越来越依赖“电”来传递信息，以致于“通信”一词几乎变成了“电通信”（电信）的代名词。
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世界电信发展历史回顾
1、理论发展
?1831年法拉第提出“电磁感应原理”，预示了
发电机的诞生（学徒出身，化学家戴维认
为：我最伟大的发现是一个人）。
?1873年麦克斯韦提出电磁波辐射原理，奠定
了用无线电波进行通信的理论基础。
?1930年调制理论，复用理论问世，在理论上
为模拟通信准备了条件。
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?1948年shannon（香农）提出了信息论，
在理论上为数字通信准备了条件。
?通信统计理论开始建立，且解决了如何精确地传送通信符号的基本技术问题。
?“通信的基本问题就是在一点重新准确地或近似地再现另一点所选择的消息”——《通信的数学理论》
?1962年
?1969年数字传输理论问世，在理论上为数字通信准备了条件。分组交换理论问世。
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2、技术发展
?1838年
?1876年
?1877年
?1879年
?1895年莫尔斯发明有线电报，标志着人类从此进入了电通信时代贝尔发明电话在波士顿架设了第一条电话线路。爱迪生利用电磁效应，制成炭精送话器，使送话效果显著提高。爱迪生炭精话筒的原理及其器件一直沿用至今。马克尼(意大利)，波波夫（俄国）
发明无线电报。
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?1918年调幅无线电广播、超外差接收机相继问
世。
?1925年载波电话系统问世，实现了在同一物理
介质上传送多路电话信号（开辟了模拟通信的新纪元）
?1940~1945年微波通信系统的发展（二次大战
刺激了雷达和微波通信系统的发展）
?1948年美国贝尔电话研究所研制成功晶体管
（肖克利、巴布、布拉顿，1956诺贝尔奖），导致小型化。
?1950年时分多路复用电话系统问世。
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?1956年
?1957年
?1961年
?1963年
?70年代铺设越洋电缆。原苏联发射第一颗人造卫星。集成电路问世，使得数字通信得到进一步发展，对电子产品的发展、更新起非常重要的作用。美国发射第一颗同步通信卫星，开辟了空间通信的新纪元。大规模集成电路(LSI) ，程控数字交
换机，光纤通信系统，微处理机等
迅速发展。
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?80年代
?90年代
?21世纪超大规模VLSI集成电路迅速发展,综合业务数字网（ISDN）崛起，蜂窝移动通信系统进入实用阶段(电子产品的更新，开辟了数字通信的新纪元）Windows95出现，间接推动了互联网的大发展。多媒体通信。
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1.3 未来全球电信业的战略发展方向?IT：Information Technology,信息技术,是指创造、存储处理数据的技术，包括硬件（计算机网络、服务器、存储设备与桌面计算机）、系统软件（操作系统、程序语言工具）以及应用软件等。?ICT：Information Communication Technology信息通信技术,由硬件、软件、网络以及收集、存储、加工、传输和发布信息（包括声音、数据、文本和图象）的媒介构成。
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?信息时代的支柱技术
–微电子技术
–计算机技术
–电子通信技术
?表1.1.1 微处理器与存储器的改进
?图1.1.1PC机的价格与销售
?互联网的4个发展阶段
–自发阶段
–商业化阶段
–制度化阶段
–巩固阶段
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未来全球电信业发展战略
?电信业：发展快、利润大、变化多
?新型的数据业务向传统的语音业务挑战
–1999年美国新兴电信公司GlobalCrossing收购了百年老店Frontier，实质上是光纤通信网络收购了普通通话业务，是传统行业向新兴行业的积极转变。
–2006年阿尔卡特与朗讯的合并
?三网（电信、计算机、电视网络）合并势在必行
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未来十年最有前景的十大通信技术?纳米技术：一种利用单个原子、分子制造物质的技术。
–纳米材料：具有优越性能，比如断裂应力提高、更加坚固等等。
–纳米尺度上的光能转换，为今后设计微器件找到了潜在能源。
–MEMS微电子机械系统，在无线终端领域、射频技术、可调光学元件等方面有极大应用价值。
15
?MPLS（多协议标签交换技术）
–Multi-Protocol Label Switching
–IP与ATM的技术结合，是下一代广域网传输技术
–可支持虚拟专网**服务
–由MPLS衍生出的GMPLS（通用多协议标记交换）技术将IP与光传输技术结合，可能更为重要。
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软交换技术
–是下一代网络(NGN)网络控制层面的核心技术
–其主要设计思想是业务/控制、传送/接入分离，以便在网络上更加灵活地提供业务
–NOKIA、MOTOROLA、中兴等都在激烈地竞争软交换产品市场
–新兴运营商可以将其作为进入话音时常的技术手段，传统的电路交换运营商也可通过它
完成向分组化网络的过渡，前景看好。
–中国电信是国内最早开始对软交换技术进行实验的运营商。
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?PON（无源光网络技术）
–Passive Optical Network
–一种新兴的覆盖最后一公里的宽带接入光纤技术–在光分支点处不需要节点设备，只需安装一个简单的光分支器即可
–具有节省光缆资源、带宽资源共享、节省机房投资、设备安全性高、建网速度快成本低等优点
–包括APON（基于ATM的PON）和EPON（基于Ethernet的PON），两种技术之争实质上是ATM和IP在接入网中之争。
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?光交换技术
–对光纤传送的信号直接进行交换
–通信网交换技术未来的发展方向
–可打破容量瓶颈，还可节省建网和网络升级成本
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?Free Space Optics
–FSO技术，自由空间光通信或称无线光通信技术,具有“虚拟光纤”的美誉
–是光通信和无线通信结合的产物，是用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，也可以理解为是以大气为介质的激光通信系统。–作为一种宽带接入方式，传输速度和距离在理论上没有上限
–在军事方面极具优势，自20世纪70年代以来，国外及台湾地区等对其都陆续进行研究和试验–以前更多是作为一种宽带接入的补充方式，在城市密集区的短距离连接方面有很大优势，且已得到了广泛应用，如：FSO在局域网连接中的应用，在城域网及边缘网中的应用等
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–在国外，FSO已被多家电信运营商用于商业服务，比较典型的有Terabeam和Airfiber公司。在悉尼奥运会上，Terabeam公司成功地使用
FSO设备进行图像传送，并在西雅图的四季饭
店成功地实现了利用FSO设备向客户提供
100Mb/s的数据连接。
–3G的升温使FSO行业欣喜不已，因为FSO可用
于蜂窝式基站的建设，3G需要密集的基站布
置。
–在国内，电信、移动、网通和联通也都有少
量的应用。
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?Wi-Fi（无线保真技术）
–Wireless Fidelity
–最先形成的是802.11b标准，而后又产生了802.11a 和802.11g标准（速率可达到54Mbit/s）
–其连网成本仅仅是有线技术的四分之一
–Wi-Fi网络最大的缺点是网络应用范围不能超过基站一定的距离。
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?UWB（超宽带技术）
–Ultra Wide Band，是一种使用数赫兹到数G赫兹的超宽带、通过微弱的脉冲信号进行通信的无线技术
–高速率、低成本、低耗电量
–UWB与Wi-Fi互为补充，其更多地应用于10米左右距离的室内，与蓝牙（Blue Teeth)技术成为竞争。
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?Software Radio（软件无线电技术）
–其基本原理是把硬件作为无线通信的基本平台，而把尽可能多的无线及个人通信功能用软件实现。
–无线电的功能全部由软件来定义，而不直接依赖于硬件特性；系统的升级基于软件，代价小，且不同系统容易兼容与互联。
–它是3G未来基站的发展趋势，有望解决3G的空中接口标准不统一的情况。在一个完全可以编程的硬件平台上，注入不同的软件就可形成不同标准的移动用户终端和基站，保证各种移动设备间的无缝集成
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Wireless Mesh（无线网状网络技术）
–网络中的每个节点都具备路由功能，每个节点只和临近节点通信，是一种自组织和自管
理的网络。
–节能、自动配置、扩容方便。
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第二章
通信基础
一、通信系统：
通信系统：完成信息传递所需的一切通信设备和传输媒介的端到端信息传送系统。
通信系统的基本模型图26
第二章通信基础
?信息源：产生信息的源。
?发送设备：把信源发出的信息变成适合于信道传输的信号的设备。
?信道：信号传输的通路。
?信宿：信息的接收者，它是信息到达的目的地。?接收设备：将从信道上接收来的信号再恢复成受信者可以接收的信息。
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?噪声源：是指系统内各种干扰影响的等效结果，分成三类：
–第一类：通信系统的外部噪声
z人为：各种电器开关通断时产生的短促脉冲，荧光灯闪烁产生的脉冲串等
非人为：雷电干扰、宇宙辐射等。z
–第二类：通信系统的内部噪声
?起伏噪声或白噪声；
?由电子热运动引起的噪声，是通信系统中的主要噪声，–第三类：信道的特性不理想所引起的噪声?有线信道中，多对传输线间产生的不必要的耦合。?无线信道中，如，电离层和对流层的随机变化引起信号的随机变化，而构成对信号的干扰。
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通信系统的分类
?按信道中所传信号的不同分：
数字通信系统和模拟通信系统
?按传输媒质分：
有线通信系统和无线通信系统
?按工作频段分：
长波通信、中波通信、短波通信、微波通信、光波（如红外线）通信等系统?按收信者是否运动分为：
移动通信和固定通信
?按工作方式分为：
单工、半双工、全双工通信 29
二、计算机网络：
●计算机网络是指独立自治、相互连接的计算机。–独立自治，意味着每台连网的计算机是一个完整的计算机系统，可以独立运行用户程序；–相互连接意味着两台计算机之间能够交换信息。●按照网络覆盖范围，计算机网络分为：
-广域网：WAN（wide area network)，50公里以
上。
-城域网：MAN（metropolitanarea network) ，5-
50公里。
-局域网：LAN（local area network) ，1公里。31
?计算机网络的发展经历了3个主要阶段：面向终端的网络、计算机—计算机网络、开放式标准化网络。
?网络协议及体系结构
–网络协议(Network protocol):也叫做通信协议
(Communication protocol),指计算机网络中用于规定信息的格式以及如何收发信息的规则。
–计算机网络体系结构是指计算机网络各层次及其协议的集合。
–OSI体系结构（开放系统互联参考模型）：7层结构——物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
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第二章通信基础
–TCP/IP参考模型：包含四层——主机至网络层、互联网层、传输层、应用层。
?互联网层定义了分组格式和协议，即IP协议（internet protocol)
?传输层定义了端到端的协议，即
TCP(transmission control protocol，传输控制协议）和DUP(user datagramprotocol，用户数据报协议)
?OSI是先写标准后投入，但从未真正被接受使用。?TCP/IP是在应用中产生的，不可避免存在缺陷。
电信学院蒋玉莲33
范文五：前沿技术
前沿技术
第一节 信息技术
四、核能技术
一、高性能计算技术二、通信技术第六节 海洋技术
三、虚拟现实技术一、海洋环境监测技术四、信息安全技术
二、海洋油气开发技术三、深海探测与作业技术
第二节 生物和医药技术
四、海洋生物资源开发利用技术
一、蛋白质工程技术
二、干细胞与组织工程技术第七节 资源环境技术
三、基因工程技术一、矿产资源高效勘查与开发利用技术四、疫苗和抗体二、复杂油气资源勘探开发技术五、工业生物技术
三、环境污染控制与治理新技术四、环境监测与风险评价技术
第三节 新材料技术
一、智能材料设计与先进制备技术 第八节 现代农业技术
二、高温超导和高效能源材料技术 一、农业生物技术三、纳米材料与器件技术
二、数字农业技术
四、光电信息与特种功能材料技术 三、食品工程与生物技术五、高性能结构材料技术
四、先进农业设施与装备技术第四节 先进制造技术
五、农业生境控制技术
一、现代制造集成技术 第九节 现代交通技术
二、智能机器人技术一、汽车前沿技术三、极端制造技术
二、智能交通技术四、重大产品和重大设施寿命预测技术
三、其他交通技术
第五节 先进能源技术
第十节 地球观测与导航技术
一、洁净煤技术一、地球观测技术二、低碳能源技术二、卫星导航技术三、燃料电池技术
三、地理信息系统技术
■ 第九章 前沿技术
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
137
2010年，在信息、生物与医药、新材料、先进制造、先进能源、资源环境、现代农业、现代交通和地球观测与导航等领域，中国的
中国科学技术发展报告2010
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
前沿技术研发进展顺利，取得了一系列优秀成果，为中国经济社会发展提供了有力支撑。
第一节信息技术
一、高性能计算技术
超级计算机综合技术水平取得历史性突破，进入世界领先行列。在 2010年11月世界超级计算机TOP 500中，中国研制的高效能计算机系统“天河一号”排名第一，“曙光星云”位居第三。
图9-1 国家超级计算天津中心
138
建成了具有300万亿次以上聚合浮点计算能力和1 000万亿字节以上存储能力的中国国家网格服务与应用环境，在能源、机械制造、飞机设计、气象预报、新药研发等领域得到成功应用。
二、通信技术
全球最大规模的新一代网络与业务试验床成功实施，可重构路由交换平台等关键技术取得突破，技术水平达到世界前列。
完成了基于“北斗”的移动通信试验系统的设计与开发，支持短消息、话音业务和数据广播业务，为现阶段在应急状态下采用自主技术开展通信服务提供了重要技术手段。研制的无线宽带快速组网系统已在上海世博会和广州亚运会安保获得应用，并推广至公安、电力、交通、水利和地震等众多领域。
在网络通信领域，向国际标准化组织提交标准建议提案文稿超过100项，其中8项被批准成为国际标准，31项被国际标准化组织采纳。
三、虚拟现实技术
研制成功虚实融合的协同工作环境支撑技术与系统，建成了面向飞机驾驶舱设计和面向飞机关键部件拆装维护及训练两个应用示范系统，为中国虚实融合技术在相关领域的发展奠定了坚实基础。
研制了具有自主知识产权的虚拟现实的绘制内核和物理引擎系统并实现了初步应用。在三维显示新机理、基于肌电传感器和加速计的手势交互设备等方面取得了创新性成果。
四、信息安全技术
研制成功网络安全事件监控系统，采用了新型网络安全监控体系结构，显著提升了大规模突发事件的协同分析与应急处置、网络安全态势分析及预测能力，有效降低了网络安全事件带来的危害，为网络与信息系统提供了安全保障。
在网络认证授权、反网络垃圾信息、安全操作系统、防伪等方面的关键技术取得重要进展，部分技术修订了相关国家标准，形成了国家标准草案及国际标准草案。
完成了适用于计算型、事务处理型和服务型信息系统等级保护模拟平台，为信息系统安全建设提供了示范环境。
■ 第九章 前沿技术★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
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中国科学技术发展报告2010
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
140
第二节
生物和医药技术
一、蛋白质工程技术
成功解析了H1N1流感病毒神经氨酸苷酶、能量耦合因子转运蛋白等多种重要蛋白质晶体结构，为研究蛋白质的结构和功能关系以及相关药物的研发提供了有效工具和坚实基础。
构建了具有国际先进水平的高通量、规模化蛋白质组表达、修饰与定量研究的技术体系和数据库。
二、干细胞与组织工程技术
在世界上首先报道了决定干细胞发育全能性的分子标志，对于揭示干细胞多能性维持机制、促进干细胞筛选分离、建立与维持治疗性克隆、移植细胞定向诱导等领域研究具有重要意义。
在世界上首次使用自组装方法制备出与自体骨接近的纳米磷酸钙胶原基骨修复材料, 具有与人体生物相容性良好,无免疫排异性等优点，是新一代骨植入材料。
“活性脊髓重建管” 能够有效促进脊髓损伤修复，是国际上第一个获准进入临床研究的脊髓损伤修复组织工程产品。
三、基因工程技术
建成世界最大的基因组测序中心，并研发出一批具有国际水平的高通量数据挖掘与分析工具，使中国基因组及相关基因的功能研究与开发应用取得重大突破，部分领域处于国际领先水平。
培育成功中国第一只转基因猕猴。通过转基因技术，能够获得特异性疾病的灵长类动物模型，合理利用灵长类动物模型将会有力推动人类重大疾病的研究。
遗传性耳聋基因检测芯片为国际首创，具有高通量、多指标、高效、准确的特点，检测结果可以覆盖临床80％以上的遗传性耳聋。
“国际千人基因组计划”协作组完成了几乎覆盖全人类基因组的遗传多态性图谱。
常见重大疾病的全基因组关联分析取得丰硕成果，发现了一批包括鼻咽癌、食管癌、肺癌等在内的基因易感位点，其中多个位点为首次报道。
图9-2 中国培育的转基因猕猴
四、疫苗和抗体
建成千克级抗体药物产业化技术平台，拥有300
升中试规模的细胞培养罐和3 000升规模自动化生产线，总体细胞反应规模突破1万升抗体药物的生产水平，部分指标达到发达国家水平。
抗CD25人源化抗体主要用于预防及治疗器官移植排斥反应，已于2010年取得新药证书。抗CD20单克隆抗体主要用于治疗非霍奇金淋巴瘤。现已完成全部临床实验，准备申报新药证书。
重组戊肝疫苗圆满完成大规模的Ⅲ期临床试验，证实了该疫苗的安全性及有效性，这是世界上第一个完成Ⅲ期临床试验的戊肝疫苗。
针对重症及致死性手足口病主要致病原EV71病毒研制的疫苗即将进入临床试验，将对中国手足口病防控提供重要手段，具有十分重要的社会意义。
五、工业生物技术
成功开发西司他丁钠关键中间体的双酶耦联手性生物催化合成新技术，打破了国外制药企业长期技术和市场垄断，对中国碳青霉烯类抗生素产业的发展具有重要的推动作用。
成功开发谷氨酸双结晶高效提取技术，实现了高产率的味精清洁生产，大大降低目前味精生产的能耗和污染，破解目前味精生产工艺的环保难题。
■ 第九章 前沿技术★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
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中国科学技术发展报告2010
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
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第三节
新材料技术
一、智能材料设计与先进制备技术
超薄多层压电陶瓷制备技术及其微型扬声器关键技术取得突破性进展，开发出高性能软性压电陶瓷材料，分别采用压电陶瓷－银钯合金内电极低温共烧和压电陶瓷水基流延两套工艺制备出扬声器专用多层压电陶瓷，并成功应用于两款自主研发的扬声器产品。
二、高温超导和高效能源材料技术
成功制备出国内第一根长103m、能传输193.7安培超导电流的第二代稀土氧化物高温超导
带材。隔离层和超导层薄膜表面光滑、致密，具有良好织构度，临界超导电流密度大于4×106A/cm2（77K，自场）。
高容量A2B7型稀土镁基超晶格储氢材料关键技术取得突破。首次批量化制备出A2B7型La-Mg-Ni超晶格储氢材料——GM001、GM002。其中，GM001具有活化快、容量高、倍率性能好、低温倍率放电性能和存储性能优异的特点，GM002具有活化快、容量高、
图9-3 国内第一根百米级YBCO高温超导带材
循环寿命长和存储性能优异等特点。
三、纳米材料与器件技术
高灵敏隐藏爆炸物探测单分子层薄膜材料创制取得重要突破。以此类薄膜为基础研制的便携式、低功耗、可组网系列隐藏爆炸物探测仪，对众多爆炸物检测灵敏度高、响应速度快，误报率几乎为零。仪器综合性能与国外同类仪器相当。
利用有机－无机杂化技术，成功开发出可用于建筑和汽车玻璃节能保温的高分子基隔热涂膜。该膜夏天可使室内降温3～9℃，冬天能遮挡室内暖气（中、远红外线）向室外散发，使室内增温约2.5℃，具有夏凉冬暖功能。
四、光电信息与特种功能材料技术
在国际上首次研制出10 000流明级激光数字电影放映机，具有色域宽广、分辨率高、稳定可靠、节能环保等优点，符合DCI国际数字电影规范，通过了欧盟、美国联邦通讯委员会等国际认证，并在北京华星影城、南京和平影城投入商业运营。
全固态激光器医疗设备研发取得重要突破，自主研制的用于治疗血管瘤设备的457nm和532nm全固态激光连续光输出功率分别达到4W和8W。
■ 第九章 前沿技术
五、高性能结构材料技术
高强高模聚乙烯纤维制备及其复合材料技术取得重要突破。开发出可纺性好且性能稳定的适用于冻胶纺丝的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）专用树脂，批量制备了高强高模UHMWPE纤维。
研制出具有完全自主知识产权的新一代高强韧低淬火敏感性铝合金材料，开发了其成套的制备加工技术，工业化试制取得成功，材料的综合性能达到并部分超过国外同类材料水平。
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
第四节
先进制造技术
一、现代制造集成技术
掌握了百万千瓦超超临界火电机组成套自动化控制系统核心技术，形成了包括厂级综合控制、现场总线技术及超超临界机组优化控制策略等自动化成套解决方案，控制系统已被6台百万千瓦机组所采用。
开发出了冶金电炉、乙烯裂解炉、超超临界发电机组、大型磨机、大型造纸机、干法水泥生产过程、锌电解生产过程、炼焦生产过程的智能控制系统硬件和软件，形成了比较完整的智能控制系统解决方案，并进行了示范验证和推广应用，能耗普遍降低1％～2％。
研制出具有自主知识产权的国产可定制PLM系统，建立了SOA架构、模型驱动TiPLM基础平台，并在国内多家发电设备企业得到应用。
二、智能机器人技术
在中国2010年第26次南极科考活动中，极地科考低空飞行机器人“雪雁”搭载了多种科研
143
中国科学技术发展报告2010
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
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载荷，在南极恶劣环境中进行了长时间低空自主飞行实验，对大范围海冰进行了观测，获得了大量有价值的极地海冰图像和数据。
研制的探雷扫雷机器人参加了“国际扫雷培训班”的教学演示，并接受国际“人道主义扫雷”任务，参加了联合国黎巴嫩国际维和保障扫雷行动。
研制出新型低电压柔性生物型驱动器，改变了现有水下仿生机器人系统大多采用电机驱动的方式，并利用该生物型驱动器研制了仿生鳗鱼、双尾鱼、八足螃蟹、仿生水母、球形自适应机器人等多种仿生微型机器人样机，实现了转弯、图9-4 低空飞行机器人“雪雁”
避障、爬行、抓取、上浮下潜、远程控制、自主巡游等功能。
三、极端制造技术
以微机电系统（MEMS）传感器技术为核心，开发了危化品智能储运装备，基本实现了对危
化品介质状态（压力、
温度及危化品泄露等）和储运设备状态（真空度、燃油消耗，运行工况等）的全方位监控。
研制出具有连续光谱分析的全自动微小型生化分析仪，减小了生化分析的体积和成本，获得了医疗器械许可证书，形成了批量生产能力，在社区、农村等基层医院有广阔的市场空间。
四、重大产品和重大设施寿命预测技术
研制出泵车、起重车远程监控及维护应用系统，实现了与企业ERP、PDM等系统的集成，实现了对各地在役设备的24小时在线实时定位跟踪和健康监控，监视装备的作业情况和机器性能变化、预测预警事故的发生、出现故障及时报警等。
研制出了大型透平压缩机组远程在线监测与综合故障诊断平台。该平台具有可靠性高、抗干扰能力强、升级方便、成本低等特性。
完成了中石油远程监测诊断中心平台的研发建设工作，目前远程诊断中心所监测的大型压缩机组数量已经超过300台，是目前全国规模最大的压缩机组远程监测诊断中心。
自主研发的超高建筑安全状态监测和可靠性控制系统，在广州新电视塔工程中应用，确保了亚运会的顺利实施。
第五节
先进能源技术
一、洁净煤技术
◎ 高效洁净发电技术
煤气化整体联合循环技术。正在天津滨海新区建设华能绿色煤电工程250MW级IGCC示范电站，主要设备已进入现场。
1 000MW超超临界燃煤发电技术。截至2010年底中国投运的超超临界机组超过全世界的一半，火电机组的煤耗持续下降。1 000MW机组的主要部件实现了自主设计与生产。
600MW超临界循环流化床锅炉技术。世界首台600MW超临界循环流化床锅炉已开始建设。◎ 煤转化技术
1 960吨水煤浆多喷嘴气化炉投入运行。2010年3月18日，单炉日处理煤1 960吨的多喷嘴对置式水煤浆气化装置，一次投料成功，进入长周期稳定运行状态。数据表明，气化装置碳转化率高于98％，合成气中有效气成分（一氧化碳+氢气）高于80％。
甲醇制烯烃（MTO）。2010年8月8日，神华60万吨/年甲醇制烯烃项目一次投料试车成功，奠定了中国在世界煤基烯烃工业化产业中的领先地位。
直接液化。2010年，内蒙古鄂尔多斯的神华百万吨级煤直接液化示范工程进入到全面运行状态。
二、低碳能源技术
◎ 太阳能光伏发电
2010年12月28日，中国第一个大型光伏特许权示范项目——敦煌20MW光伏发电示范项目实现并网发电，运行良好。
至2010年底，中国占据全球50％以上的晶体硅电池制造产能。新技术和新产品不断涌现。多家企业致力于技术的更新换代，加大了在新兴技术方面的投资。
◎ 风力发电
截至2010年底，中国全年风力发电新增装机达16 GW，累计装机容量达到42 GW，首次超过美国成为风电装机总量世界第一的国家。
2010年7月6日，上海东海大桥100MW海上风电场示范工程34台风电机组全部并网发电，这是中国海上风电发展的里程碑。2010年9月，国内首批两台1.5MW高海拔风力发电机组正式
■ 第九章 前沿技术
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
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中国科学技术发展报告2010
★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
146
下线。
◎ 生物质能源技术
国内规模最大且首个完成CDM交易的农业沼气发电工程，山东民和牧业3MW沼气发电工程已在2010年底通过验收。
年产6万吨生物柴油产业化示范项目在海南东方工业园区内建成投产，该项目将每年减少CO2排放约14万吨，减少CO排放约400吨，减少SO2排放量约60吨，减少可吸入颗粒物排放量约100吨。
三、燃料电池技术
质子交换膜燃料电池（PMFC）关键材料的国产化研究取得重要进展，不仅形成了全氟磺酸树脂的制备技术，而且开发出复合膜批量制备工艺，建立示范性生产设备，综合性能达到了进口产品水平。
固体氧化物燃料电池（SOFC）创制了系列稀土改性阳极材料和多种新概念的阴极，采用自制新材料的电池运行
4 000小时无衰减。开发的平板型SOFC三十单元电池堆由有效面积为10cm×10cm的国产单电池组成，开路电压为30.3V，最大实测功率为985W，电流为44.45A，功率密度为0.33W/cm2。拥有自主知识产权的500W电堆模块面向全世界销售。
图9-5 山东民和牧业3MW沼气发电示范工程
在国内率先将甲醇重整系统与燃料电池系统、天然气重整系统与燃料电池系统分别构建了热电联供系统，甲醇重整系统与燃料电池的热电联供系统联合运行已超过1 000小时，最高输出的电功率约9kW。天然气重整系统与燃料电池系统构建的热电联供系统已稳定运行1 000小时，系统总功率为8～10kW。
■ 第九章 前沿技术
四、核能技术
图9-6 500W的SOFC电堆模块
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中国核能发展遵循热堆、快堆、聚变堆三步走的战略。“十一五”期间，中国核能技术研究取得了一系列重要成果。通过大型压水堆核电站示范工程重大专项，中国正在消化吸收和再创新第三代核电站技术，最终将形成自主品牌的第三代核电站。
2010年7月21日，中国自主设计建造的第一座快中子实验反应堆（CEFR）首次达临界，标志着该工程基本建成。CEFR热功率为65MW，电功率20MW，中国成为世界上少数拥有快堆技术的国家之一。
第六节海洋技术
一、海洋环境监测技术
研制了高频地波雷达、三维摄像声纳、合成孔径声纳、大浮标、Argo浮标、L-ADCP探测仪、多普勒计程仪、多参数水下拖曳等一批关键设备，其中高频地波雷达、大浮标等已成功实现产业化；突破了大深度水声数字通讯、水下导向与定位等核心技术；推行了海洋仪器设备规范化海试，加快了海洋仪器设备研发步伐。
初步建成了海洋环境立体监测福建示范网，并开始在海洋防灾减灾中发挥重要作用。该系统集成了浮标、潜标、海床基、高频地波雷达等多项自主研发的技术成果，研发了风暴潮漫滩预警辅助决策系统、赤潮预警系统及海上突发事件应急辅助决策等信息服务系统，开通了PDA手机服务等系统，实现了与福建省海洋监测信息服务网站的链接。
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二、海洋油气开发技术
2010年10月，中国自行建造的第一座3 000m深水半潜式钻井平台“海洋石油981”建成出坞下水。该平台代表了当今世界海洋石油钻井平台技术的最高水平，具有勘探、钻井、完井与修井作业等多种功能，平台高136m，重量超过3万吨，可在3 000m深水进行作业，钻井深度达1.2万米，设计使用寿命30年。
此外，研制了深水高精度地震勘探等深海油气资源开发系列重大装备，初步形成水深 300～3 000m的深水大中型油气田的自主勘探开发技术能力；突破了渤海油田聚合物驱提高采收率等技术，建立了近海边际油田开发技术体系，研制了钻井中途测试仪、自动垂直钻井等若干项核心技术装备并实现工程化应用。
三、深海探测与作业技术
2010年7月，中国第一台自主设计、自主集成的大深度载人潜水器蛟龙号，成功完成3 000m级海上试验，实现最大下潜深度达到3 759m，最长座底时间72分钟。该系统提升了中国大深度载人潜水器设计、建造和应用技术水平，使中国成为继美、俄、法、日后第五个具备3 000m深度载人深潜和作业能力的国家，是中国海洋高技术发展史上的重要里程碑。
建成了首座现代化、功能完善的海洋深水试验水池，并投入试运行，使中国具备4 000m水深的深海工程模拟试验能力；突破了高精度地震、原位及流体地球化学探测技术等一批天然气水合物勘探开发关键技术，初步形成了适合中国海域特点的天然气水合物综合探测系统，使中国成为国际上少数获得水合物样品的国家之一；开发了深海底中深孔岩芯取样钻机、“北极ARV”新概念水下机器人、深水微生物采样等技术装备。
四、海洋生物资源开发利用技术
一批具有重要价值的海洋生物制品实现产业化。建成了年产千吨海洋生物农药及植物促生长剂生产线、年产120吨壳寡糖原粉制剂生产线，在陕西省选择苹果、酥梨、葡萄和西瓜进行了18.7万亩的应用示范，亩均增产194公斤；突破了海洋碱性蛋白酶、溶菌酶、脂肪酶等产业化制备技术，建立了海洋碱性蛋白酶和酯酶生产线，已获得2个生产证书和3个产品批文，累计销售收入已达3.6亿元；突破了以海藻多糖和膳食纤维作为主要材料制备海藻多糖植物空心胶囊的配方优化、成膜控制等关键技术，并获得了国家SFDA颁发的生产批文，制定2项行业标准。
海洋药物研发取得显著进展。筛选了数百个具有活性的新型化合物，并开展规模化制备、成
药性评价等工作，注射用海参多糖已完成Ⅲ期临床试验，并建成了年产1 000万只的生产线并成功完成三批试生产。
驯化培育了滩涂适用的绿化植物、能源植物、药用植物、饲用植物等10余个耐盐植物新品系，累积推广近万亩，取得显著经济、社会和生态效益。优化了鱼、贝、参等加工工艺和设备，构建和丰富了中国大型海藻、海洋贝类、近海鱼类等多个海洋生物资源库。
■ 第九章 前沿技术
第七节
资源环境技术
一、矿产资源高效勘查与开发利用技术
研制了中国第一套具有自主知识产权的航空磁力全轴梯度勘查系统，各项技术指标达到国际先进水平，可广泛应用于复杂地形条件下铁矿快速勘查；制成机载1024道全数字化航空伽玛能谱仪，主要技术指标达到或部分超过了国际市场上同类产品，该系统是寻找放射性矿床、非放射性多金属矿床、石油天然气和地质填图等方面的重要装备。这两项成果显著提高了中国对地探测的技术水平。
自主研发的YDX-5型岩心钻机具有钻进能力大、工艺适应性强、稳定性好、移动便利、使用维护方便等特点，技术上达到国际先进水平。该钻机在野外试验中，终孔深度达到2 212.80m，创造了新的国内纪录。
研制成功BPSMⅡ型在线粒度分析仪，它能同时测量4个通道的矿浆浓度和粒度，并且每个通道可提供2个粒级信号、1个浓度信号，具有多种可供选择的通讯接口可以与其他自动化系统相连接。该产品显著提高了中国矿产资源勘查装备水平。
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二、复杂油气资源勘探开发技术
中国自主研发的12 000m石油钻机是目前全球最先进的陆地石油钻井装备，它采用国际最先进的全数字交流变频控制技术，作业全部实现智能化控制，具有控制精度高、容错性能好等特点。
研制成功的CGDS-I近钻头地质导向钻井装备，形成了具有多地质参数测量功能的近钻头地质导向钻井系统，相关配套装备与工具已投入现场应用，使中国成为继美、法之后第三个掌握
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该项高端技术的国家。
研发的微电阻率成像测井技术可以提供油气井周围高清晰的地层图像，直观反映井周地质特征，已应用于地层裂缝识别及评价、沉积相和构造分析；成功研发阵列感应测井技术，可通过测量地层电阻率剖面的变化，识别流体后计算含油气饱和度，并完成油气储量和产量评价。
三、环境污染控制与治理新技术
研发了区域空气质量监测的质量保证与质量控制技术（QA/QC），编制了中国第一套区域监测网络QA/QC手册。开发了适用于区域空气质量监测的智能通用接口系统，实现了区域空气质量监测的网络化质控。
创建了区域空气质量指数（RAQI）及其分级评价技术方法，建设了涵盖粤港两地的珠江三角洲区域空气质量监测网，具有监测区域光化学烟雾和大气细颗粒物污染的综合功能。该项成果成功应用于2010年上海世博会和广州亚运会。
开发出具有防腐功能和炉渣自清除回转窑焚烧新技术，形成集废物进料、回转窑焚烧、二恶英及其他污染物控制、燃烧控制及联调技术等一体化的焚烧技术集成体系。该系统有效控制了焚烧炉二恶英排放，排放指标优于欧盟标准0.1ng I-TEQ/Nm3。在危险废弃物焚烧过程诊断和二恶英控制等方面达到国际领先水平。
四、环境监测与风险评价技术
构建了重大环境污染事件应急技术系统、环境风险源识别和监控技术体系，建设了业务化运行的大气和水环境风险场模拟预警平台、构建了饮用水环境风险控制技术体系和风险防范预案和环境污染事件应急监测技术体系，完成了《环境污染事故生态环境影响评估技术导则》。这些成果提供了重大环境污染事件预防和突发性环境污染事故处理的系统方案，并成功应用于上海世博会等重大活动的环境安全保障工作。
研发了大气污染多组分排放通量的自动监测设备、颗粒物污染时空分布立体监测设备和重点污染面源排放的有机废气（VOCs）及温室气体自动监测设备，在技术性能指标上均达到国际先进水平，设备性价比优于国外同类设备。
完成了底泥采样器、高效逆流色谱制备方法与技术、优控污染物自动样品纯化仪、二恶英类污染物样品纯化仪、水体微量优控污染物采集器、烟道气等动力采样仪和大气采样仪等样机的制造，研制的采样与样品制备新设备基本达到国际同等设备的技术水平。
■ 第九章 前沿技术★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
图9-7 二恶英类污染物样品纯化仪
第八节
现代农业技术
一、农业生物技术
绘制完成世界上第一张牡蛎全基因组序列图谱。结合牡蛎各组织转录组和不同发育时期表达谱分析，完成了前期拼接版本注释。基因组的重复序列约占51.12％，注释基因3.2万余个。该项成果是基因组学领域基于短序列的高杂合度基因组拼接和组装技术的重大突破，标志着中国水产养殖进入基因组时代。
绘制了黄瓜基因组的精细图谱，确定了24 274个基因。创建了包含1 800个分子标记的高密度遗传图谱，并将99％基因定位在染色体上。目前已经精细定位了重要农艺性状基因10余个，克隆了与产量相关的性别决定基因、苦味基因和抗黑星病基因。相关成果发表在《Nature Genetics》、《PNAS》等国际著名杂志上。
建立了基于打破和阻断等技术为核心的植物代谢工程技术平台，申请获得了多项发明专利，研制出转基因青蒿生物反应器，青蒿素含量提高1.5倍以上，用于生产抗疟药物青蒿素。转基因青蒿通过环境释放安全评价进入生产试验阶段。
采用分子标记辅助定向选择育种技术、多基因聚合育种技术，培育主要农作物新品种95个，
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获得国家新品种保护权28个。
二、数字农业技术
研制了内置农学模型的便携式作物综合长势信息测定仪等4种产品，可实现作物长势群体指标无损探测；率先系统地研究了农作物个体生命信息无损监测方法，解决了个体生命信息无损失获取的难题；针对土壤温度、湿度、电导率等参数单独测量精度不高、无法快速获取多剖面土壤信息研制了多参数土壤信息采集传感器；通过无线、网络、移动通讯网等方式实现远程智能控制，解决了不同类型生产设施的环境精确调控问题。
三、食品工程与生物技术
建立了猪肉产品绿色供应链，研制了盐酸克仑特罗ELISA检测试剂盒、免疫金标速测卡、电子式食品货架寿命指示装置、爱森屠宰生产线上信息读取设备、猪肉产品质量全程跟踪与可追溯软件系统等系列产品设备，相关产品可应用到政府职能部门和养殖场等单位。
开发了一批食品及农产品中化学农药残留高通量、多残留快速检测技术，研制了便携式一体化检测技术产品，为打造中国食品安全快速检测平台提供了技术产品保障。
四、先进农业设施与装备技术
研制的大型人造板连续平压机，显著提升了木竹加工制造的技术水平，解决了人造板平压压机核心部件的高精度制造、耐温、耐磨、抗压等精密制造问题，实现了对系统关键点的毫秒级监测与控制，并保证关键液压部件高速响应。使用大型人造板连续平压机能极大提高产品质量，降低能耗和木竹材原料的使用量，产品优良率提高40％，生产效率提高25％。
研制了智能控制自走式采棉机、自走式仿形棉花打顶设备。解决了因地表不平、土壤松软、湿滑等原因造成的轮胎打滑、跑偏和行走困难等问题；解决了棉花种植生产中打顶和采摘环节占用劳动量大、关键重大装备依赖进口等问题，降低了种植成本，提高了产量和质量。
五、农业生境控制技术
研发了矿物保水肥及高淀粉保水剂，取得了一批具有自主知识产权的保水剂生产技术。矿物质保水剂产品具有吸液倍率高、保水能力强、抗盐性好、凝胶强度大、生产成本低等特点。开发的营养型抗旱保水剂系列产品具有保水、减蒸、促苗、壮根、改土等多种功效，小麦平均增
产10％以上。多功能保水制剂的年产量已超过2万吨，并在国外市场销售。
突破了单一或复合污染的环境修复技术，农药及持久性有机污染物的微生物高效降解技术、重金属原位钝化和植物－微生物联合控制修复技术、水产养殖环境污染的高效生物净化技术。
第九节
现代交通技术
一、汽车前沿技术
◎ 整车开发
■ 第九章 前沿技术★ 2010 CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY DEVELOPMENT REPORT ★
乘用车开发。研制出ESP和EPS等底盘电控系统性能评价和试验测试复验技术，建立了虚拟样机和动态仿真等整车碰撞安全技术，具备CNCAP四星以上的开发能力。
◎ 动力总成
轿车缸内直喷汽油机。研制出发动机结构优化、整机集成与标定、电控系统和OBD诊断等技术，整机节油15％以上，动力性能提高15％，满足国Ⅳ排放标准。
轿车柴油机。研制出DPF产品，整机排放满足国Ⅴ标准，燃油消耗率降低30％。
商用车柴油机。研制出电控高压共轨系统，形成了活塞、活塞环组和缸套组合的优化技术，建立了国Ⅳ催化器产品的性能验证系统和量产工艺。
◎ 共性技术
数据库建设与应用：搭建了整车、发动机、底盘等各总成的Benchmark数据系统，实现了数据系统在车型开发中的应用。开发出典型汽车道路谱统计测量及应用软件，实现了虚拟路面再造和汽车动力学仿真分析等功能。
◎ 节能与新能源汽车技术
“十一五”期间共形成燃料电池汽车、混合动力汽车、纯电动汽车动力系统技术平台13个，已有500多个整车产品列入车辆生产企业及产品公告。形成6～100Ah多个系列的车用镍氢和锂离子动力蓄电池，3款轿车及客车用燃料电池发动机，锂电池功率密度提升到2 500瓦/公斤以上，基本满足整车需要。
全国共有25个城市加入“十城千辆”节能与新能源汽车示范推广工程，50多家企业的184个车型进入《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》，各地示范运行各类电动汽车
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超过1万辆，示范运行里程超过2亿公里，累计载客90亿人次以上。电动汽车关键技术总体水平和应用规模位于国际前列。
围绕以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车以及电池、电机、电控关键零部件技术为
主体的“三纵三横”电动汽车研发布局，组织国内上百家产学研单位进行大规模、有计划、高
强度的电动汽车前沿技术攻关，完成了中国电动汽车产业前期技术的原始创新和集成创新。
攻克了锂离子电池等先进车载能量系统技术、完成了氢－空气加压与中低压燃料电池发动机系统动力系统匹配技术、智能充电技术，整车智能控制和通信交互技术等一批纯电驱动汽车关键技术。建立了具有自主知识产权的以电电混合、平台结构和模块集成为技术特征的纯电动汽车和燃料电池汽车动力系统平台，带动奇瑞、比亚迪、长安、江淮、众泰、北汽、上汽、广汽、安凯等十几家汽车企业研发出多款纯电动汽车产品。
二、智能交通技术
北京奥运公共交通运营管理系统全面应用于北京道路公交系统，形成了应对突发交通事件的主动响应能力。广州市公交智能监控调度系统实现了公交车的卫星定位智能调度。
上海世博智能交通技术综合集成系统实现了枢纽客流集散诱导、道路流量调控、网络能力均衡、紧急事件处置等“点、线、面”智能交通技术的集成，形成了“综合、精确、便捷、实时”的交通信息服务能力，全市路网畅通率达80％以上，快速路网高峰时段平均车速52 km/h以上，枢纽平均换乘时间减少12％。
图9-8 上海世博交通枢纽信息服务系统
三、其他交通技术
◎ 高速列车技术
2007年8月，科技部和铁道部签署了《中国高速列车自主创新联合行动计划》，总体目标是：把我国引进的250公里/小时高速列车通过自主创新提升至380公里/小时。三年多来，围绕高
速列车关键技术研究及装备研制，在以下十大关键技术方面取得了突破：低阻头型、传动制动、运行控制、走行架构、减振降噪、牵引供电、轻量车体、综合舒适、安全智能和运输组织。
◎ CVT
无级变速箱技术
完成了CVT变速箱各项可靠性试验和工装样件认可工作，项目产品已搭载在奇瑞A3/G3等车型上，进入小批量试制生产阶段。
◎ 城市轨道交通的列车运行控制系统
■ 第九章 前沿技术
完成了城市轨道交通基于通信的列车运行控制系统的系统体系结构、技术规范和关键技术的研究，在国内首次采用无线与波导管结合通信方式实现城市轨道交通运行控制的地－车双向、大容量信息传输；首次在国内实验室建立了一套基于通信的城市轨道交通运行控制的综合仿真与测试系统；研制出一套具有自主知识产权和国际先进水平的基于通信的列车运行控制系统。
◎ 中低速磁悬浮交通技术及工程化应用
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自主研发攻克了中低速磁悬浮交通的系统技术，建设了1.547公里中低速磁浮交通唐山工程化试验示范线（含道岔），研制出一列两辆编组的实用型中低速磁浮列车，实现列车最高试验时速105公里，可顺利通过70‰坡度和100米半径曲线，列车运行平稳，已在试验线上安全运行5万公里。
第十节
地球观测与导航技术
一、地球观测技术
◎ 卫星遥感系统
研制的高精度敏捷小卫星平台，与高空间分辨率遥感器结合，可实现多模式、多条带高空间分辨率成像，显著提高了高空间分辨率遥感数据获取效率和卫星遥感快速反应能力；研制成功世界第一台全尺度静止轨道毫米波大气温度探测仪，技术指标达到国际先进水平，能够实现对大气温度廓线的多通道垂直探测和云层内部信息获取，对台风、暴雨等灾害性天气现象连续观测及气候变化研究具有重要应用价值；研制的静止轨道CCD相机在国内首次实现高时间分辨率和较高空间分辨率的结合，相机地面像元分辨率为数十米，时间分辨率数十秒，仅需3小时即可完成全国范围的遥感成像。
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◎ 航空遥感系统
研制成功合成孔径雷达（SAR
）、高光谱相机和CCD相机等多部高性能航空遥感器以及与其相匹配的高效、精准、快速的遥感数据处理与分析系统，建立了多套可业务化运行的高、中、低空轻小型有人/无人航空遥感系统；中国研制的第一部能够满足1∶1万比例尺测图精度要求的高效能航空SAR已投入运行，成果直接服务于中国“西部测图”工程；高精度轻小型航空遥感系统可满足1∶500比例尺测图精度要求，可广泛应用于大比例尺测绘、重大自然灾害管理和数字城市建设等。
图9-9 高效能航空SAR遥感应用系统获得的DEM
◎ 遥感数据处理与应用
搭建了国内首个具有可伸缩性、可扩展性和可定制性的通用多源遥感数据处理公共平台和分布式数据处理服务系统，初步形成了由3个数据处理服务中心和2个应用示范系统构成的遥感数据处理与应用业务运行构架；建立的国家级统计遥感数据共享服务系统在第六次全国人口普查工作中发挥了重要作用；通过对南极地区地表、冰川、海冰等变化监测，成功绘制了全球首张1∶10万比例尺全南极洲土地覆盖图，准确再现了南极地表覆盖分布情况。
图9-10 世界首张南极土地覆盖图
二、卫星导航技术
◎ 航空导航校验认证平台
自主研制的基于卫星导航（GNSS）的航空导航校验认证平台，已应用于中国民航飞行校验中心的校验业务，使中国跻身于世界少数有能力研制同类平台国家行列。
◎ 广域实时精密定位系统
广域实时精密定位系统完成在北斗试验系统安装测试，运行稳定性和定位精度进一步提高。通过增加广东、江苏省CORS基准站的观测数据，将这些区域的单频GNSS接收机定位精度提高到0.5米。
◎
多模多频导航系统射频接收芯片
研制出0.18μm-CMOS多模多频导航系统射频接收芯片，该芯片不仅支持GPS系统，还支持中国的第二代北斗导航系统和欧洲的伽利略卫星导航系统。
◎ 电子地图
基于动态对等结构的开放式导航电子地图服务网络技术，初步建成了可覆盖全国31个省（自治区、直辖市）、1 840个城市、2 847个区县，导航道路总里程达到224万公里的全国导航电子地图服务示范系统，该系统提供全局统一的无缝电子地图服务，并可实现基于位置的实时获取与更新。
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三、地理信息系统技术
◎ BeyonDB
地理空间数据库管理系统
研发的BeyonDB地理空间数据库管理系统，突破了规模可伸缩空间数据模型、高安全级空间数据管理、矢栅一体化处理引擎、空间查询优化、大用户量并发控制等核心技术，已在国家级测绘部门得到成功应用，有效增强了业务系统的自主性和安全性，实现了从操作系统到数据库再到GIS前端的全国产化地理空间数据管理模式。
◎ 网格地理信息系统软件的行业重大应用
研发的高性能网络地理信息系统软件平台（Map GIS Grid）突破了网格环境下海量空间数据存储、空间目录索引、空间事务管理等核心技术，构建了中国地质调查信息网格，并应用于地调行业信息服务与资源潜力评价方面；建立了苏州数字城市网格空间信息应用平台，实现了由网格平台和应用系统构成的数字城市建设的新模式。
◎ 三维
GIS应用于城市规划管理业务
研发的三维GIS平台软件（GeoScope）面向地上地下与室内外三维立体环境，为大规模三维空间数据整合、管理、分析、可视化和综合应用提供完整的解决方案，并在武汉建立了城市规划管理业务运行系统。
