本文是一篇工程硕士毕业论文，工程硕士专业学位是一种适合我国国情的学位类型和人才培养规格。从发展的势头看，工程硕士教育充满着活力。在当今贯彻科教兴国、可持续发展和人才强国三大战略，全面建设小康社会的时期，学位与研究生教育如何发挥更好的作用，值得我们认真地研究和规划。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇工程硕士毕业论文，供大家参考。
工程硕士毕业论文范例篇一
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
随着科学技术的进步，无线移动通信技术已经与人们的生活密切相关，各式各样的无线通信设备已经深入到人们的日常生活中。现在的社会是一个信息化社会，无线移动通信技术作为一种信息传递的有效手段已经被广泛应用于我们的社会生活中。无线移动通信技术的发展推动了世界经济的发展，提高了人们的生活水平。随着无线移动通信技术的迅速发展，全球移动用户的总数量在 2012 年已经突破 60 亿用户，并且将会在 2016年发展到 70 亿用户。无线移动通信技术自诞生到现在，在几十年的发展历程中，经历了从第一代模拟移动通信技术发展到支持低速率数据业务的第二代数字移动通信技术，然后发展到支持移动多媒体通信业务的第三代移动通信技术，并且为了能够支持更高的数据传输速率的多媒体业务，现在关于第四代移动通信技术的研究已经悄然兴起，目前国际电信联盟的有关组织和世界各大通信公司都已经开始了关于第四代移动通信技术的研究计划。未来的移动通信技术需要能够支持高数据传输速率的移动多媒体通信业务。无线移动通信技术的发展趋势是开发更高的频段、有效地利用频谱资源、数字化。随着移动多媒体通信技术的迅速发展，对无线传输的数据速率要求越来越高，但是，可用于移动通信的频谱资源是十分稀缺的，并且，无线通信终端设备的电池使用寿命也是移动通信发展的瓶颈。为了解决上述问题，这里提出了在蜂窝通信网络中引入 D2D 通信技术（Device-to-Device，终端直通技术）[1]，本文的第三章将会详细地描述 D2D 通信系统的性能特点及关键技术。
1.2 D2D 通信技术的研究现状
移动通信技术的迅速发展，除了来自市场经济的驱动之外，还应该有相应的技术力量来支持，以满足人们日益增长的无线通信需求。但是随着社会的发展，通信用户终端的数量急剧增多，并且，移动通信对于数据的传输速率要求越来越高。通信系统的容量和可以使用的频谱资源已经成为阻碍移动通信技术发展的主要因素，需要通过引入新的通信技术来提高通信系统的资源利用率和扩大通信系统的容量。为了提高通信系统的资源利用率，人们提出把蜂窝通信网络与WLAN网络和Ad hoc网络相互结合的想法。目前，蜂窝通信网络与 WLAN 技术相互融合的技术比较成熟，已经广泛的应用于现实生活中。蜂窝通信网络与 Ad hoc 网络的相互融合也受到了广泛的关注，已经有很多关于 Ad hoc 网络与蜂窝通信网络相互融合的研究，是个研究的热点。但是只有工作在许可频段，才能够提供干扰可控、稳定的工作环境。由于最近几年提出的 D2D 通信技术工作在许可频段，因此，D2D 通信技术得到了广泛的关注。D2D通信技术是指相距很近的用户终端可以直接进行数据的通信，他们传输的数据信息不需要经过基站的转发。在蜂窝通信网络中引入 D2D 通信技术可以减少基站的负载，增加系统的容量[2]。并且，D2D 通信技术可以共用小区内其他蜂窝通信用户的无线资源，从而可以提高蜂窝通信系统的无线资源利用率[3]。但是，基站通过控制链路控制 D2D 通信用户所使用的无线资源和发射功率。由于 D2D 通信用户之间的距离很近，他们可以利用较小的发射功率来获得较高的数据传输速率[4]。在蜂窝通信网络中引入 D2D 通信技术，可以提高数据传输速率[5]、减少传输功率[6]、提高通信网络容量[7]、扩大小区的覆盖范围[8]。蜂窝通信网络可以给 D2D 通信用户提供加密密钥，因此，可以不用手工的用户配对或者输入密钥来建立保密的直接通信连接[9]。
由于 D2D 通信技术工作的距离很近，因此，D2D 通信用户可以利用较小的发射功率来进行高速率的数据通信，因此，用户终端设备的能量效率可以得到有效地提高[10]。在蜂窝通信系统中引入 D2D 通信技术也会给通信系统带来新的问题，比如，通信系统内的无线资源分配将会变得更加复杂：系统既可以给 D2D 通信用户分配专用的无线资源，也可以让 D2D 通信用户重用通信系统内其他蜂窝通信用户的无线资源[11]。当 D2D 通信重用通信系统内其他蜂窝通信用户的无线资源时，D2D 通信与蜂窝通信之间会产生干扰，如果干扰不被有效控制的话，将会严重影响系统的性能[12]。为了提高通信系统的性能，基于干扰感知的无线资源分配机制被提出[13]。蜂窝通信系统可以通过控制 D2D 通信的最大发射功率来限制 D2D 通信对于蜂窝通信的干扰[14-15]。基于通信距离的无线资源共享机制可以降低来自蜂窝通信对于 D2D 通信产生的干扰[16]。并且，可以通过利用分段频率重用技术（Fractional Frequency Reuse，FFR）来降低 D2D 通信与蜂窝通信之间的相互干扰[17]。
第二章LTE系统及关键技术
随着移动通信技术的发展，全球微波互联接入技术（World interoperability MicrowaveAccess，WiMAX）也得到了迅速的发展。在 2004 年，第三代合作伙伴计划（3rdGenerationPartnership Project ， 3GPP ） 组 织 提 出了 通 用 移 动 通信 系 统 （ Universal MobileTelecommunication System，UMTS）的长期演进技术（Long Term Evolution，LTE）。3GPP组织提出 LTE 技术的目的是为了与 WiMAX 技术进行竞争，同时改善通信系统的性能。
2.1 LTE 系统的基本结构与性能要求
2.1.1 LTE 系统的基本结构
3GPP 组织启动 LTE 技术的直接原因好像是为了与 WiMAX 技术竞争，但是其主要原因是移动通信技术与宽带无线接入技术（Broadband Wireless Access，BWA）之间的相互融合。宽带无线接入技术是对传统的宽带有线接入技术进行的改进，它的发展过程是：从固定的无线局域网（IEEE 802.11x）发展到固定的无线城域网（IEEE 802.16d）,然后再向无线广域网（IEEE 802.11e）发展。宽带无线接入技术具有较高的无线接入数据速率，并且它的发展方向是从固定技术发展到游牧技术，最终发展到可以实现广域网络的移动性。这个发展过程主要体现了宽带无线接入技术移动化的趋势。然而无线移动通信技术则与之不同，因为移动通信技术的主要优势在于移动性和漫游性，并且随着移动通信技术的继续发展，它的主要发展方向是高速化和宽带化。所以 3GPP 组织和 3GPP2组织分别提出了向高速分组接入技术（High Speed Packet Access，HSPA）和高速分组数据技术（High Rate Packet Data，HRPD）演进，即在能够保持蜂窝移动通信能力的同时，进一步提高移动通信网络的接入能力，提高数据的传输速率。这也主要体现了移动通信向宽带化发展的趋势[21]。
第三章 D2D 通信系统........ 16
3.1 D2D 通信系统简介..... 16
3.2 D2D 通信的会话建立过程........ 18
3.3 D2D 通信的关键技术...... 20
3.3.1 干扰控制技术....... 20
3.3.2 功率控制技术....... 23
3.4 本章小结...... 24
第四章 D2D 通信工作模式与模式选择的研究 ........ 25
4.1 D2D 通信的无线资源管理........ 25
4.2 D2D 通信工作模式的研究........ 27
4.2.1 单蜂窝用户时的 D2D 通信工作模式的研究........ 27
4.2.2 多蜂窝用户时的 D2D 通信工作模式的研究........ 31
4.3 基于系统容量最大化的 D2D 通信工作....... 34
4.4 仿真结果和分析.... 36
4.4.1 仿真参数设置....... 36
4.4.2 仿真结果分析....... 37
4.5 本章小结...... 43
第五章 基于中继的 D2D 通信工作模式的研究 ....... 44
5.1 中继技术介绍........ 44
5.1.1 中继的系统模型........ 44
5.1.2 中继的分类...... 45
5.1.3 中继的选择方法........ 46
5.2 基于中继的 D2D 通信系统...... 48
5.3 基于中继的 D2D 通信系统的工作.... 49
5.4 仿真结果和分析.... 54
5.5 本章小结...... 56
结论
随着移动通信技术的发展，人们对于数据传输速率的要求越来越高，但是，可用于移动通信技术的频谱资源是十分有限的，并不能满足数据传输速率的要求。为了更加充分地利用现有系统的频谱资源和提高通信系统的数据传输速率，D2D 通信技术被提出。本文对 D2D 通信技术进行了详细地介绍，重点研究了 D2D 通信系统的工作模式与模式选择，并且研究了引入中继技术的 D2D 通信系统。论文的主要研究内容如下：
第一， 首先介绍了本文的研究背景与意义，分析了 D2D 通信技术的研究现状，指出了在蜂窝通信系统中引入 D2D 通信技术的必然性。
第二，论文介绍了 LTE 系统及关键技术，分析了 LTE 系统的基本结构及性能要求，并介绍了 LTE 系统采用的关键技术，包括 LTE 系统中的物理层所采用的物理帧结构、OFDM 技术、MIMO 技术，分析了上下行通信链路所采用的多址技术。
第三，论文分析了 D2D 通信系统，并且描述了 D2D 通信系统的数据传输模型和D2D 通信的性能特点。然后，介绍了 D2D 通信的会话建立过程。详细地研究了 D2D 通信系统采用的关键技术，包括：干扰控制技术以及功率控制技术。
第四，论文重点研究了 D2D 通信系统的工作模式与模式选择。基于系统给 D2D 通信分配的无线资源情况，D2D 通信可以工作在专用模式、共用模式、蜂窝模式。然后，论文分别研究了单蜂窝用户时的 D2D 通信模式和多蜂窝用户时的 D2D 通信模式的系统容量性能，并且，提出了基于系统容量最大化的 D2D 通信模式选择算法。最后，通过MATLAB 仿真软件验证了基于系统容量最大化的 D2D 通信模式选择算法的有效性。
第五，论文研究了引入 DF 中继技术的 D2D 通信通信系统的通信模式，分别研究了基于中继技术的不同 D2D 通信模式的系统容量性能。并且，通过 MATLAB 仿真软件分析和比较了引入中继技术的 D2D 通信系统与传统的 D2D 通信系统的容量性能。
参考文献
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工程硕士毕业论文范例篇二
1绪论
1.1研宄背景与意义
随着节能减排的提出，整个ICT产业开始转向绿色节能型的产业转化。作为ICT产业链的一个重要组成部分，蜂窝网络的能量消耗占据了整个ICT产业能耗的巨头。这主要是由于典型的蜂窝网络基本上都是基于满足峰值期用户容量需求的原则而设计。然而，蜂窝网络用户峰值时刻很少出现，由于用户的行为模式具有白天-夜晚潮汝现象以及区域性的差异性，蜂窝网络的负载流量呈现出明显的时空差异性特征。蜂窝网络的最大化容量的设计准则与实际的网络负载流量的时空差异性特征不相符合，从而造成整个网络能量的极大浪费。如果能够让蜂窝网络根据网络流量的变化动态调整各个基站的工作状态，将大大的减少网络能量的浪费，提高网络能量的利用效率。而这其中最关键的部分就是对整个网络的负载流量的精确分析和预测，它是基站合理调节自身工作状态的前提条件和依据。而目前网络流量的预测，主要是基于理论的数学模型，通过提炼历史流量数据的总体趋势特征，建立数学模型，用该模型下的数据分布特征近似模拟未来流量的变化情况。这些都是利用目前网络的数据做出的理论模型提炼，体现着用户群体性行为以及流量变化的趋势特征，对于理论研宄具有重要意义。但是基于数学模型的研宄方法在具体流量值的估计上大多是近似求解，对于求解某一特定时刻的实际流量数据的精确度不高，并且对于实际应用场景中出现的突发性流量爆发式增长无法进行预测，因此对于如何精确预测实际的流量值，还需要进一步的研宄。以往的研宄己经证明网络流量的特征性主要与用户在时域上和空域上的分布特性及行为相关。由于用户的行为具有周期平稳性，因此，实际的蜂窝网络流量数据具有相当大的结构性特征以及冗余信息。文献[2?指出，流量数据的冗余性说明了实际的流量数据具有稀疏性特征。同时，用户在空间和时间上的周期平稳性还造成了流量数据具有的空间、时间结构化特性，如果能够挖掘出流量数据的结构化特征，将能够增加流量预测的精度。
对于稀疏信号的处理，传统的方法是通过采样、压缩、传送、恢复等过程，在采样过程中，必须采用那奎斯特采样频率对信号进行采集，才能够保证不失真地恢复信号，当遇到具有高频分量的信号时，会带来两方面的瓶颈，一方面是那奎斯特釆样频率过高而导致硬件上难以实现，另一方面是过高的采样速率会带来大量的数据，需要大量的存储空间和带宽进行传输。因此，文献指出传统的采样压缩方法带来了大量的资源浪费。而在压缩过程中，我们要提取出稀疏信号中的关键信息，将采样过程中的海量数据中相当大一部分进行丢弃处理，这是一种极大的资源浪费。为了突破这一瓶颈，Donoho、Candes以及Tao等人于2004年首先提出压缩感知的理论该理论是一套完备的对稀疏信号进行采样、压缩、恢复的理论。它将信号的釆样及压缩过程完美地结合在一起，突破了必须采用那奎斯特采样频率对信号进行采样才能够不失真地恢复信号的信号采集瓶颈，只需要以较低的观测次数对信号的在稀疏基上的非线性投影进行观测，获得占据空间远低于原始数据的观测值，最后在终端，结合观测矩阵从少量的观测值中重构出原始稀疏信号即可。在压缩理论的基础上，Yonina C提出了结构化的压缩感知理论该理论指出，在压缩感知中，我们不仅要利用信号稀疏的先验信息，同时要利用信号本身包含的结构特征，设计符合结构化特征的观测矩阵，同时利用结构化恢复算法对信号进行更为精确的重构。目前，分布式压缩感、联合稀疏模型、基于模型的压缩感知都属于这一范畴。这些研宄推动了压缩感知理论与实际应用场景的融合，加速了压缩感知理论的发展与演进。
目前压缩感知己经被广泛地应用到各个领域中，包括图像处理、频谱感知、信道估计、无线传感器网络数据釆集、学习理论和模式识别等等。而压缩感知在无线通信领域中的应用也被看好，主要由于以下几个方面。首先，目前网络的规模日益扩大，网络中的节点不断增多，而每个节点上也承载了越来越多的数据信息，这些都造成了网络中数据的爆发式增长，而压缩感知对于处理海量数据有着独特的优势，它不但可以为数据采集提供较低的观测速率，并且可以通过传输远远低于原始信号数据量级的观测数据与观测矩阵，在计算能力与续航能力更强的终端对信号进行恢复得到精确的原始信号值，这个过程节省了大量的带宽资源与存储空间资源，能够大大提高无线通信网络的能量效率。其次，结构化压缩感知的提出给我们在压缩感知算法改进上带来了新的思路，即信号的先验信息是宝贵的，通过不断挖掘信号中所蕴含的先验信息，无论是稀疏性、结构特征还是其他特征，我们可以不断地改进压缩感知理论，使其更加能够以更少的观测次数更精确地恢复信号，同时也使其与实际场景的结合越来越紧密，推动压缩感知的应用。根据以上对蜂窝网络流量的研宄以及对结构化压缩感知的研宄可知，两者的结合势在必行。将结构化压缩感知进行优化改进，使其能够充分利用流量数据具有的稀疏特性以及在空间、时间上变化的结构特征，对未来的流量值进行准确的预测。这不仅是对压缩感知方法的一大改进，同时也是对蜂窝网络流量预测方法的新突破。
2压縮感知理论及其在无线通信中的应用研究
2.1压缩感知理论
在传统的信号处理过程中，需要先对信号进行采样，按照香农/那奎斯特采样定理的要求，当信号的采样速率大于或等于信号带宽的两倍以上时，才能对信号进行无损恢复，因此当信号包含有高频率分量时，对采样的速率具有很高的要求。对于采样得到的数字信号，在传输之前，需要再进行压缩，即通过不同的编码方式压缩信号所占用的储存空间，这需要对信号中一些关键的信息进行重新编码保存，而对非关键信息进行一定程度的丢弃，这个过程与采样的过程恰好是背道而驰的，采样是希望能够尽量完整地保全信号所携带的信息量以完整恢复信号，而压缩的过程是简化信号所携带的信息量，使之能够占用较少的储存空间。从中可以看出此种先采样后压缩的方法存在着缺陷：首先，采样频率至少要高于信号带宽的两倍，而随着人们对信息量的增加，携带信息的信号带宽日益增大，高频率采样方法也越来越困难；其次，高频率采样导致了海量数据，数据的储存和传输具有一定的资源浪费；最后，在压缩过程中，又要丢弃一部分采样值较小或者不重要的数据，高频率的采样获得的海量数据又被丢弃，存在着极大的资源浪费。鉴于上述问题，压缩感知理论（Compressed Sensing, CS)应运而生，它将信号的采样压缩过程结合在一起，以远低于那奎斯特采样率的速率进行数据观测，得到较少的观测值，最后在目的端对信号进行精确重构。
3结构化压缩感知在块状稀疏信号......... 30
3.1块状禾布疏丰旲型构造......... 31
3.2基于块状稀疏信号的压缩感知中观测矩阵的设计......... 32
3.3基于块状稀疏信号的压缩感知中恢复算法的设计......... 36
3.4基于块状稀疏信号的压缩感知恢复......... 41
3.4.1仿真模型的构建及性能参数的选择......... 41
3.4.2仿真结果对比分析......... 41
3.5本章小结......... 46
4基于空时压缩感知的蜂窝网络......... 48
4.1蜂窝网络流量矩阵模型构造......... 49
4.2基于空时压缩感知的蜂窝网络流量......... 51
4.2.1基于奇异值分解最小秩近似矩阵......... 52
4.2.2基于最小秩近似矩阵求解......... 53
4.2.3基于蜂窝网络基站流量空间计............55
4.3基于空时压缩感知的蜂窝网络流量......... 62
4.3.1流量预测性能指标......... 62
4.3.2仿真环境及仿真参数的设置......... 62
4.3.3仿真结果分析......... 63
4.4本章小结......... 66
5总结与展望......... 68
结论
随着节能减排的提出，整个ICT产业开始转向绿色节能型的产业转化。作为ICT产业链的一个重要组成部分，蜂窝网络的能量消耗占据了整个ICT产业能耗的巨头。这主要是由基于满足峰值期用户容量需求的蜂窝网络基站设计原则与实际网络流量的时空变化特征不相符合，造成了基站大部分时间都处于空载阶段，从而造成了整个网络能量的巨大浪费。因此，如果我们能够对整个网络的流量进行预测，从而提前设计好基站的幵关算法动态地调节通信网络中的资源配置，就可以大大提高能量效率，打造真正智能、绿色的通信网络。压缩感知是2004年开始兴起的一种处理具有稀疏特性的海量数据的方法，它能够挖掘出信号包含的稀疏特性，通过对信号采样、压缩过程的结合，以远低于那奎斯特采样率的频率对信号进行采样压缩，并在终端设计高效的恢复算法精确地重构原始信号。海量的流量数据由于用户行为的周期平稳性，包含了大量冗余信息，这种冗余结构也就等同于信号的稀疏性，因此可以用压缩感知的理论来处理实际的流量数据，以对未来的流量数据进行精确的预测，为实现智能绿色的通信网络提供依据。针对以上问题，本论文研宄的主要贡献如下：
1.介绍了压缩感知理论的基本原理，以及压缩感知在无线通信网络中的应用热点。压缩感知的最大优势是其突破了香农采样定理中提出的那奎斯特采样率的瓶颈，使得我们可以以较低的观测速率去采集压缩信号，同时对信号进行准确恢复。我们对信号的稀疏化模型构建、观测矩阵设计的约束等距性原则、恢复算法的高效性进行了深入研宄。并对其在无线通信网络中的应用进行了梳理，重点介绍了几个应用热点，方便以后的初学者入手。
2.介绍了结构化压缩感知在块状稀疏信号中的应用。结构化压缩感知的核心思想是挖掘信号或者环境中的结构信息，为信号压缩和恢复提供更多的先验信息，以更少的观测值获得更高的恢复精度。块状稀疏信号是无线通信场景中最基础的一种结构化信号模型，多观测稀疏向量信号、成簇稀疏信号都可以转化成为块状稀疏信号进行求解，因此研究块状稀疏信号对拓展压缩感知在实际通信场景中的应用具有重大意义。论文主要改进了块状稀疏信号的定义、基于块状稀疏信号的观测矩阵的设计、观测矩阵所中衡量矩阵性能的块间相关系数的下限研究、基于块状稀疏信号的恢复算法设计等。仿真证明，基于块状稀疏信号的压缩感知能够以较少的观测次数达到较高的恢复精度。
3.将结构化的思想和块状稀疏的思想应用到基于矩阵信号的压缩感知中，结合奇异值分解方法的逆推，提出了基于空间、时间约束矩阵的矩阵式压缩感知方法，同时结合蜂窝网络流量变化的周期平稳性，将空时压缩感知应用于蜂窝网络流量的预测，仿真实验表明，基于空时压缩感知的蜂窝网络流量预测深刻挖掘了流量矩阵中包含的时间、空间的结构化信息，因此，能够获得更高的精确度。
本论文针对结构化压缩感知理论进行了研宄，提出了其在块状稀疏信号中的关键技术的改进。这只是抛砖引玉，对于压缩感知基本理论的变形以及不断在具体场景中优化是接下来需要考虑的工作。核心的思想是尽可能多地在对信号进行压缩之前，挖掘其中所包含的结构化特征，增加关于信号的先验信息，以更合理地设计观测矩阵、信号恢复算法，以提出更加高效的压缩感知算法。
参考文献
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工程硕士毕业论文范例篇三
1绪论
1.1研究背景与意义
现代战争条件下，各国越来越重视弹道导弹的研制。至上世纪末，就有34个国家和地区装备了弹道导弹，仅我国临边就有10多个国家和地区拥有或者即将有用中程以上的弹道导弹，这严重威胁了我国的国家安全⑴。严峻的现实要求我们必须加强对导弹防御系统的研究。导弹防御体系是融合了传感器、指挥、控制、通信及栏截等系统的复杂体系。跟踪制导雷达则是其中的重要组成部分，它对来袭目标探测、跟踪、识别，对栏截导弹进行全程控制以达到摧毁来袭目标的目的。制导雷达性能的优劣很大程度上决定了导弹防御系统的成败。制导雷达将检测到的敌方目标的实时信息以实时通信的方式与自身发射用于摧毁敌方目标的导弹进行信息交换，通过指令控制，达到摧毁目标的目的。制导雷达工作步骤主要有以下三步：（1)根据回波信号获得敌方目标距离、速度、方位角、俯仰角信息（2)通过与自身发射的导弹实时通信获取导弹的实时信息（3)通过相关指令控制导弹飞行轨迹，最终摧毁敌方目标。现代战争是一场高技术的电子战，通信己经成为其重要的组成部分。传统通信系统面临着复杂的电磁干扰环境和多样的电子对抗技术的巨大挑战。为了解决这一问题，扩频通信技术应运而生。所谓扩频通信即扩展频谱通信。扩频通信技术在发端采用扩频码调制，使信号所占的频带宽度远大于所传信息必须的带宽，在收端采用相同的扩频码进行相关解调来解扩以恢复所传信息数据[4]。扩频技术具有以下特点[5]:
(1) 抗干扰能力强
将扩频通信系统的频谱展宽，同时调高处理增益，系统的抗干扰性能也会大大提升。扩频系统针对无论是单（多）频载波信号的干扰，还是伪随机调制信号的干扰，再或者是脉冲正弦信号的干扰，能通过提高输出信噪比从而抑制干扰。扩频技术在对抗敌方人为干扰方面有着突出的效果。由于信号的频带被展宽若干倍，那么就需要干扰的频带更宽。当总功率一定时，可以发现其干扰强度明显降低。另外，接收端的检测采用的是扩频序列自相关方式。那么，鉴于扩频码的自相关特性，只要检测不出正确的序列顺序，干扰就能被很好的抑制。扩频通信最突出的优点即抗干扰性能强。
(2) 保密性好
由于信号的频带被扩展了若干倍，那么信号的功率谱密度就会很低。所以，釆用含有扩频技术的系统，当信道噪声和热噪声影响时，可在很低的信号功率谱密度上通信。信号被噪声所掩饰，检测到信号的概率将会大大降低。所以，扩频信号具低截获特性，可以实现通信隐蔽。具有很好的保密性能是扩频通信技术另一大优点。
(3) 可进行多址通信
扩频通信系统中采用伪随机序列进行扩频。在实际的通信系统中，码分多址通信技术就是将不同的伪随机码分配给不同的用户作为地址码。
(4) 抗多径干扰
无线电通信的短波、超短波、微波和光波受到大量各种类型的多径干扰的影响。在扩频通信中，可以通过排除干扰或者变害为利的方式解决这个问题。利用扩频序列的相关特性，在接收端可以从多径信号中提出和分离出最强的有用信号。随着电子对抗技术的发展，扩频技术由于突出的强干扰能力与保密特性被广泛的釆纳运用。近年来，电子对抗、侦察和突防技术飞速发展，军事对抗中制导雷达系统的作用也越来越大。为了提高制导雷达系统的作战能力，现在对制导雷达要求能够在大的作战空域内同时制导多枚导弹、栏截多个目标，并且还对具备高保密性和干扰抑制性能等方面的能力有了更高的要求。制导雷达通信信号处理系统中，通信信号的发送、接收与信息的正确恢复问题至关重要。本课题就是对制导雷达系统中的通信信号处理在FPGA上的设计与实现问题进行研究。
2通信系统设计
2.1引言
制导控制台从发射栏截导弹开始就必须立刻控制天线的方向，从而实现对栏截导弹的搜索与跟踪。制导雷达一旦搜索到栏截导弹，通信信号处理模块立即提取来自栏截导弹的方位速度等信息，依照获取的信息不断地调整制导雷达天线的角度，同时发送询问脉冲给栏截导弹，对栏截导弹应答脉冲进行处理获取相应信息，根据这些信息继续跟踪栏截导弹。正确的通信流程设计是实现制导雷达与栏截导弹间信息交换的关键。制导雷达对接收到的来自栏截导弹的信号进行解调和脉压提取码元信息，然后将信息传给后续数据处理。制导雷达对引导导弹方向指令信息进行编码（二进制编码）、加数据同步头、扩频处理和2DPSK调制等一系列处理后，最后通过前端射频装置将其发射出去。导弹上的设备在发射信号时也进行类似的处理。本设计受限于实验条件，其中射频发射部分改为光纤传输。因此，合理的设计制导雷达与栏截导弹间的通信流程是系统设计的重点。
2.2制导雷达系统结构
制导雷达的系统结构图如图2.1所示。制导雷达通过对敌方目标的回波信号和来自栏截导弹的通信信号进行处理获取他们的方位和运动信息，然后通过预先设定的处理方式生成制导指令。制导指令通过地面指令发射机发送，由栏截导弹的弹上装置接收。控制台通过发送的控制信号控制栏截导弹的飞行航迹。雷达与栏截导弹间的应答过程是制导雷达整个通信流程设计的关键。应答系统接收来自地面遥控发射机发送过来的导弹地址码，通过与预设的导弹地址码进行比对，从而实现导弹识别的目的。地面制导雷达接收机接收到来自栏截导弹的应答信号以后，处理出导弹的距离以及角偏差等信息，将相关信息通过计算机编码形成相应的指令码，经遥控发射机来发送微波指令码，导弹接收机接收到指令码，对指令码进行译码和数模转换处理，从而生成俯仰、偏航指令值，最后传送到稳定控制系统中，完成制导任务。制导雷达与栏截导弹间通过两条通信线路进行信息传递，分别为上行通信线路和下行通信线路。
3信号釆集板与处理板的设计........ 14
3.1引言....... 14
3.2信号采集板....... 14
3.2.1功能描述....... 14
3.2.2系统时钟设计....... 15
3.2.3 XC2VP4-FG256 FPGA....... 15
3.2.4 ADC 设计....... 16
3.2.5光纤通信设计....... 17
3.3信号处理板....... 18
3.4木章小结....... 21
4系统软件设计与实现....... 22
4.1引言....... 22
4.2 VHDL语言与ISE软件....... 22
4.2.1 VHDL 语言....... 22
4.2.2 ISE 软件....... 2
4.3系统整体的软件设计....... 24
4.4信号发送与接收部分....... 24
4.5信号采集与光纤传输部分....... 34
4.6本章小结.......42
5系统调试.......43
5.1 引言.......3
5.2 Matlab仿真实验....... 43
5.3 FPGA调试结果....... 45
5.4本章小结....... 51
结论
本文主要研究了基于制导雷达的通信信号处理在基于FPGA的硬件平台上的实现。本文首先讲述了制导雷达整体框架，给出了制导雷达与拦截导弹间的收发流程。然后，运用ISE13.2软件，利用VHDL语言对通信流程中的发送端，信号采集端，接收处理端分别进行软件设计。最后，在FPGA硬件平台上对信号处理模块的实现进行验证，并且给出了硬件调试的结果。本文主要对以下几个方面进行研究讨论：
(1)描述了整体通信系统的设计。设计了制导雷达与拦截导弹间的整体框架，给出了雷达与导弹间的流程图及收发时序图，最后阐述了扩频技术和通信系统中的同步问题。
(2)对信号处理板及信号采集板进行阐述，重点描述了系统设计中涉及到的芯片及器件的结构框图与原理图。
(3)对信号处理和信号采集与传输这两部分进行软件设计。完成了信号的收发模块，信号采集以及光纤传输模块的软件设计，并且对各个模块进行了功能仿真，给出了相应的仿真图。
(4)在基Virtex-5 FPGA的信号处理板上对信号处理模块（即信号发送和信号接收处理模块）进行调试，并对调试结果、Modelsim的前仿结果及Matlab仿真结果进行对比。对比结果表明该信号处理模块能实现预定功能。因为时间关系，本文只是验证了信号采集及传输部分和信号处理部分的功能，并没有将这两个部分进行联调。在接下来的设计中需要对其进行联通。
由于捕获采用的是匹配滤波方式，这个方式对硬件要求高，从而造成FPGA资源的利用率高，且本文考虑的是实验室中的理想状况，所以在实际工程中还需要解决以下问题：匹配滤波方式可以由基于伪码相位FFT算法代替，这将大大降低资源的利用率或者将滤波器各级和系数相乘的过程改成寄存器输出保存或者取反的过程，这样节省了大量乘法器资源，同样可以大大的降低资源利用率。
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工程硕士毕业论文范例篇四
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
在智能电网中，数字化变电站是智能电网的中枢，是输电和配电的集结点，数字化变电站是实现智能电网的基础。在数字化变电站中，一次设备智能化，二次设备网络化，信息通信标准化[13]。基于标准化的通信规约 IEC 61850，数字化变电站内智能电子设备间能够实现信息的共享和互操作。数字化变电站内智能电子设备基于功能分为三层：变电站层、间隔层和过程层，各层间设备通信通过总线来实现。过程层与间隔层间通信通过过程总线，间隔层与变电站层间通信通过站层总线[14]。过程总线上传输的信息都是实时性和可靠性要求非常高的采样值报文和 GOOSE 报文，其直接决定着间隔层保护测控智能设备能否正确工作及过程层的智能开关能否可靠正确动作，进而决定了整个变电站乃至整个电网能否安全稳定运行[15]。站层总线上传输的是对实时性要求不高的 MMS 报文，但其对可靠性要求高，其直接决定着间隔层保护测控智能设备能否正确被后台控制和正确完整保存设备的运行信息，供以后查询调用[16]。可见总线通信对于整个智能电网的实现是至关重要的。
1.2 IEC 61850 标准的应用与研究现状
1995 年，随着变电站自动化技术的迅速发展，国际电工委员会第 57 技术委员会 IECTC57 认识到有必要在全球范围内制定一个更通用、全面的标准，能够覆盖整个变电站的通信网络和系统，实现“One World, One Technology, One Standard”的梦想。为此，TC57 成立了三个工作组 10，11，12（WG10/11/12），来负责 IEC 61850 标准的制定[17]。工作组成员分别来自欧洲、北美和亚洲 10 多个国家，他们有电力调度、继电保护、电厂、操作运行及电力企业的技术背景，其中还有参加过欧洲IEC 61870和北美UCA(UtilityCommunication Architecture)一些标准的制定工作[18]。1998 年，IEC TC57、EPRI(Electric Power Research Institute)与电气和电子工程师协会 IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)决定共同合作，以 EPRI 制定的公共通讯体系UCA2.0作为IEC 61850标准的基础，由IEC TC57负责制定IEC 61850标准，EPRI 有关专家将积极参与标准的制定工作，将来 IEC 61850 标准将作为世界上唯一的变电站自动化实施标准[19]。
IEC61850 标准是从 2002 年 1 月才陆续发布的，不过 ABB 和 SIEMENS 等公司在此之前就进行了一系列成功的互操作实验，并推出了符合此标准的产品。针对基于IEC61850 的过程总线通信，比较典型的互操作实验有三个：ABB，SIEMENS 和OMECRON 在美国 UCA 用户协会进行的跳闸命令的网络传输测试实验；2002 年 1 月在美国由 ABB 和 SIEMENS 参加的采样值网络传输测试；2002 年 9 月，ABB，SIEMENS和 OMECRON 在美国 Utility Initiative 会议进行采样值和跳闸命令经同一网络传输测试。这三个互操作实验验证了采样值和跳闸命令经过程总线传输的可行性[20]。国内多个院校、科研机构以及生产厂商都在关注 IEC 61850 标准体系，研究探索实现 IEC 61850 标准的方法。在国外对 IEC 61850 标准进行深入研究的同时，国内的研究机构和设备厂商也在密切关注着 IEC 61850 标准的发展，并投入资金与技术开展相关的项目的研究工作。目前为止，在国家电网调度中心的组织下，从 2005 年 5 月到 2006 年12 月，国内生产厂家及国外厂家共进行了 6 次 IEC 61850 的互操作试验，取得了很大成果，对推动国内电力调度自动化系统主要生产厂家开展 IEC 61850 研究和提高系统开发水平起到了巨大的推动作用。经过 6 次试验的锻炼，国内主要厂商对 IEC 61850 标准的研究和开发取得重大进展，国内各厂家开发生产的设备己实现了 IEC 61850 标准中规定的基本模型、服务和功能，与国内外主要厂家的设备顺利完成了互联互通，表明国内大多数厂家的研究水平与国外厂家已处于同一水平，为国内企业研发和生产具有自主知识产权的产品和系统奠定了基础[21]。总体上来说，目前对于 IEC 61850 的研究大多集中在标准的实施和新旧标准的兼容上，然而对于系统的从信息建模、配置文件编写、信息模型映射、服务器端平台设计到最后通信测试没有进行深入研究分析，也缺乏足够的经验，而这些研究和分析工作对于标准的正确推广实施却是非常必要的。
第二章 基于IEC 61850的保护测控智能终端抽象建模方法
2.1 IEC 61850 标准信息模型
公用电力事业自动化系统由不同制造商的智能电子设备 IED（Intelligent ElectmnicDevice）组成。按照功能划分，各 IED 位于不同的实际间隔中。各 IED 间通过信息共享来达到互操作以实现整个电力事业自动化系统的信息化、网络化和智能化。IEC 61850标准基于面向对象的建模思想，定义了层层嵌套的结构化信息模型，具体如图 2-1 所示[22]。如图 2-1 所示的 IEC 61850 结构化信息模型中，服务器代表了 IED 的外部(通信)可视行为，即可以从外部对 IED 进行信息交互的对象的容器。一台 IED 至少包含一个服务器，在工程应用中一般把需要进行 MMS 通信、GOOSE 通信和采样值通信的各逻辑设备规划在不同的服务器中。服务器很好的封装了数据和服务，并给出了可供外部访问和操作的接口。
逻辑设备是服务器内的虚拟设备，是对实际一组功能的抽象，汇集相关的逻辑节点和服务，为访问和引用数据提供便利。逻辑设备实质上是一台 IED 数据信息的分类子域。逻辑节点在 IEC 61850 标准中被定义为数据建模的核心，是 IEC 61850 标准中数据通信的最小单元。一个逻辑节点代表服务器的一项基本功能或 IED 中的一组设备信息，可以与其他逻辑节点进行信息交互，并执行特定的操作。与一次设备相关的逻辑节点并不是一次设备本身，而是它的智能部分或者是它在二次系统中的映射。IEC 61850-7-4标准定义了 143 个逻辑节点，覆盖了变电站内的各种类型的保护、测控和其他自动化功能，每个逻辑节点包含多个数据。数据实际上就是 IED 内或 IED 间进行信息交互时通过网络报文传输的信息实体，每个数据由一系列能具体表示这个数据的数据属性组成，包括表示数据的品质、类型和数据产生的时标等。在实际实现中，逻辑设备、逻辑节点、数据、数据属性每一个都有自己的对象名（实例名），在它们所属的同一容器的相应类中的有唯一名。另外，这四者之中的每一个都有 ObjectReference（路径名），它是每个容器中所有对象名的串联，四个对象名每一行可串起来，以此来达到每个对象在服务器内是唯一的。
第三章 保护测控智能终端配置文件...........30-43
3.1 变电站配置描述语言.......... 30-31
3.2 SCL 文件类型及相互关系与应用 ..........31-32
3.3 保护测控智能终端 ICD 文.......... 32-38
3.3.1 Header 段.......... 33
3.3.2 IED 段 ..........3-36
3.3.3 DataTypeTemplates 段.......... 36-38
3.4 保护测控智能终端 CID 文件..........38-43
第四章 保护测控智能终端的过程总线通信及测试.......... 43-67
4.1 IEC 61850 标准的过程总线通信原理.......... 43-44
4.2 保护测控智能终端的采样值通信软件模块设计.......... 44-53
4.3 保护测控智能终端的 GOOSE 通信软.......... 53-61
4.4 保护测控智能终端过程总线通信测试..........61-66
4.5 本章小结 ..........6-67
第五章 保护测控智能终端的站层总线通信.......... 67-84
5.1 IEC 61850 标准的站层总线通信原理.......... 67
5.2 保护测控智能终端的站层总线通信需求分析.......... 67-70
5.3 保护测控智能终端的站层总线.......... 70-75
5.4 保护测控智能终端的站层总线通信测试.......... 75-83
5.5 本章小结.......... 83-84
结论
IEC 61850 标准是当前电力公共事业自动化系统最重要的通信标准。近几年国内大力推行智能电网，主要也是采用 IEC 61850 通信标准。现行保护测控设备基于 IEC 61850来实现通信是整个行业发展的必然趋势。为此，本文针对基于 IEC 61850 的保护测控智能终端建模研究及通信实现展开深入研究，主要结论如下：基于 IEC 61850 标准的结构化信息模型，提出了针对智能电子设备的通用建模方法，并以自主研发的保护测控智能终端 DPMC-230 为实例，对该智能终端进行功能分析，以功能分析结果为依据进行通用建模。然后，分别针对 DPMC-230 智能终端的服务器、逻辑设备、逻辑节点、数据与数据属性五个层次，逐步构建智能终端的结构化抽象信息模型。在保护智能终抽象建模方法的基础上，遵循变电站配置描述语言的文档结构和语法要求，提出了 SCL 文件的构建方法；以前述保护测控智能终端 DPMC-230 的抽象模型为基础，依托本文搭建的变电站通信实验平台，采用 Kalkitech SCLManager 配置工具，创建保护测控智能终端 DPMC-230 的 ICD 文件与 CID 文件，为保护测控智能终端的 IEC61850 通信实现奠定了基础。
基于 IEC 61850 标准的过程总线通信原理，利用保护测控智能终端的 CID 文件，建立符合 IEC61850 标准的采样值传输模型与 GOOSE 传输模型，在保护测控智能终端DPMC-230 上实现采样值通信与 GOOSE 通信。通过搭建的变电站通信实验平台，利用网络监控软件 Wireshark 对保护测控智能终端 DPMC-230 的过程总线通信进行测试，结果说明保护测控智能终端的采样值通信与 GOOSE 通信符合 IEC61850 标准。基于 IEC 61850 标准的站层总线通信原理，利用保护测控智能终端的 CID 文件，建立符合 IEC 61850 标准的 MMS 通信模型，全面分析站层总线通信需求，在保护测控智能终端 DPMC-230 上实现站层总线通信。通过搭建的变电站通信实验平台，对保护测控智能终端 DPMC-230 的站层总线通信进行测试，结果说明保护测控智能终端的站层总线通信符合 IEC 61850 标准。
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工程硕士毕业论文范例篇五
1绪论
1.1 研究背景
现代经济中，科技成果的首次商业应用的步伐越来越快，技术创新对经济增长的贡献率显著增大[1]，而这种技术创新优势又往往体现为技术专利优势。技术专利作为国家与企业主体的重要知识产权形式，其交易已成为国家与企业主体实现自身目标的一个重要途径。在专利资产交易过程当中如何对专利价值进行有效评估，便成为一个十分重要的理论和实践课题。电子及通信设备制造业作为知识、技术、人才、资金均十分密集的产业，对国民经济的其它产业发展具有很强的辐射性和带动性，能够通过提高资源配置效率，改造传统产业，带动整个国民经济高效率运转，且近年来我国电子及通信设备制造业技术专利资产交易活动日益频繁。本文正是在此背景下，拟对我国电子及通信设备制造业技术专利价值评估进行研究，旨在为该产业技术专利资产交易提供必要的理论基础，推动专利资产定价理论的完善和发展，促进专利交易活动的有序、有效进行，有效配置该产业的技术专利资源，促进国家和区域的自主创新。
1.1.1 相关概念的界定
本文将主要从专利交易中专利投资者的角度，，来探索研究电子及通信设备制造业技术专利的价值评估。本节首先对涉及的电亍及通信设备制造业技术专利价值评估的主要概念：专利、专利价值及专利资产交易，高技术产业，电子及通信设备制造业等进行界定。
1专利、专利价值及专利资产交易
(1) 专利
专利是专利权的简称，是指将一项发明创造向国家审批机关提出专利申请，经依法审査合格后授予专利申请人在规定的时间内对该项发明创造享有的专有权[2]。大多数国家，专利保护的对象主要是发明，专利与发明几乎是同义词[31。我国的专利包括发明、实用新型和外观设计三种。专利权的内容是指对于专利技术的依法支配，包括自行实施、许可实施以及转让专利权和抛弃专利权的处分行为[4]。专利权具有财产性、排他性和一定有期限性。
(2) 专利价值
① 专利价值的来源专利之所以能称之为专利资产，是因为专利价值的存在。"每一种资产都有价值，成功地投资和管理这些资产的关键在于理解什么是价值和价值的源泉"[5]。专利的价值来源于专利法赋予专利权人对专利的独占性，这使得专利权人拥有该项专利的垄断权，可通过生产专利产品的垄断地位获得超额利润。② 专利价值的分类按照专利给专利权人带来现金流的可视化程度，专利价值可分为显性价值和隐形价值[6]。前者包括为价值增加类和成本节约类；后者包括震慑功能带来的价值、保护核心技术和未来发展的平台或者基础。
(3) 专利资产交易
① 专利资产交易的内涵专利资产交易，是指有关专利权（如专利申请权、所有权、使用权、产品销售权等）在不同主体之间的转移[7]。从专利权转移的数量来看，专利权的转移可以是全部专利权的转移，也可以是部分专利权的转移；从专利权转移的对价的角度来看，可以是免费的专利权转移（如各种形式的公开专利许可等），当然绝大多数是有偿的专利权的转移，而这其中又有绝大多数是专利权买方付费的转移，在特定情况下（如国家为了推广某种基于公共利益的专利技术，如流行疾病防治专利技术），也有可能是卖方付费的专利权转移。② 专利资产交易的特征专利作为知识产权的一种形式，其交易的特征首先具备知识交易的特征。知识交易是知识拥有者通过对知识转移过程进行"排他性"控制而获得激励的过程，交易结果是实现知识转移，它具有以下特征：分形转移，即知识交易完成之后的需求者获得与供给者相同的知识，但供给者并不曾失去原有知识；非重复交易，即同样的购买者不会重复购买同一件知识；消费方再投入，即对同一件知识，不同禀赋的消费者将再投入不同的成本；效用高度不确定和不一致，即在不同的消费者对所购买的知识的评价和对知识的运用等方面存在不确定和不一致；信息不对称引发机会主义；交易价值的时间敏感性；交易多样化和不可逆；交易的管制特征，主要是指作为一种信息流的知识交易，往往受到信息网络的广泛布置和便捷传播等的影响，导致消费者的人生观及其群体行为的变化[8]。
2相关理论概述
针对上一章的基本内容介绍和背景研究的陈述，在本章，将介绍期权定价的相关理论，传统的专利价值评估方法的相关理论，电子及通信设备制造业的关键技术、发展趋势以及该产业技术专利价值的期权特征等理论，为下一章的基于期权定价理论的电子及通信设备制造业技术专利价值评估模型的建立，奠定理论基础。
2.1 期权定价理论阐述
2.1.1 期权
一种标的资产的期权是在未来预订的时期内，按照某一预定的价格，买进该资产（看涨期权，call option)或卖出该资产（看跌期权，put option)的权利[53]。期权是一种典型的风险与收入严格不对称的金融产品，一旦获得期权，只需支付少许费用，就可博得未来极高的收入。从直观上看，一个不可逆的投资机会类似于金融看涨期权。一个典型的金融看涨期权赋予期权投资者在特定的时间期间，按照特定价格获得一定数量金融资产的权利。从实物期权的视角审视某投资行为(假定该投资完全不可逆，项目价值来自于它产生的现金流的净现值，根据投资目的的不同可能存在两种理解：第一，该投资行为可以视为是期权的购买：如果该投资是通过支付沉没成本获得进一步购买具有波动价值资产的权利，可将该投资引起的沉没成本视为期权费用。第二，该投资行为可以视为是期权的执行：如果该投资发生以前巳经存在初始投资，投资者现在的投资可以视为是以预先设定的执行价格购买了一种价值波动的资产，这应该理解为期权的执行[55]。
3 基于期权定价理论的电子及通信设备.............51-67
3.1 基于二项式期权定价模型的电子............. 51-57
3.2 基于Black-Scholes期权定............. 57-62
3.2.1 Black-Scholes模型的假设............. 58
3.2.2 Black-Scholes模型的确定............. 58-60
3.2.3 Black-Scholes模型的Excel实现............. 60-62
3.3 模型参数的分析............. 62-65
3.4 电子及通信设备制造业技术专利期............. 65-67
4 电子及通信设备制造业技术专利收益............. 67-79
4.1 评价指标体系的建立............. 67-73
4.1.1 评价指标体系的设计 .............67-68
4.1.2 评价指标体系的设计............. 68-71
4.1.3 评价指标体系的组成 .............71-73
4.2 专利收益波动率灰色多层次评价模型.............73-76
4.3 专利收益波动率模糊综合评价模型............. 76-79
4.3.1 建立有关的模糊集............. 76-77
4.3.2 建立权重集............. 77
4.3.3 评价矩阵的确............. 77
4.3.4 单因素模糊评判 .............77-78
4.3.5 模糊综合评价.............78-79
5 实证研究 .............79-102
5.1 案例一............. 79-87
5.2 案例二.............87-102
结论
本文运用期权方法与传统评估方法对电子及通信设备制造业技术专利进行定价研究，并利用该产业的实际案例对定价过程进行了分析。基本结论如下：
1电子及通信设备制造业技术专利投资项目具有实物期权特征，其预期收益的不确定性的特点决定了专利产品投资项目的预期现金流的现值会不断的波动，并随着时间的推移而改变。
2传统专利价值评估方法不仅忽略了电子及通信设备制造业技术专利投资收益的不可逆性，也未考虑管理者投资决策灵活性的价值，同时传统评估方法还存在主观性的的缺陷，并且评估参数难以确定。
3实物期权法作为当前众多学者推崇的新评价方法，在评价具有较大不确定性的或具有成长性价值的电子及通信设备制造业技术专利时，在一定程度上能弥补传统评价方法的不足，能更为真实的反映项目的价值，增强评价的科学合理性，作为投资决策的依据更有说服力。
4电子及通信设备制造业技术专利的期权价值会随未来收益波动率的变化而发生较大变化，因此科学合理地评估波动率非常重要。本文综合采用灰色多层次评估模型及模糊综合评价模型对波动率进行了评估，这在以往的研究中还比较少。
5通过对具体电子及通信设备制造业技术专利案例的对比评估，证明了期权的评估方法对解决目前发明专利的定价问题开辟了一条新的方法，可以通过评估的方法避免一些发明专利的损失和投资风险性。
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