261 遙感技術(shù)

遙感技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起的一種探測技術(shù)，是根據(jù)電磁波的理論，應(yīng)用各種傳感儀器對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo)所輻射和反射的電磁波信息，進(jìn)行收集、處理，并最后成像，從而對(duì)地面各種景物進(jìn)行探測和識(shí)別的一種綜合技術(shù)。目前利用人造衛(wèi)星每隔18天就可送回一套全球的圖像資料。利用遙感技術(shù)，可以高速度、高質(zhì)量地測繪地圖。

遙感技術(shù)是從人造衛(wèi)星、飛機(jī)或其他飛行器上收集地物目標(biāo)的電磁輻射信息，判認(rèn)地球環(huán)境和資源的技術(shù)。它是20世紀(jì)60年代在航空攝影和判讀的基礎(chǔ)上隨航天技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而逐漸形成的綜合性感測技術(shù)。任何物體都有不同的電磁波反射或輻射特征，航空航天遙感就是利用安裝在飛行器上的遙感器感測地物目標(biāo)的電磁輻射特征，并將特征記錄下來，供識(shí)別和判斷。把遙感器放在高空氣球、飛機(jī)等航空器上進(jìn)行遙感，稱為航空遙感。把遙感器裝在航天器上進(jìn)行遙感，稱為航天遙感。完成遙感任務(wù)的整套儀器設(shè)備稱為遙感系統(tǒng)。航空和航天遙感能從不同高度、大范圍、快速和多譜段地進(jìn)行感測，獲取大量信息。航天遙感還能周期性地得到實(shí)時(shí)地物信息。因此航空和航天遙感技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)和軍事的很多方面獲得廣泛的應(yīng)用。例如應(yīng)用于氣象觀測、資源考察、地圖測繪和軍事偵察等。

遙感技術(shù)目前已廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、地質(zhì)、地理、海洋、水文、氣象、測繪、環(huán)境保護(hù)和軍事偵察等許多領(lǐng)域。它呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢：

（1）進(jìn)行地面、航空、航天多層次遙感，建立地球環(huán)境衛(wèi)星觀測網(wǎng)絡(luò)。

（2）傳感器向電磁波譜全波段覆蓋。

（3）圖像信息處理實(shí)現(xiàn)光學(xué)—電子計(jì)算機(jī)混合處理，引入其他技術(shù)理論方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分類和模式識(shí)別。

（4）實(shí)現(xiàn)遙感分析解譯的定量化與精確化。

（5）與GIS和GPS形成一體化的技術(shù)系統(tǒng)。

262 仿真技術(shù)

仿真技術(shù)是一門多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)和專用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。例如，汽車或飛機(jī)的駕駛訓(xùn)練模擬器，就是應(yīng)用仿真技術(shù)的成果。信息處理技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，實(shí)際上已經(jīng)完全改變?yōu)榉抡娴母拍?。將先進(jìn)的仿真技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，由真實(shí)裝備和計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)綜合組成仿真環(huán)境，用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)把新武器系統(tǒng)和分散在不同地點(diǎn)的研制者、用戶聯(lián)系在一起，讓用戶在仿真環(huán)境中提前 “使用”正在研制的武器，讓研制者能提前了解武器的作戰(zhàn)使用，雙方共同研究，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。這樣不僅加快了武器系統(tǒng)的研制進(jìn)度，也縮短了新武器形成戰(zhàn)斗力的時(shí)間。在部隊(duì)訓(xùn)練方面，仿真技術(shù)同樣大有用武之地。美國陸軍到20世紀(jì)80年代末，訓(xùn)練士兵還是采用野戰(zhàn)訓(xùn)練和模擬訓(xùn)練兩種方法。野戰(zhàn)訓(xùn)練的主要問題是燃料、彈藥消耗大，場地困難，組織大規(guī)模演習(xí)費(fèi)時(shí)又費(fèi)力；模擬訓(xùn)練，所用的模擬器可能比它所模擬的真實(shí)裝備還要貴。為了解決部隊(duì)訓(xùn)練問題，美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局于1983年開始實(shí)施模擬器聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃，把分散在各地的訓(xùn)練器用計(jì)算機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，形成分布式交互仿真，實(shí)現(xiàn)異地聯(lián)通與交互操作。仿真技術(shù)是一項(xiàng)國防關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)提高武器系統(tǒng)的研制效率、改善部隊(duì)訓(xùn)練和提高戰(zhàn)斗力將發(fā)揮越來越大的作用，已成為發(fā)達(dá)國家實(shí)現(xiàn)質(zhì)量建軍的一種重要手段。

仿真工具主要指的是仿真硬件和仿真軟件。仿真硬件中最主要的是計(jì)算機(jī)。用于仿真的計(jì)算機(jī)有三種類型：模擬計(jì)算機(jī)、數(shù)字計(jì)算機(jī)和混合計(jì)算機(jī)。數(shù)字計(jì)算機(jī)還可分為通用數(shù)字計(jì)算機(jī)和專用數(shù)字計(jì)算機(jī)。模擬計(jì)算機(jī)主要用于連續(xù)系統(tǒng)的仿真，稱為模擬仿真。在進(jìn)行模擬仿真時(shí)，依據(jù)仿真模型將各運(yùn)算放大器按要求連接起來，并調(diào)整有關(guān)的系數(shù)器。改變運(yùn)算放大器的連接形式和各系數(shù)的調(diào)定值就可修改模型，仿真結(jié)果可連續(xù)輸出。因此，模擬計(jì)算機(jī)的人機(jī)交互性好，適合于實(shí)時(shí)仿真。改變時(shí)間比例尺還可實(shí)現(xiàn)超實(shí)時(shí)的仿真。20世紀(jì)60年代前的數(shù)字計(jì)算機(jī)由于運(yùn)算速度低和人機(jī)交互性差，在仿真應(yīng)用中受到限制?，F(xiàn)代的數(shù)字計(jì)算機(jī)已具有很高的速度，某些專用的數(shù)字計(jì)算機(jī)速度更高，已能滿足大部分系統(tǒng)的實(shí)時(shí)仿真的要求。由于軟件、接口和終端技術(shù)的發(fā)展，人機(jī)交互性也已有很大提高，因此數(shù)字計(jì)算機(jī)已成為現(xiàn)代仿真的主要工具?；旌嫌?jì)算機(jī)把模擬計(jì)算機(jī)和數(shù)字計(jì)算機(jī)聯(lián)合在一起工作，充分發(fā)揮模擬計(jì)算機(jī)的高速度和數(shù)字計(jì)算機(jī)的高精度、邏輯運(yùn)算和存儲(chǔ)能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。但這種系統(tǒng)造價(jià)較高，只宜在一些要求嚴(yán)格的系統(tǒng)仿真中使用。除計(jì)算機(jī)外，仿真硬件還包括一些專用的物理仿真器，如運(yùn)動(dòng)仿真器、目標(biāo)仿真器、負(fù)載仿真器、環(huán)境仿真器等。

仿真軟件包括為仿真服務(wù)的仿真程序、仿真程序包、仿真語言和以數(shù)據(jù)庫為核心的仿真軟件系統(tǒng)。仿真軟件的種類很多，在工程領(lǐng)域，用于系統(tǒng)性能評(píng)估，如機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析、控制力學(xué)分析、結(jié)構(gòu)分析、熱分析、加工仿真等的仿真軟件系統(tǒng) （MSCSoftware）在航空航天等高科技領(lǐng)域已有45年的應(yīng)用歷史。

仿真方法主要是指建立仿真模型和進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的方法，可分為兩大類：連續(xù)系統(tǒng)的仿真方法和離散事件系統(tǒng)的仿真方法。人們有時(shí)將建立數(shù)學(xué)模型的方法也列入仿真方法，這是因?yàn)閷?duì)于連續(xù)系統(tǒng)雖已有一套理論建模和實(shí)驗(yàn)建模的方法，但在進(jìn)行系統(tǒng)仿真時(shí)，常常先用經(jīng)過假設(shè)獲得的近似模型來檢驗(yàn)假設(shè)是否正確，必要時(shí)修改模型，使它更接近于真實(shí)系統(tǒng)。對(duì)于離散事件系統(tǒng)，建立它的數(shù)學(xué)模型就是仿真的一部分。

仿真技術(shù)得以發(fā)展的主要原因，是它所帶來的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。20世紀(jì)50年代和60年代仿真主要應(yīng)用于航空、航天、電力、化工以及其他工業(yè)過程控制等工程技術(shù)領(lǐng)域。在航空工業(yè)方面，采用仿真技術(shù)使大型客機(jī)的設(shè)計(jì)和研制周期縮短20％。利用飛行仿真器在地面訓(xùn)練飛行員，不僅節(jié)省大量燃料和經(jīng)費(fèi)（其經(jīng)費(fèi)僅為空中飛行訓(xùn)練的十分之一），而且不受氣象條件和場地的限制。此外，在飛行仿真器上可以設(shè)置一些在空中訓(xùn)練時(shí)無法設(shè)置的故障，培養(yǎng)飛行員應(yīng)付故障的能力。訓(xùn)練仿真器所特有的安全性也是仿真技術(shù)的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)。在航天工業(yè)方面，采用仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)彈試驗(yàn)可使實(shí)彈試驗(yàn)的次數(shù)減少80％。在電力工業(yè)方面采用仿真系統(tǒng)對(duì)核電站進(jìn)行調(diào)試、維護(hù)和排除故障，一年即可收回建造仿真系統(tǒng)的成本?，F(xiàn)代仿真技術(shù)不僅應(yīng)用于傳統(tǒng)的工程領(lǐng)域，而且日益廣泛地應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等領(lǐng)域，如交通控制、城市規(guī)劃、資源利用、環(huán)境污染防治、生產(chǎn)管理、市場預(yù)測、世界經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測、人口控制等。對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)，很難在真實(shí)的系統(tǒng)上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。因此，利用仿真技術(shù)來研究這些系統(tǒng)就具有更為重要的意義。

【知識(shí)拓展】汽車防盜術(shù)

汽車防盜是RFID較新的應(yīng)用。由于已經(jīng)開發(fā)了足夠小的射頻卡、能夠封裝到汽車鑰匙中的含有特定碼字的射頻卡，而且汽車上裝有讀寫器，所以當(dāng)鑰匙插入到點(diǎn)火器中時(shí)，讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發(fā)送來的特定信號(hào)，汽車的引擎將不會(huì)發(fā)動(dòng)。用這種電子驗(yàn)證的方法，汽車的中央計(jì)算機(jī)能較容易地防止短路點(diǎn)火。目前豐田汽車、福特汽車和Mitsubishi汽車公司、韓國汽車制造商Hyundai等出于防盜目的也將射頻卡應(yīng)用在歐洲和美國出售的汽車中。目前全世界已經(jīng)有大約數(shù)百萬輛汽車裝有該防盜系統(tǒng)。

另一種汽車防盜系統(tǒng)中，司機(jī)自己帶有一射頻卡，其發(fā)射范圍是在司機(jī)座椅45～55厘米以內(nèi)，讀寫器安裝在座椅的背部。當(dāng)讀寫器讀取到有效的ID號(hào)時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出三身嗚叫，然后汽車引擎才能啟動(dòng)。該防盜系統(tǒng)還有另一強(qiáng)大功能：倘若司機(jī)離開汽車時(shí)車門敞開而且引擎也沒有關(guān)閉的話，這時(shí)讀寫器就需要讀取另一有效ID號(hào)，假如司機(jī)將該射頻卡帶離汽車，這樣讀寫器不能讀到有效ID號(hào)，則引擎會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)會(huì)觸發(fā)報(bào)警裝置。同樣，這種射頻卡也可用于家庭和辦公室的防盜。

射頻卡可應(yīng)用于尋找丟失的汽車。在城市的各主要街道路線處埋設(shè)RFID的天線系統(tǒng)，只要車輛帶有射頻卡，則在路過任何天線讀寫器時(shí)，該汽車的ID號(hào)和當(dāng)時(shí)時(shí)間都將會(huì)被自動(dòng)記錄，并被返回到城市交通管理中心的計(jì)算機(jī)中。除了城市街道埋設(shè)天線外，警察還開動(dòng)若干輛帶有讀寫器的流動(dòng)巡邏車，更加方便地監(jiān)測車輛的行蹤。如果車輛被盜，就將很方便快捷地被找回，巴西的圣·保羅市已經(jīng)使用這樣的系統(tǒng)。

思考題：

請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)談一談射頻識(shí)別技術(shù)是如何影響現(xiàn)代物流乃至其他行業(yè)的。