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我国是世界上主要的“气候脆弱区”之一，自然灾害频发、分布广、损失大，是世界上自然灾害最为严重的国家之一。20世纪的观测事实已表明，气候变化引起的极端天气气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现频率与强度明显上升，直接危及我国的国民经济发展。因此，我认为，现在应该非常重视防灾减灾的问题。在防灾减灾中应该坚持“预防为主”的基本原则，把灾害的监测预报预警放到十分突出的位置，并高度重视和做好面向全社会，包括社会弱势群体的预警信息发布。 气象灾害是可以有较长预警时效、较高预测预报准确率的一类突发公共事件，加强灾害性天气的短时、临近预报，加强突发气象灾害预警信号制作工作，加强气象预警信息发布工作，是提高防灾减灾水平的重要科技保障。要依靠科技，提高防灾减灾的综合素质。通过加强防灾减灾领域的科学研究与技术开发，采用与推广先进的监测、预测、预警、预防和应急处置技术及设施，并充分发挥专家队伍和专业人员的作用，提高应对自然灾害的科技水平。 政府与社会团体应组织和宣传灾害知识，培训灾害专业人员或志愿者。有关部门通过图书、报刊、音像制品和电子出版物、广播、电视、网络等，广泛宣传预防、避险、自救、互救、减灾等常识，增强公众的忧患意识、社会责任意识和自救、互救能力。 通过开展“防灾减灾进社区、进校园、进企业、进村庄”行动，使最基层的社区居民、广大中小学生、企业员工、广大农村特别是偏远地区的农民、社会弱势群体增强防灾减灾意识，掌握基本的避灾、自救、互救技能，达到减灾目的。防灾减灾需要从娃娃抓起，把灾害、灾害应急知识纳入中小学教学内容。 有关部门应编写自然灾害防御宣传手册与宣传材料，广泛宣传与普及灾害知识、应急管理知识、防灾减灾知识，提高基层群众参与应急管理能力与自救能力。 会公众要充分认识灾害预警信息的重要作用，了解各类预警信息含义，在收到灾害预警信息时，根据不同预警信息、不同的预警级别，采取积极有效的应对。需要建立广泛、畅通的预警信息发布渠道。利用广播、电话、手机短信、街区显示屏和互联网等多种形式发布预警信息，重要预警信息在电视节目中能即时插播和滚动播出。有关部门能确保灾害预警信息在有效时间内到达有效用户手中，使他们有机会采取有效防御措施，达到减少人员伤亡和财产损失的目的。 自然灾害风险指未来若干年内可能达到的灾害程度及其发生的可能性。开展灾害风险调查、分析与评估，了解特定地区、不同灾种的发生规律，了解各种自然灾害的致灾因子对自然、社会、经济和环境所造成的影响，以及影响的短期和长期变化方式，并在此基础上采取行动，降低自然灾害风险，减少自然灾害对社会经济和人们生命财产所造成的损失。自然灾害的风险评估包括灾情监测与识别、确定自然灾害分级和评定标准、建立灾害信息系统和评估模式、灾害风险评价与对策等 
（1）用途广泛。能够全球性全天候地进行海空导航、车辆引行、导弹制导、精密定位、动态观测、测速、测时等。在测绘、环境变化和灾害监测方面适用性广阔，如大地网改建、加密，矿区沉陷和变形监测，无地面控制的摄影测量和遥感，工程施工定位测量。（2）观测速度快、效率高。在野外作业的时间短、强度小，在一个测站上可以同时观测到5～8颗卫星，如采用快速定位软件，双频接收机作静态相位定位只需几分钟的采集数据时间，就可获得（5mm+10-6）D的精度。必要时还可实现自动数据传输和通讯。（3）定位精度高。实践表明，GPS相对定位测量的精度很高，内外符合精度均符合（5mm+10-6）D的标称精度，其中平面位置的精度相当好，高差方面稍逊一些。根据定位测量结果推算出两测站点的间距和方位角，精度也很好。大量试验研究成果表明，短距离（15km以内）相对定位可达厘米级或更高。（4）经济效益高。由于卫星定位不要求站间通视，不必建立费时费力费钱的觇标，完成同类测量的费用要比常规方法节省1/2～2/3。（5）可实施GPS与多种技术的组合或集成。GPS与其他技术的组合或集成将使其作用和功能更为强大，例如GPS与惯性导航系统组合用于运载工具的导航，或提高大地定位的可靠性和精度，GPS与电子地图的组合用于公安、保险等救援系统的车辆监控管理，GPS与CCD摄影机组合用于快速地面测量监视，GPS与DTM（数字地面模型）组合用于矿山或交通工程等的设计、施工管理，RTKGPS与全站仪组合构成全能测量工作站，GPS与多种探测仪器组合，构成多种自动实时的地下、水下和空中监测系统。
家乡遭受的自然灾害实例中国东北地区的主要自然灾害为地震、农业气象灾害和农作物病虫害、森林病虫害和森林火灾。地震是最严重的灾害，1975年2月4日辽宁省海城、营口地区发生的3级强烈地震即为一例。地震发生在人烟稠密、工业发达地区，虽经我国地震工作部门对这次地震作了预报，当地采取了有力的防灾措施．极大地减轻了地震所造成的人身伤亡。但房屋建筑和其他工程却遭受到不同程度的破坏和损失。这次地震所出现的沙土液化区，其面积就达3千平方公里．沙土液化造成河岸滑坡、桥梁破坏、排酒站倾斜以及地下管道弯曲等许多严重灾害。其中下辽河油田与农田的破坏比较突出。 中国东北地区其他自然灾害最突出的是1987年大兴安岭地区所发生的森林火灾．这次火灾所造成的过火面积为101万公顷．森林损失为70万公顷，合林木3000万立方米以上，受灾人数5．6万以上，直接经济损失达5亿元(不含林木损失)。 除上述灾害外，辽宁、吉林及黑龙江等地尚有早涝、夏季冷害、冰霜等气象灾害和恶性杂草的危害。自然灾害及其防治（1）了解自然灾害的基本概念。 自然灾害是指在自然界发生的，对人类生命和财产构成危害的事件。对人类影响较大的自然灾害包括台风、洪水、干旱、地震、火山、滑坡、泥石流等。自然灾害严重影响 生产和生活的正常秩序，威胁人类和的安全。 （2）以某种自然灾害为例，说明其发生的主要原因及危害，并了解对该灾害的监测和防治措施。 以洪灾为例 ①洪灾的形成原因 强降水、冰雪融化、冰凌阻塞河道；滑坡、泥石流阻塞河道；自然或认为原因导致的堤坝溃决；流域的汇水速度和河道的排水速度；人类不确当的经济活动等。 ②．洪灾的危害 直接损失：工业、农业的财产损失；人畜的伤亡；瘟疫和传染病的暴发等 间接损失：水、电力、交通、能源等供应中断；城乡商业活动的停止；生活秩序混乱等 ③洪灾的防治措施 工程措施：兴建水库，退耕还湖，提高对洪水的调蓄能力；修筑堤坝；防止洪水漫溢；疏浚河道，加快排洪速度；开辟分洪区，降低洪水水位等。 非工程措施：增强人们对灾害问题的认识，提高人们防灾减灾的意识；严格控制滥砍乱伐，提高森林覆盖率，减少水土流失等。
软件无线电在小卫星多功能地面站中的应用 摘要：介绍一个SDR Software Defined Radio 多功能地面站发射系统的设计与实现。 关键词：SDR 地面站 数字上变频器 Inverse-SINC预补偿滤波 随着A／D／A器件与DSP处理器的迅速发展，使得软件无线电技术广泛地应用于陆上移动通信、卫星移动通信与全球定位系统等。本文利用软件无线电的思路，针对中科院创新一号低轨移动小卫星多功能地面站设计的具体要求，研制了一套基于软件无线电技术的多信道发射机设备。该地面站发射系统数字基带部分采用全软件化设计，核心部件是可编程的DSP及FPGA，可同时处理三路信号。该设备具有以下三个优点：多模工作；无线通信系统可升级；发射配置动态更改。该设备可根据实际需要灵活配置系统，适用范围大大扩展。 1 系统构成 SDR地面站发射系统如图1所示。该系统的发射速率为2．4kbps窄带、2．4kbps扩频、19．2kbps窄带或它们混合的速率。中频分别为18．45MHz、20MHz、21．85MHz。DAC的采样频率为78．336MHz。发射系统中FPGA实现FIFO、信道编码、扩频、内插滤波、数字上变频、信道合成、DAC预补偿滤波器等功能。这些功能都集成在一片Xilinx VirtexII芯片中。 图1 FPGA发射机功能模块图 2 FPGA部分功能模块 2．1 FIFO模块 FIFO完成数据缓存功能。为了节省不必要的资源，设计了一个长度为32、深度为2的FIFO。即当一个寄存器32位取完时发出中断给DSP，同时读、写寄存器指针变换，DSP响应中断向FIFO写数，此时数据还在不断地读出。这样就实现了用最少的资源实现数据缓存。 2．2 信道编码 在实际信道上传输数字信号时，由于信道传输特性不理想及加性噪声的影响，所收到的数字信号不可避免地会发生错误。采用信道编码可以将误码率降低。本系统主要采用性能较优的卷积编码和差分编码等。 对于窄带信号还有扰码（CCITT V．35）。扰码能改善位定时恢复的质量，还能使信号频谱弥散而保持稳恒，能改善帧同步和自适应时域均衡等子系统的性能。 对于扩频信号还有扩频编码。在直扩系统中，用伪随机序列将传输信息扩展，在接收时又用它将信号压缩，并使干扰信号功率扩散，提高了系统的抗干扰能力。 编码过程在DSP的控制下进行，数据从DSP送出，并标识信道特征，FPGA识别后进入相应的编码通道，这样三路信道可以分时进行编码处理。由于硬件速度快的特点，可视为同时处理。 2．3 信道合成 信道合成模块由内插滤波器、数字上变频、信道复接三部分组成。 2．3．1 内插滤波器 各信道滤波器性能指标如表1所示。 表1 各信道滤波器指标 滤波器性能要求 2kbps窄带收信机在f0±80kHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dB4kbps窄带发信机在f0±10kHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dB4kbps扩展发信机在f0±25MHz外，杂散小于50dBc；谐波（二、三次）小于40dBc 为了以最少的滤波器阶数得到较低的符号间干扰和高阻带衰减，成形滤波器采用一个根升余弦滤波器，滚降系数0．4。其频域表达式为： 式中α为滚降因子，取0．4。 成形滤波器设计采用频率采样技术，这样可以得到阶数较低、性能较好的滤波器。成形滤波器一般采用4倍或8倍的内插系数。先用MATLAB把滤波器阶数和系数确定下来，这样可以用移位加运算代替乘法以节省大量硬件资源。在FPGA实现时，采用DA（Distribute Algorithm）技术。DA技术提出了二十多年，广泛应用于线性时不变信号处理，已被证明不适用于可编程DSP的固定指令系统结构，但是用FPGA实现却是个好的选择——DA电路中没有直接的乘法器，乘法可由查找表得到。 CIC滤波器是一种灵活的无乘法滤波器，适合于硬件实现，并可处理任意大的数据率变换。由此，第二级内插滤波采用CIC滤波器是最佳选择。 在不降低性能的前提下，从节省资源的角度考虑，各信道内插滤波器分为两步实现：第一级FIR成形滤波器，第二级内插滤波器采用五级CIC滤波器。各信道滤波器内插分解为两级，大内插系数滤波器由CIC完成，其结构如图2所示。实验结果表明这样做并不影响性能。 图3 2kbps窄带内插滤波器频率响应 三路信道内插滤波器分别描述如下： （1）2．4kbps窄带信号：编码后信号采样率为4．8kHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过78336／4．8＝16320倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器，第二级采用2040倍五级CIC内插滤波器。 （2）19．2kbps窄带信号：编码后信号采样率为38．4kHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过2040倍内插。第一级采用75阶8倍内插成形FIR滤波器，第二级采用255倍五级CIC内插滤波器。该路信道所有内插滤波器频率响应如图3所示。 （3）2．4kbps扩频信号：编码后信号采样率为1．224MHz，要用78．336MHz进行采样，必须经过64倍内插。第一级采用25阶4倍内插成形FIR滤波器，第二级采用16倍五级CIC内插滤波器。 2．3．2 数字上变频 数字上变频器的主要功能是对输入数据进行各种调制和频率变换，即在数字域内实现调制和混频。笔者设计了三个单路数据DUC。 在BPSK调制模式中，内插滤波器把数据流采样频率升至时钟频率后，通过载波NCO进行混频。DUC设计取22位累加器，SIN／COS的分辨率为12位。其频率输出调谐精度为18．68Hz。NCO简单结构如图4所示。 2．3．3 信道复接 三路信道分别完成数字上变频后经过一个加法器变为一路信号送至DAC，这样只需要一个RF模块就可完成发射功能。如图5给出了发射机信道复接后的频谱。 2．4 Inverse－SINC预补偿滤波器 Inverse－SINC预补偿滤波器用于补偿发射时由DAC采样保持工作导致的频率响应的失真。该偏差在21．85MHz时为－1．142dB。为了达到性能最优化，采用频率采样的方法设计了一个11阶的补偿滤波器，该滤波器频率响应如图6所示。 为了分析发射机的性能，用矢量信号分析仪画出各信道的星座图与眼图。图7所示为窄带19．2kb现实意义。根据“创新一号”小卫星对多功能地面站的研制要求，自行开发了一个软件无线电多信道发射机系统，具有功能强、功耗低、体积小、灵活性大等特点，极大地方便了用户。
