分布式麦克风阵列定位方法研究

第一篇：分布式麦克风阵列定位方法研究

分布式麦克风阵列定位方法研宄

1.2麦克风阵列声源定位的应用

基于麦克风阵列的声源定位技术作为监控或探测手段，对发声目标进行准确、快速 的定位，无论是在军事国防领域，还是在工业上的噪声源检测、故障定位等方面，还是

在音视频会议热点聚焦、人机交互、安全监控等日常应用中，都起着重要作用。

(1)军事国防。基于麦克风阵列的声源定位技术在军事国防领域有着重要应用，目前其被广泛应用于军事目标探测，包括狙击手位置确定、火炮发射位置估计、飞机探

测、枪声定位、水下潜艇探测等等。针对飞机飞行时发动机会产生巨大轰鸣声这一弱点，麦克风阵列声源定位技术可用于发现和跟踪隐身飞机，不仅方法易行可靠，而且设备简

单、造价相比于红外和雷达设备要低廉很多⑴。除此之外，还有学者研究基于分布式麦

克风阵列声源定位的相关技术与数据融合技术，对子弹弹道、武器口径、武器类别等信

息进行估计12】。

图基于麦克风阵列的军事目标探测装置

Fig.1.1 Military targets detection device based on microphone array

^2)工业应用。在工业应用方面，基于麦克风阵列的声源定位技术常用来对机械

设备进行噪声定位，如对电动汽车中电机系统噪声源进行识别I3]、对民用客机着陆过程

中的飞机噪声源进行测量分析⑷等。另一方面，也可对机械设备发射音频信号，利用无

源探测的定位技术对机械故障进行定位，这也是进一步进行故障诊断的前提。

(3)音/视频会议。随着多媒体技术、信号处理技术以及通信技术的飞速发展，人

们召开会议时，无需再拘泥于与会者必须在同一时间同一地点进行面对面交流的形式，而是可以利用计算机、摄像机、麦克风等工具举行远程音/视频会议。将麦克风阵列应用

于这样的多媒体会议，无需给每个与会者都配备麦克风，与会者可以在房间内自由移动，当说话人改变时也无需手动切换声音采集通道，麦克风阵列的声源定位与语音增强技术

大连理工大学硕士学位论文

可以实现对说话人快速、准确地聚焦，并能够有效抑制环境中的噪声。如果是视频会议，在采用麦克风阵列声源定位技术确定说话人的位置后，可控制摄像头将其转向说话人方

向，让远端与会者也能够清楚地看到当前的说话人。

图1.2用于音/视频会议的麦克风阵列产品

Fig.1.2 Products based on microphone array used in audio/video conference

(4)安全监控。在机场、银行、地铁等安全性要求较高的场合，通常需要安装实

时监控设备来保证公共安全，虽然视频监控是最有利手段，但视频监控大多存在监控死

角，且有可能出现光线昏暗、视觉效果不佳的问题。这种情况下，可釆用麦克风阵列对

环境内声音进行监控，麦克风阵列一般不受方位和光线的限制，可以补偿视频监控效果。

例如，环境中出现异响，可采用麦克风阵列估计异响位置，从而确定发生状况的位置，进一步，如果定位信息能够控制摄像机转动，则可迅速聚焦到可疑位置；再如，对于确

定的关注目标，可利用其话说声、脚步声、动作声等对其进行定位与跟踪。

(5)人机交互。随着机器人技术的发展，将会有越来越多的机器人应用到日常生

活中，若想机器人听命于人、服务于人，人机交互是必要环节。语音是一种重要的人机

交互方式，将麦克风阵列应用于机器人，不仅有助于机器人清楚准确地接收到语音命令，而且能够确定发布命令的人的位置，如有需要，可快速移动至其身边。除服务于家庭的

智能家居机器人外，还有用于在复杂或危险环境中执行搜救或勘测等工作的机器人，这

些机器人也可利用麦克风阵列声源定位技术快速找到发声目标[5]。

1.3麦克风阵列声源定位发展历程与研究现状

U)规则麦克风阵列声源定位技术

麦克风阵列信号处理作为阵列信号处理的一个重要分支，继承并发展了阵列信号处

理的理论。对麦克风阵列信号处理的研究始于20世纪八十年代，1985年，Flanagan将

麦克风阵列应用到电话会议和大型会议中，实现了语音增强[6’7];1987年，Silverman将

麦克风阵列引入语音识别系统1992年起，Silverman、Brandstein等陆续将麦克风阵

列应用于声源定位中，实现说话人的定位与跟踪之后，麦克风阵列信号处理成为

大连理工大学硕士学位论文

精度较高，且实时性较好，适合实际应用。但是该方法多适用于单声源定位，多声源情

况下麦克风接收的是混叠在一起的多路信号，无法直接对每路信号分别进行时延估计。

另外，还有一点需要注意的是，如果声源是周期信号，那么阵列中麦克风间的距离需受

信号周期所限，以避免时延估计时产生周期混清现象。

基于空间谱估计的声源定位技术与频谱表示信号在各个频率上的能量分布相

类似，空间谱表示的是信号在空间各个方向上的能量分布。基于子空间分解类算法的声

源定位方法是建立各麦克风接收信号的相关矩阵，对其进行数学分解，划分出互相正交 的信号子空间和噪声子空间，再估计空间谱峰确定波达方向，进而确定声源位置，典型

算法有多重信号分类法（MUSIC)和旋转不变信号参数估计法（ESPRIT)等。子空间

分解类算法计算量较大，但改进方法很多，是阵列信号处理技术中研宄最多、应用最广 的信号源定位技术之一。还有一类是基于子空间拟合类的声源定位方法，代表性算法包

括最大似然算法、加权子空间拟合算法等。子空间拟合类方法的定位效果优良，且在相

干源情况下仍能有效估计声源位置，但是其运算量也很大，难以在硬件平台上实时运行。

基于子空间的声源定位技术可在已知声源个数的条件下，用于多目标源定位，不过由于

其只适用于远场、窄带、平稳随机信号，此类方法并不适合直接用于对语音声源的定位。

除了这三类定位方法外，也有学者提出基于声压幅度比[I8】的声源定位方法，即通过

声压在麦克风处产生的电压输出与声源到麦克风的距离这两者之间存在的关系，推导出

一系列约束条件，再利用这些约束条件计算出声源位置。此声源定位方法算法比较简单，但需准确估计两路信号间的延迟时间，并且需要事先对麦克风增益进行校准。

(2)分布式麦克风阵列声源定位技术

基于分布式麦克风阵列信号处理技术的研宄最早始于2001年Aarabi的开创性工作，他应用空间观测函数和最大似然方法，实现了分布式麦克风阵列的校准，给出了基于时

间延迟的分布式麦克风阵列声源定位方法2005年，Raykar等应用最大似然方法

和非线性最小二乘技术，提出了分布式麦克风阵列的一种校准方法[21]。2006年，McCarthy

和Boland应用房间声音传播模型，实现了分布式麦克风阵列中声源与麦克风距离的估

计方法[22]。2007年，Chen等用对数正态分布来建模噪声和观测误差，然后用基于能量 的优化准则和最大似然方法来估计麦克风和说话人位置[23】。2008年，McCowan等针对

散射噪声场，通过将测量的噪声相干函数与理论模型拟合，来估计麦克风阵列的几何位

置[24】。2009年，Cho等利用分布式麦克风阵列中多个麦克风对儿的累积相关系数实现了

真实环境中多声源定位[251。2010年,Nesta和Omologo采用协作维纳独立分量分析方法、基于分布式麦克风阵列对多个声源进行了定位与分离t26];Valente等考虑各向异性的定

位误差，在基于传统的信号到达时间差方法估计声源位置的基础上，将观测结果融合，-5

分布式麦克风阵列定位方法研究

2课题相关背景知识

2.1分布式麦克风阵列的特点

分布式麦克风阵列也可称作分布式麦克风网络，它既可看作规则麦克风阵列的发

展，也可视为一种特殊的传感器网络。分布式麦克风阵列具有一些规则麦克风阵列所不

具备的特点，而这些特点既是其优势所在，也为基于麦克风阵列的信号处理方法带来了

新的问题。

分布式麦克风阵列没有特定的几何拓扑结构。阵列中各麦克风位置可任意摆放，这

使得阵列建立容易、灵活，并且能够随时变换其结构。然而，正是因为其没有固定且规

则的阵列结构，一些规则麦克风阵列信号处理领域经典的、但对阵列结构有严格要求的

算法便不再适用，如MUSIC算法要求阵列为阵元等间隔排列的均匀线阵。所以对于分

布式麦克风阵列，需选择或幵发对阵列结构要求较低、通用性较强的信号处理算法。

分布式麦克风阵列的尺寸信息是任意的。阵列中麦克风间距可大可小，同样使得阵

列应用更加灵活。但是，如果麦克风间距过大，空间采样定理便可能不再被满足。根据

时域采样定理，只有当信号的采样频率大于或等于信号最高频率两倍的时候，信号频谱

才不会发生混叠。空间釆样定理与此类似，即把两个麦克风当作两个空间釆样点，以麦

克风间距离的倒数为采样率对信号进行空间采样。为避免空间混叠现象，麦克风间距应

小于或等于信号的半波长因此，对于麦克风间距较大情况，若直接对信号进行方位

估计，可能会因为空间混叠导致估计结果出现偏差甚至错误，而且直接对周期或准周期

信号进行时延估计也容易出现周期模糊现象。对于此问题，也需要慎重选择处理方法，对现有方法进行改进或者进行间接估计。

分布式麦克风阵列中各个阵元具有独立处理数据的能力。此特点与传感器网络类

似，如有需要，每个麦克风可以由独自的处理器控制，使得它们能够独立采集、存储和

处理信号数据。各阵元独立处理数据的优势是可以采用分布式信号处理算法将运算分散

在各阵元完成，从而避免在一中心节点处集中处理数据负荷太大。然而，这里需要注意

两个关键问题：一是同步问题，各麦克风可能由独立的时钟控制，需要对时钟校准，解

决时间同步和频率同步问题；二是数据融合问题，需将在各个阵元处处理好的初步结果

通过合适的方法传输到一中心节点处进行融合处理，以得到最终的结果，数据融合需要

迅速处理大量数据，同时避免信息超载。

分布式麦克风阵列定位方法研究

其中，I一与媒质密度、声波速度、球源表面振动速度的幅度、球源表面振动初相位角

等因素有关；k = ’ /1为声波波长；（9 = arctan(l)。= U为距离;■?处的声压振 A Ja'Q r

幅，当r小范围变化dr时，声压的振幅改变为

丨一

dPa = T d''(2.2)r

当r很大时，#为很小的值，且r越大，其值越趋近于零。因此，当/■足够大时，可认 r

为距离附近一定范围内的声压幅度是近似相等的，此时，可将此范围内的声波波阵面

视为平面波。

纖金(1)脉动球源

（2)球面波阵面

图2.1脉动球源与球面波阵面示意图

Fig.2.1 Schematic diagrams of pulsating sphere source and spherical wavefront

(3)分布式麦克风阵列信号处理模型

由于分布式麦克风阵列没有特定的拓扑结构，麦克风分布类似于传感器网络，通常

情况下麦克风间距离较大，声源也可能分布在麦克风之间，如图2.2所示。所以对于这

种情况，可无需考虑声源相对于整个阵列的近场或远场情况，只需直接建立各个麦克风 的接收信号模型。设在自由空间内有单一的固定声源■K?)，则第/个麦克风接收到的声

音信号为

A-,(,)= or,)+ ?,(/)(2.3)-10

分布式麦克风阵列定位方法研宄

分帧操作的实现是通过滑动的有限长度的窗口来截取信号，即原始声音信号为

s{n),使用长度为的窗函数M

= s(n)-M'(n)(2.5)

不同窗函数的选择，包括窗口形状和长度，不仅影响信号在时域的形状，也会影响

其在频域的形状，并且决定了信号短时平均能量的性质[321。通常情况下，对窗函数的总

体要求是频谱主瓣尽量窄，旁瓣峰值尽可能小，使频域的能量主要集中在主瓣内[33]。通

常，窗函数是中心对称的，常用的有矩形窗、三角窗、汉宁窗、海明窗、布莱克曼窗等。

矩形窗是最简单的窗函数，窗长为的矩形窗的时域表达式为 , = lo，其他

（2-6)

频率响应为

= ^(2.7)sin(i)

矩形窗的主瓣很窄，频率分辨率高，但是旁瓣峰值很大且旁瓣衰减速度较慢，导致频谱

泄露严重。为解决此问题，通常可采用由正弦或余弦函数复合而成的、边缘缓慢下降的

窗函数，其中汉宁窗和海明窗就是比较好的选择。由于本文只需计算声音信号短时能量，对其频谱没有较高要求，故釆用矩形窗即可。(2)输入信号活动检测

很多声信号不会处于一直发声的状态。在处理时，需先判断所关注的信号是否存在，即判断当前顿是否为信号帧。如果是信号巾贞，才使用相应算法进行处理。这样既能有效

降低计算量，提高程序执行效率，节省系统资源；又能避免误将噪声当作声音信号进行

处理而出现错误结果，以及避免当前错误结果对后续信号帧处理工作造成的影响。最常

见的信号输入检测方法是短时能量检测法。

能量是信号的一个重要特征，一般情况下，声音信号能量较大，背景噪声的能量较

小，故可以根据短时能量大小判断当前巾贞为信号巾贞还是噪声巾贞。设原始声音信号为，使用长度为的窗函数wO)对其进行加窗，得到加窗后的信号■svO?)，则此信号巾贞的短

时能量为

-12r,)+ n,(,)(2.4)

其中，是第/个麦克风的增益。

2.3预处理

音频信号处理中最基本的两个预处理操作为分帖加窗和输入信号检测。

(1)分倾加窗处理

分中贞处理通常分为两种情况。第一种情况主要是针对短时平稳声音信号，典型的如

语音信号，所采用的算法需要提取信号的某些特征参数，由于此类信号只在较短的时间

间隔内，才是特性不随时间变化的平稳随机信号，所以不能直接对整个信号进行分析，而是截取一段信号作为一顿进行分析计算。同时，为了保证信号的连续性，使巾贞与喊之

间平滑过渡，在分巾贞处理时可进行重叠分巾贞，重叠部分称作械移。典型的应用如语音编

码时提取线性预测系数等。第二种情况主要是针对实际应用，考虑到算法计算复杂度、实时性、硬件平台缓存容量等限制，不宜对较长数据做处理，故每缓存一定时长数据便

处理一次。

分布式麦克风阵歹ll定位方法研究

P,ik)= ]-Y.X,(k,bf(2.11)^ h

其中，5为所取帧数。

对麦克风增益校准即寻找一个合适的因子，使待校准麦克风与参考麦克风间的功率

差的能量最小。以第7_个麦克风作参考，对第/个麦克风进行校准，即需找到一个校准

因子A,(“)满足，(2.12)的、=arg min J Pi”

其中，表示以第7?个麦克风作参考，第/_个麦克风的增益校准因子。对式(2.12)求导，并令导数为零，即

：-21； [p,⑷—{k)]p,⑷丄0(2.13)^P, k-]

整理可得

Z [尸,(幻尸'⑷]

A⑴=上S(2.14)k=

式(2.14)即为所求结果，其也可以看作是一种归一化的互相关系数。进一步，通过分析

校准后的归一化残差功率的幅度，考虑非中心化的相关度对自引入的噪声非常敏感，可

对式(2.14)进行修正，得到最终的校准因子

八41>(幻

(2-15)K k=

^[p,{k)-/J,][pXk)-ju,]

k“ =-^

(2.16)

z[p,(^)-Ar k=-14

分布式麦克风阵列定位方法研宄

3分布式麦克风阵列位置估计

虽然距分布式麦克风阵列信号处理的提出已有十年，但其位置校准问题至今研宄成

果不多。目前已有的麦克风阵列位置校准方法也较分散，典型的方法有两类，第一类是

基于测距（无线信号测距、信号到达时间差测距）和最大似然估计的麦克风位置估计方

法，第二类是基于能量优化和最大似然估计的估计方法。

由于分布式麦克风阵列尺寸可能较大，呈分布式特点，直接采用经典的基于信号到

达时间差方法估计距离可能出现两个问题：一是对于周期或准周期的声音，如语音信号，时延估计可能出现周期模糊；二是为保证距离估计准确，需要较多数据参与时延估计运

算，导致计算量很大。而基于能量的距离估计方法，由于通常只采用信号的短时能量进

行计算，每顿数据都有一定的随机性，较之统计意义上的能量会有所偏差，故难以获得

高精度的估计结果。故本文尝试将传统麦克风阵列位置校准与传感器网络中节点校正方

法结合使用来估计麦克风的位置，先基于能量进行麦克风到校正声源距离的粗估计，之

后采用时延估计方法在粗估计距离附近搜索准确的距离，最后再借鉴传感器网络中节点

校正思路，根据几何关系确定各个麦克风位置。此方法在保证了麦克风位置估计具有较

高精度的同时，又具有较小的计算量。同时，对校正声源进行设计与设置，可以提高麦 克风位置估计的效率。

3.1基于声能衰减模型的测距方法

点声源辖射的是球面波，在理想情况下，不考虑传播路径与环境因素对信号的衰减，则空间中某一接收位置的声音特性与接收点到声源的距离有关，即在距离声源^/处，接

收到的声音信号的能量为

S= ,(3.1)A7Z-d-

其中，So是声源处信号的能量。

文献[35]在阐明点声源声音信号的能量与声源到接收点距离的平方成反比关系的基

础上，建立了声音能量衰减模型。假设自由空间中存在一个声源与多个接收麦克风，这

里仅考虑一个平面区域，声源和第/个麦克风的位置分别为办和m,(x,，>v)，假设声

音在传播过程中不会受到其他麦克风反射等影响，声音信号与背景噪声互不相关，则麦

克风接收到的声音信号的能量为

-16r)]

=?1 ?2E[”S.(,-r,)s{t-r,-r)] +(3r,-r】)v^(,-r)]

E|X'-r,r)]

(3.9)通常，假设背景噪声是均值为零的平稳噪声，且与信号互不相关，不同麦克风处背景噪

声也互不相关，那么式(3.9)等号右边的后三项均为零，即

/?i2(r)= a',Q',E[5(/-r)](3,10)

当r = r|-r2时，■s'O —r,)与??(/_

大连理工大学硕士学位论文

3.3校准声源

根据几何知识，已知一个声源的位置从与麦克风到该声源的距离c/i,，可确定该麦

克风的位置在以成为圆心、c/l,?为半径的圆上；己知两个声源的位置与麦克风到两个声

源的距离可以确定该麦克风的位置在两个圆的交点处，而如果麦克风不在两个圆心的连

线上，两圆相交有两个交点，也难以确定麦克风的真实位置，故需要选择三个己知位置 的声源，用第三个圆与前两个圆相交，排除掉虚假的声源位置。

对于校准声源的选择，为避免麦克风间距离较大，计算信号互相关时产生周期模糊

现象，不能采用频率较高的周期或准周期信号，这里选择白噪声作为校准声源。白噪声 的时域信号中任意两个不同时刻是不相关的，自相关效果很好，所以对于接收到的两路

由同一声源发出的白噪声，仅用最基本的互相关运算就能够得到准确的时延估计结果。

另一方面，文献[37]中将一个声源移动三次，进行三次采集、三次计算才能最终获

得麦克风位置，此种方法操作比较复杂，效率较低。本文将白噪声通过三个不同通带的

带通滤波器，产生三个不同频带的信号，作为三个声源信号，放置于非线性排列的三个

不同位置。使其同时发声，虽然麦克风接收到的是三个声源发出的混合信号，但是通过

相应的带通滤波器，便可以恢复出三个信号，如图3.1所示。用此方法，麦克风做一次

采集就能获得三个声音信号，对三个信号同时进行处理，可一次性估计得麦克风位置，用此方法可以实现麦克风位置的实时校正。

一带通滤波器1 带通滤波器1

白噪声 J带通滤波器2 带通滤波器2 ^^ Z —

带通滤波器3 Z 带通滤波器3

图3.1校准声源示意图

Fig.3.1 Schematic diagram of sound source for microphone position estimation

3.4麦克风位置估计方法

这里提出的分布式麦克风阵列位置估计方法结合了基于声音能量和时延估计的测

距方法，并采用三边质心定位算法最终确定各个麦克的位置。为实现此目的，除设置三

个不同频带的校准声源之外，如本章前两节所述，因无法获得声源原始信号，还需设置

大连理工大学硕士学位论文

兄(0 = 5,(0 + S,(0 = gf^|^4-s,it)(3.2)d，其中，^/,_表示声源与第/个麦克风之间的欧式距离，即

d 丨=^ix.-xy+(y,-yy-(3.3)

>Si(/)是在距声源Im处声音信号的能量，■?,+(?)是在第/个麦克风处的声音信号能量，是

第/个麦克风增益，e,(0为第/个麦克风处背景噪声能量。根据声能衰减模型，将式(3.2)

变形为

<=g,j(3-4)V 兄(0

大连理工大学硕士学位论文

对应频带的信号，基于经背景噪声能量修正后的信号能量比，即式(3.7),来粗估计待定

位麦克风到各个声源的距离。之后计算信号互相关，这里由于已经有了距离粗估计结果，故可直接将距离信息转换为时间信息，在粗距离对应的粗时延附近搜索精细时延，再转

换为距离。以声源1对应的数据为例，计算得麦克风到该声源粗距离为c/ic，则对应的

粗时延为/,。=^/,。/0，在附近么^/,范围内搜索精细距离，将其转换为时间信息为

A/， = Ad, /c，则精细时延的搜索范围为[/1,-4/1。，/^^+么/」。

得到待定位麦克风到三个声源的距离之后，根据其几何关系，通过求解以声源所在

位置为圆心的三个圆的交点，确定麦克风所在位置，即(X-Xj, +(>>-八1)2 =dL

-(X-Xs2)2 +0-_ys2)2 =“

2、（3.14))2 +(3；—八3)2 =

其中，（Xsijsl)、（Xs2,_ys2)和(Xs3,>^s3)分别为三个声源坐标，O^la、4分别为待定位麦

克风到三个声源的距离。只有在理想情况下，三个圆才能相交于一点，如图3.3(a)所示。

而在一般情况下，由于计算误差的存在，此方程组可能无解，无解分为两种情况：一种

情况是三圆不能交于一点，而是相交出一个区域，如图3.3(b)所示；第二种情况是其中

有至少两圆没有交点，如图3.3(c)所示。

(a)理想情况，三圆交于一点（b)三圆相交出一个区域

（C)三圆不相交

图3.3三圆相交示意图

Fig.3.3 Schematic diagram of three circles intersection

对于第一种无解情况，通常做法是选择相距最近的三个交点⑴(X山乂,1)，n2{x,2.yn2

W3O/73，乂73)，组成三角形，求该三角形质心[38]，设质心为„乂?)，贝Ij-21-

大连理工大学硕士学位论文

用于产生声源发声信号的三个带通滤波器均为8阶Butterworth滤波器，通带截止

频率分别为[450Hz, 650Hz]、[950Hz, 1150Hz]和[1450Hz，1650Hz],频响曲线如图 3.5 所

不0

设仿真中信号采样频率16KHZ，顿长为0.2s。设粗距离平滑因子为0.05,在距离

粗估计附近O.lm范围内搜索精细距离，声速为340m/s。

501 1 1 1 1 1 1 1

j ； I ——滤波器1幅频响应I o-_r-十「门叶—[— 滤波器2幅频响应_ / Y： V ：——滤波器3幅频响应-50-T

V ；丨丨丨丨；丨！-3001 1 1 ‘ 1 ‘ 1 1

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 频率(Hz)

图3.5三个带通滤波器的幅频响应

Fig.3.5 Amplitude-frequency responses of the three bandpass filters

仿真过程中测得参考麦克风处信噪比为24.16dB,将后30巾贞定位结果取平均获得麦

克风坐标，则坐标测量值与估计误差如表3.1所示，位置估计结果的分布如图3.4中

号所示。从表3.1可以看出，虽然参考麦克风处信噪比较高，但由于麦克风距离较远，信号衰减，在各个麦克风处接收到信号信噪比大大降低。在麦克风距离较近、接收到信

号强度较大时，仅基于能量确定麦克风位置效果比较好，但是信号强度较小时，性能有

所下降。而通过时延估计方法对能量测得距离进行修正，无论信号强度大小，定位误差

都比较小，性能非常稳定。

图3.6是以坐标为(8, 5)和(9, 2)的麦克风为例给出其定位过程中各巾贞估计结果，横坐

标为巾贞数，子图从上到下分别为横坐标的估计值、纵坐标估计值以及定位误差。由图3.6

可以看出，仅基于能量定位结果始终有波动，而基于能量和时延结合方法定位结果呈收

敛趋势，且收敛速度很快，故采用能量和时延结合方法可以实现迅速、稳定的麦克风位

置确定。

-23 一——？ 9

大连理工大学硕士学位论文

在计算复杂度方面，如果直接计算信号互相关来搜索信号延迟时间，那么在16KHZ

采样率条件下，计算0.2s时长数据的互相关函数需要进行大约1.024X107次乘法运算和

1.023x10'次加法运算；而先计算两路信号的能量进行距离粗估计，再在少量点处(在此

仿真条件下为11个采样点)进行互相关计算，只需要进行大约4.16X104次乘法运算和

4.159X104次加法运算。计算量约降至基于时延估计测距方法的1/500。

通过以上理论分析与仿真结果，对于本文提出的分布式麦克风阵列位置估计方法可

以得到以下几个结论：（1)此方法算法简单，计算量小；（2)对麦克风定位精度较高，定位速度快，性能稳定，且具有一定的抗噪声能力；（3)通过对校准声源的设计，可以 一次性采集并分离出三个声源，可实现麦克风位置的实时校准。

分布式麦克风阵列定位方法研宄

得基于指纹的定位技术近年来在室内定位方面得到广泛地研究与应用[42”^】。不过，此方

法的缺点是前期采集数据工作量较大，并且只是针对特定环境下特定布局的网络区域，如果环境或者接收器位置改变，就得重新建立指纹数据库。指纹定位方法的定位精度取

决于数据库的大小，如想获得较高的定位精度，需要事先对定位区域做非常细致的划分，在较多的采集点处采集数据，建立庞大的数据库。

4.2基于位置指纹的声源定位

本文将基于位置指纹的定位技术引入分布式麦克风阵列，实现声源定位。然而，声

音信号不同于射频信号，分布式麦克风阵列也不同于无线网络，欲进行声源定位，需要 解决下列问题。

(1)指纹参数的选择。对于分布式麦克风阵列，麦克风只能接收到声音信号，所

以只能通过信号计算出需要的参数。与接收信号强度类似，本文选择声音信号的能量作

为特征物理量。但对于声音信号，其短时能量存在起伏。而且，无法获知声源发出声音 的能量，那么仅知道接收到的信号能量，并不能确定其与声源位置的关系，故不能直接

将接收信号的短时能量作为指纹参数。不过，如3.1节所述，理想条件下声音信号能量

与声源到接收点距离的平方成反比关系，所以当声源和麦克风位置固定的时候，无论声

源信号能量如何变化，两两麦克风接收到的信号能量的比值是固定的。而由于分布式阵

列无特定几何结构，故一般情况下，声源处于不同位置时，两两麦克风接收到的信号能

量比也就不同。所以本文采用麦克风接收信号能量比作为指纹参数。

(2)背景噪声的影响。由于背景噪声的存在，各麦克风接收到的带噪信号的能量

比并不等于实际的声音信号能量比。声音信号的短时能量是变化的，而环境中存在的背

景噪声的短时能量不可能刚好与声音信号的短时能量具有相同的变化规律，那么每顿带

噪信号能量比相对于声音信号能量比的偏差各不相同，故也不能直接用带噪信号能量比

做指纹参数。所以，为计算得较为可靠的能量比，需要排除背景噪声的影响。

根据上述考虑，设定位区域为一个平面，区域中有M个麦克风，TV个指纹采集点，则对于第《(? = 1,2,---, AO个指纹采集点，采集到的特征矢量为

风卡X’„，<]'(4.2)

E

大连理工大学硕士学位论文

其中，Z)flm?(>7 = l，2,...,AO对应在第《个釆集点采集到的数据，iV表示区域中采集点的

个数，M表示接收器个数，/?,(m = l,2，„，M)表示第/77个接收器接收到的特征量，x?和

?表示第/7个采集点坐标（这里仅考虑一个平面情况）。将在各个采集点采集到的数据

存储起来，便建立了位置指纹的数据库。通常，为了提高数据库的可靠性，保证定位精

度，需要在一个采集点进行多次采集，保存其平均值，进一步，还可以采用中值滤波、高斯滤波等方法对其进行处理。,、接收器1 ^ 中心处理平台位置指纹数据库

离 ,、接收器2 ■!-1 71i

1S —

！??? 厂’广’„‘卜”，7” r / J> 0接收器A/ „,几、-=>^9合益、漂益配口（'，力 丄

图4.1基于位置指纹的定位过程

Fig.4.1 Schematic diagram of the localization process based on position fingerprint

(2)在线定位阶段。当信号源运动到某一位置时，各个接收器可接收到特征量，将它们传到一个中心处理平台上，可以组成一组特征矢量[//，/^'，„，/；^。将该组矢量

与数据库中的各组数据中特征量部分进行匹配，将满足匹配条件的己存特征矢量所对应 的坐标或坐标的某种组合作为目标源的位置。

基于位置指纹的定位技术在线定位过程具有较小的算法复杂度，适合实时定位。与

直接计算方式的定位方法相比，基于位置指纹的定位技术有一个很大的优势，即由于数

据库建立阶段和定位阶段均在相同条件下进行，故无需考虑信号传输路径、时间延迟等

因素的影响，只需选择合适的算法，将采集的数据与数据库中己有数据进行匹配。这使

分布式麦克风阵列定位方法研究

量比矢量（以下简称观测矢量）与数据库中己存的信号能量比矢量（以下简称己存矢量）

进行对比，从而推得声源的位置。

(1)传统的确定性方法

传统的确定性方法包括最近邻法、K近邻法、K加权近邻法三种。

第二篇：InP纳米线阵列太阳能电池的研究

InP（磷化铟）纳米线阵列太阳能电池

物理1801王永谦 120181190104

大家好，我是物理1801王永谦，今天我要介绍的是InP纳米线阵列太阳能电池，将从以下5个方面展开。

首先是选题背景，与平面器件相比，基于纳米线阵列的光伏器件可以降低成本和材料消耗，但光吸收和载流子收集效率较低。

翻页以往的证据显示证明III-V 族纳米线光伏有3-5%的极限效率。基于纳米线的太阳能电池的效率常常受到光吸收的限制，特别是当纳米线亚波长尺寸时。在射线光学描述中，能够被吸收并转换为光电流的正常入射光的最大比例与活性材料的表面覆盖率成正比。翻页然而，基于波动光学的理论模型预测了直径小于200纳米的纳米线阵列的共振光捕获，这将允许只消耗一小部分材料就能产生光电流。实验研究仅限于具有大直径导线或高表面覆盖率的纳米线阵列。另一个限制是，表面的晶体通常有高密度的缺陷，这些缺陷作为潜在的复合中心，而纳米结构器件具有高的表面-体积比表面复合可以解释迄今为止在纳米线为基础的光伏电池中观察到的相对较低的开路电压。

接下来介绍主要的研究目标，目前正在研究下一代光伏(PV)架构，作为一种降低成本的方法(1)通过使用丰富的材料(2)改善光捕获(3)纳米线(NW)阵列可以大幅降低III-V族太阳能电池的材料消耗和生产成本，部分原因是它们可以在低成本的基片(如硅)上整体生长。

然后是研究方法和思路，我们选择InP，不仅是因为它的带隙为1.34 eV(等效为925 nm波长)，还因为它允许在纳米线生长期间用HCl进行就地蚀刻，以防止径向过度生长造成的短路。我们的太阳能电池中的InP 纳米线是用轴向(p-i-n)掺杂结构生长的，长度约为1.5 mm。我们使用纳米压印技术将金原子排列成阵列。使用不同尺寸和阵列间距的金原子，得到了不同的纳米线直径和阵列间距的样品。为了减少反射，我们使用湿蚀刻去除生长后的金属粒子，并定义了与硅氧化物绝缘层和透明导电氧化物(TCO)的顶部接触(7)。最后，通过光学光刻定义了1毫米× 1毫米的电池和金属接触垫。

下面展示一些图片：首先是金原子纳米线阵列结构和轴向inp结构生长，接下来是1×1毫米的电池和金属接触垫。以及各样品的各项数据表和其中最佳电池的效率图。

对比下来我们发现Inp纳米线阵列样品与其他InP光伏相比，其太阳能电池显示出非常好的性能我们最佳的电池显示转换效率n=13.8%，光电流密度为24.6 MA/cm。

研究的关键点在于电池的性能，主要受纳米线的直径和顶端n部分的长度。翻页，念完接这个。继续念实验上，我们还发现测量的平均光电流密度从14.0 mA/cm2提高到17.4 mA/cm2当将直径从130 nm增加到180 nm时，相同的n段生长时间为3 min。为了达到最高光电流密度（样品A），我们还缩短了n段，如下所述。对于180 nm直径，剩余7%的可用阳光（图2B中的红色区域）原则上可以通过增加纳米线长度来捕获。在这项工作中，我们选择保持长度尽可能恒定，以便研究其他参数。翻页，顶部n段的长度。3D模拟表明，在纳米线顶部附近出现了最强的光生载流子。由于高掺杂，预计顶部n段中的复合损耗较高。我们通过实验改变了n段生长时间（图3B），发现将标称n段长度从180（样品B）nm减少到60（A）nm，平均光电流密度增加了39%。相反，增加到360 nm（样品C）时，平均光电流密度降低34%。这三个样本也如图2B所示，表明n段长度的减少实际上增加了光电流密度更多直径从130纳米增加到180纳米。使用30 nm的n段，光电流降低，可能是因为一些稍短的纳米线没有正确接触。

翻页我们的结果表明，光线光学不适合描述光与这些亚波长结构的相互作用，因为光线光学图像中的最大光电流密度为4.2 mA/cm2（理论极限的12%，34.5 mA/cm2），几乎是我们最佳电池光电流密度的六倍。或者，使用纳米线横截面积对单个纳米线水平面进行假设计算，将得出实际不可能的效率高于100%。因此，在光线光学描述中，在纳米线之间传播的光在实验单元中被有效吸收。翻页为了更准确地研究NW太阳能电池中的光吸收，我们使用了全3D电磁光学模型（20）。通过比较记录电池中纳米线的计算吸收光谱及其测量的外部量子效率（EQE），证实了我们方法的有效性（图2A）。这两个光谱的值和总体趋势一致，尽管计算的吸收率大于整个光谱的测量外部量子效率。这种差异可归因于吸收模型未考虑任何载流子损耗。我们还显示了直径为130 nm的纳米线太阳能电池（样品D）（图2A中的蓝色实线）的测量外部量子效率，并注意到外部量子效率在带隙能量（波长为925 nm）以上缓慢增加。相对较弱的耦合导致长波光子弱吸收到这些小直径纳米线中（21）我们确定了影响太阳能电池性能的两个关键设计参数：纳米线直径和顶部n段的长度。

翻页，接下来是研究。。有以下四个，纳米线阵列太阳能电池13.8%的效率。尽管直径180 nm的InP 纳米线只覆盖了12%的表面，但它们提供了平面InP太阳能电池中获得的83%的光电流密度。此外，尽管我们纳米线光伏电池的表面体积比高约30倍，但其最高开路电压仍超过InP平面电池的记录。通过使用三维(3D)光学建模，我们提供了我们的高性能太阳能电池的起源，以及如何进一步改进的指导方针。翻页最后，我们评估我们设计的技术成熟度。我们在同一样品上制作了七个工作电池，并在单独的生长和加工批次中复现了类似的结果。在测量之前，最好的样品在环境空气中储存2个月，在一段时间内，旧样品的绝对效率退化小于0.5%6个月。这种设计应易于扩展到晶片大小的电池，并适用于类似的光电器件，如光电探测器。

第三篇：分布式光伏扶贫效果研究

分布式光伏扶贫效果研究

摘要：当前，能源问题日益严峻，分布式光伏发电因其具有可持续性、零排放、无污染等特点被广泛使用。与此同时，国家大力实施并推广分布式光伏扶贫政策，但在政策落实过程中，实际扶贫效果还有待提高。通对比考察安徽省先后批地区的光伏扶贫现状和扶贫效果，发现问题并归纳在扶贫中的经验和方法，并从推广小集中发展模式缩小收入差距、及时实现线路改造提高并网效率、充分利用土地资源等方面提出政策建议。

关键词：分布式光伏扶贫扶贫效果实地调研收益土地利用

2014年7月，李克强总理在国务院发展研究中心《分布式光伏发电是扶贫的有效举措》的报告上作出了重要批示，强调了分布式光伏扶贫是实施精准脱贫的重要举措之一。且在2016年底发布的《电力发展“十三五”规划》、《太阳能发电“十三五”规划》以及《可再生能源发展“十三五”规划》中，分布式光伏都被放到了十分重要的位置。安徽省是全国率先实施分布式光伏扶贫政策的省份之一，在省委省政府的高度重视和正确领导下，光伏扶贫取得了一定的成效。文章以安徽省金寨县、岳西县、庐江县为例，对分布式光伏扶贫效果的实际情况进行了调查分析。

一、基本概况

安徽省是全国率先实施分布式光伏扶贫的省份，其光伏扶贫项目在实施规模、资金投入、建设模式、管护机制、工作成效等方面都位居全国前列。截至2016年12月底，全省已建成一批装机总容量为944万千瓦的光伏扶贫电站：其中户级光伏扶贫电站123万户，共计369万千瓦；村级光伏扶贫电站2915个，共计175万千瓦；集中式光伏扶贫电站6个，共计40万千瓦。已并网光伏扶贫电站装机总容量为882万千瓦：其中户级光伏扶贫电站106万户，共计323万千瓦；村级光伏扶贫电站2521个，共计159万千瓦；集中式光伏扶贫电站6个，共计40万千瓦。

金寨县地处大别山腹地，是国家扶贫开发工作重点县、大别山片区扶贫攻坚重点县。金寨县的太阳能光伏发电产业是整个安徽省乃至全国的模范、也是光伏先批?验点。其中金寨县光伏发电农业生态产业园总投资15亿元，占地3700亩，包括国有未利用土地9466亩、集体用地27534亩，流转期30年，由小南京村集体流转给香港上市公司信义集团。岳西县同样作为国家扶贫开发工作重点县，是安徽省第二大光伏发电试点地区。实施光伏扶贫工程是当地县委县政府落实精准扶贫，助力脱贫攻坚的一项重要举措。庐江县是安徽省合肥市下辖县，也是安徽省重点扶贫县，是周瑜故里、温泉之乡、矿业大县、国家级皖江城市带产业转移示范县，光伏扶贫是其脱贫攻坚的重要模式。

分布式光伏扶贫项目模式为（见图1）：政府、企业、贫困户或村集体按比例出资。其中政府出资力度取决于贫困程度，贫困户和村集体可贷款自筹，贷款利息由政府承担。一次投资，长期收益。居民若安装3000w分布式光伏电站，3年左右回收成本还本付息，在之后的20年每年可得稳定收入3000元左右，在此期间只需承担一定的运维费用，具有较好的扶贫效果。

二、扶贫效果现状

（一）先批试验地区扶贫体系日益成熟，后批地区仍需努力

金寨县作为光伏先批试验点，岳西县和庐江县作为后续发展地区，在实施分布式光伏扶贫的时间上具有一定的跨度，通过实地调研对比三县扶贫效果（见表1）得出：金寨县作为全国光伏先批试验点，在营运系统、维护维修以及设备技术方面都领先于后批跟进地区，其运作体系相对较为完备，以下几点值得后批跟进地区学习借鉴：

1政府与企业紧密合作。项目初始时，与技术人员合作加强屋顶资源条件调查，统筹编制规划及制订安装标准、统筹备案及跟踪项目进展、统筹协调解决项目建设中出现的问题。在项目完成投入使用时，及时与企业联系反映问题，加强沟通交流，共同促进分布式光伏发电技术的发展。

2建立完善的保险机制。按照用户每年10元、村级集体光伏电站每年200元、政府同比例承担保险金的方式，整体购买保险，为贫困户运维电站提供保障，化解风险，让贫困户持久受益。

3投融资模式上勇于创新，鼓励农户加入到太阳能发电项目。充分利用民间资本，通过设立公共担保基金、公共资金池、风险补偿基金等方式，将其转化为金融投资产品，以解决分布式光伏发电应用的融资难问题。

4增强贫困户的脱贫意识。采用村民直接入股集成式发电站的建设模式，起初村民每人交5000元入股，每人每年可得3000元稳定收益，脱贫后入股费用5000元返还村民，对未脱贫的村民继续进行补助。这种收益模式下，不仅能为贫困户带来相对平均的收入，而且能提高其脱贫积极性，扶贫效果大大提高，值得借鉴。

5组建运维中心，建立运维网络。第一时间发现、解决光伏电站运行中出现的问题。建立短信服务平台，普及维护和保养知识，督促群众科学操作。对用户进行培训，做到小故障不出村，大故障24小时内解决，切实保证光伏电站的正常发电。

（二）居民用户对光伏产品认知度低，设备日常运维存在困难

因重点扶贫对象的家中一般只有老人或残疾人，导致在光伏产品的使用与维护过程中出现诸多问题：在使用方面，对于智能电表的读取及收益的计算存在困难；在日常维护过程中则存在故障不能及时发现和处理、发电效果不理想的问题。因此，在光伏扶贫工作中，提高扶贫对象的常规技术素质显得尤为重要。

（三）政策落实到位，群众满意度较高

经过入户访谈，约733%的居民用户对政府分布式光伏扶贫很满意，认为政府提供的补贴政策使得经济负担减小，同时光伏电站的实际收益也达到预期；201%左右的用户对于分布式光伏扶贫比较满意，虽然目前光伏电站发电量不稳定，但村民对于此项政策仍较为看好，认为未来将会为其带来持续收益；约66%的用户对光伏扶贫效果并不满意，认为光伏发电带来的收益达不到预期，与政府承诺的发电量不符，各用户间发电量差异较大，发电量少延长了回收成本的时间。

（四）土地资源未得到充分利用

在家庭光伏电站建设中，大约5351%的光伏电板安装于屋顶，3345%安装于房前屋后，1304%为地面小集中式电站，安装于空地。接近一半的光伏组件由于光照、遮挡物、距离并网点太远等原因只能安装在空地上。通过入户访谈得知，这些空地之前用来种植蔬菜或养殖家禽，安装光伏电板后，这些空地大多就此闲置。众少成多，积小致钜，经计算，被实地考察的302个户用分布式光伏电站就有近3058平方米的土地资源未得到充分利用，若在这些空地上种植经济作物（以油用牡丹为例），则每年可增收400598元左右。因此，若能合理利用光伏电板下的荒地或一般农用地，可实现防止土地荒废和清洁能源发电的双赢。

对于大规模的分布式电站，按照现行政策，光伏用地依法不得占用基本农田。因此，企业通常会租用荒地或者一般农用地建设大规模光伏电站，并向农户提供一定的经济补贴（例如：荒地租金为每年075元/平方米，一般农用地每年105元/平方米或以每年每平方米0375千克水稻时价来衡量）。一般农用地是指包括规划确定为农业使用的耕地后备资源、坡度大于25度但未列入生态退耕范围的耕地、泄洪区内的耕地和其他劣质耕地。据实地考察，企业大规模电站以及小集中式电站多半建设在一般农用地上，目前虽已规划充分利用闲置土地的相关举措，但还未全面展开实行。

（五）发电收入总体较为可观，不同用户间仍存在差异

若安装3000瓦的户用光伏发电站，政府承诺村民可在3年左右收回成本；若安装5000瓦的户用光伏电站，村民可在6―7年左右收回成本。下面通过调研中的实际案例进行验证分析：

金寨县小南京村其中一户人家发电情况为：2015年6月9日到2016年8月10日共421天，发电3882千瓦时，平均每天92千瓦时，采用全额上网模式。按照政策度电补贴为042元，日常发电收入每千瓦时056元，合计098元。则分布式光伏发电年总收益为：365×92×098=329084元，3000w光伏电站总投资为24000元，总成本回收期为：24000/329084≈729年；对贫困户而言实际成本回收期为：8000/329084≈243年。得以验证：实际情况与政府承诺收益基本一致，村民在3年左右可实现成本回收。

根据实地调查结果，安装3000w和5000w的光伏组件一年的收益分别在3000元和5000元人民?抛笥遥?约5391%的家庭光伏发电带来的收入占家庭收入的比例在5%―10%，1652%左右的家庭光伏发电收入占家庭总收入的30%以上，发电收入总体较为可观。

然而有近2%的家庭光伏发电带来的收入仅占家庭收入的1%―5%，究其原因：一部分家庭年收入较高，不能准确的将其界定为贫困户；一部分家庭光伏组件所处位置的光照条件不理想，发电量较小，导致发电收益较少；还有一部分用户离并网点的距离较远，导致发电上网时电网电压超限、线损严重，在光线较强时，发的电不能并网，发电收益不乐观。这也导致了用户之间发电收益存在一定的差异，使收益少的用户产生心理落差。

（六）分布式光伏扶贫的前景受多方面因素影响

调研结果显示：约831%的用户对分布式光伏的前景看好，认为太阳能是清洁能源且取之不尽、用之不竭，能给贫困户带来实际的经济效益；余下169%左右用户对其前景不太看好，因为目前光伏发电效果不稳定，个体间有所差异，与政策承诺的发电量与发电收益有所出入。

通过与政府扶贫办人员、阳光电源以及信义集团技术人员交流，总结出以下几个影响分布式光伏扶贫发展的重要因素：

1分布式光伏行业政策依赖性。近年光伏行业迅猛增长，而中国分布式光伏在2014年才发展起来，并与扶贫结合。目前国家大力推进分布式光伏扶贫项目，很多光伏企业紧跟政府政策得到发展，但光伏产能过剩问题仍未解决。国家采用分布式光伏扶贫政策将光伏产能用于扶贫，看似一举两得，实际还存在许多问题。目前国家的光伏补贴并不完善，补贴政策不断调整，政府干预过多不利于光伏行业发展。产能过剩问题如何解决，如何合理调整政府补贴是分布式光伏发展需要考虑的重要问题。

2光伏扶贫对象的精准界定。分布式光伏扶贫政策的目的在于通过发电补贴为贫困户提供一定的收入保障，改善生活质量。但实际调研中了解到的扶贫情况与政策有所出入，扶贫对象实际并不都是真正意义上的贫困户，部分家庭光伏发电的收入不及其年收入的百分之五，界定贫困户的标准尤为重要。

3光伏发电能源效率。分布式光伏电能在目前的能源形势下受国家高度重视，相比火力发电可以节省大量化石能源，有利于提高能效。但经光伏企业技术人员介绍，光伏产品生产本身就高耗能，并且光伏发电体系目前存在许多技术局限，发电效率提升空间有限，所以光伏发电目前是否有效率值得深思。

三、扶贫工作中存在的问题

（一）并网问题

在一些线路改造未实施到位的地区，光照较强时，光伏发电输送时因阻抗过大造成逆变器输出侧电压过高，逆变器保护关机导致发电无法上网，又不能及时储存，造成浪费。而集中式电站实现高压转变后可有效解决这一问题，但由于集中式电站通常距离较远，日常运维不便，许多用户不愿采用。

（二）安全问题

对农户进行光伏设备维护方面的相关培训甚少，雷雨天气时农户没有关闭发电设备的意识，需靠村干部提醒。且雷雨天气即使有避雷针也有损坏逆变器甚至引起火灾的危险，造成安全隐患和较大经济损失。

（三）发电量差异问题

即使在光照时间和地理位置相同的地区，由于各户光伏电池板安装方向、离变压器的距离等条件不同，发电量也有所差异。一些用户因自家发电效益与别人相距甚远，产生心理落差，对分布式光伏发电带来的收入并不看好。

（四）设备维护维修问题

调研发现很多集中式电站缺乏管理，一些设备故障发现不及时，更谈不上维修。在一些偏远的山区，培训作为维修人员的村民不能处理稍严重的故障，需要等待专业人员前来维修，拖延时间较长。

（五）土地成本问题

由于地理位置和光照?l件，很多分布式光伏组件都安装在房前屋后或空地，一些大的光伏电站通常占用的是一般农用地。虽组件占用的土地符合国家政策要求，且土地所有者可得到一定的收益或补贴，但土地资源的浪费不能仅以经济效益的损失来衡量，即经济上的补偿未必能弥补土地资源的浪费。此外，分布式光伏发电作为清洁能源发电，其带来的环境效益也未必能抵消土地的机会成本。

（六）政策依赖问题

光伏产业是对政策高度依赖的产业，近年由于政策大力扶持，越来越多的居民安装分布式光伏电站。但光伏发电设备成本较高而且收益不理想，随着时间推移政府补贴金额或将调整，因此企业应该依靠科技进步取得长足发展，减轻对政策的依赖。

四、对策措施

（一）加大分布式光伏宣传力度

能源消耗导致的环境问题日益严峻，大力推广分布式光伏发电已刻不容缓。一直以来，政府在分布式光伏的宣传上起主要作用，在未来光伏企业也应积极响应政府号召加大宣传力度，以提高居民对分布式光伏组件的认知度。

（二）政府适当调整补贴结构，发挥市场机制的作用

目前政府为扶持光伏行业发展采取补贴政策。虽然政府干预在一定程度上可以解决光伏产业产能过剩的问题，然而要想光伏产业健康发展，要发挥市场机制的作用。因此在未来政府调整对光伏企业和光伏扶贫户的补贴比例更有利于光伏产业发展和较好扶贫效果的实现。

（三）推广小集中发展模式，缩小收入差距

为了缩短由于安装位置的光照条件限制等造成的用户间收入差距，今后可着力发展地面小集中模式。相对于户用电站，其优势是相对集中，各参与人可均分收益，且系统成本较低，便于建设管理和运营维护；而对于目前已安装光伏设备但发电收益不乐观的用户来说，主要是企业从技术方面进一步优化，尽量缩小发电量差距；差距太大通过技术性方法难以解决的，在农户自愿的情况下可以拆除设备转移到更适合的位置安装，拆除等相关事宜可由企业与政府协商解决。

（四）充分利用土地资源，积极发展综合一体化新模式

光伏电板尽量架高，充分利用下方空间，小面积的光伏电板下可种植中草药、油用牡丹等经济作物；大面积的光伏电站可与生态农业相结合，大力发展农光互补、渔光、牧业综合一体化新模式等。增加经济效益的同时有效地避免土地荒废。

（五）尝试开展分布式光伏发电区域电力交易试点

允许分布式光伏发电项目向同一变电台区的其他电力用户直接售电，电价由供用电双方协商，电网企业负责输电和电费结算。

（六）开展光伏组件维护及安全问题的讲座

向分布式光伏用户介绍组件发电并网基本原理、说明可能出现的问题及处理方法、日常维护需注意的细节等，让用户充分了解光伏组件，以便更好地维护设备，有效延长组件寿命，提高设备发电效率。

（七）及时实施线路改造，提高并网效率

山区建设分布式光伏电站应及时实现线路改造，加大电缆输出功率，降低阻抗，减少线损，以提高光伏发电并网效率，有效解决部分地区在光照较强时发电无法上网的浪费问题。

（八）推广金寨县光伏扶贫发展模式，后批地区进行借鉴创新

金寨县作为全国光伏先批试验点，无论在营运系统、维护维修还是设备技术方面都领先于其他地区，其分布式光伏扶贫运作体系在安徽省乃至全国都较为完备成熟。后批跟进地区应借鉴金寨县的发展模式，在投融资模式、电力交易模式和专业化服务模式等方面进行改革和创新。

参考文献：

[1]吴茜微，振波融危机背景下中国光伏产业发展现状与对策[J].首都师范大学学报，2012（1）

[2]陈枫楠，王礼茂中国太阳能光伏产业空间格局及影响因素分析[J].资源科学，2012（2）

[3]袁见状态空间模型下的中国太阳能光伏产业政策[J].沈阳师范大学学报，2013（3）

[4]陈剑，刘红我国光伏产业政策变迁研究[J].科学管理研究，2015（2）

[5]赵万明，徐秀红天津发展光伏发电产业的现状、问题及对策[J].市场经济，2015（9）

〔本文系合肥工业大学2016年大学生创新性实验计划项目“安徽省能源使用效率研究――基于能源互联网视角”（项目编号：201610359043）阶段性成果。〕

（刘迪，合肥工业大学经济学院。张盼盼，合肥工业大学经济学院。蒙柱君，合肥工业大学经济学院。）

第四篇：骨髓穿刺定位研究

骨髓穿刺术的形态学定位

（黎凤萍 李彩霞 佛山科学技术学院医学院2009医学检验2班；指导老师： 刘文国）

[摘要] 目的探讨骨髓穿刺术的形态学定位方法。方法

在人体标本或活体上进行观测以探寻较为准确及简便的骨髓穿刺定位方法。结果

对临床上常用的五个穿刺部位进行形态学的观察与测量获得相关数据。结论

骨髓穿刺术的关键在于如何快而准地进行定位，若定位能够快而准地选好，将为诊断、治疗带来莫大的帮助。

[关键词]

骨髓；穿刺术；定位

骨髓是各类免疫细胞和血细胞发生及成熟的场所，是机体重要的中枢免疫器官。骨髓穿刺术是采集骨髓的一种常用诊断技术。其适应证为各种血液病的诊断，鉴别诊断不明原因的血细胞数量增多或减少及形态学异常；也可进行血液形态学、免疫学、细胞遗传学、分子生物学的分析和干细胞功能、病原生物学的检查等，从而了解骨髓的造血功能诊断疾病。骨髓穿刺术是获取骨髓的一种关键性的诊疗技术，骨髓穿刺点定位的准确与否直接关系到穿刺的成败，故穿刺点的形态学定位研究具有临床意义。材料和方法

材料：人体骨骼标本20副，人体标本6具，人体活体10人，手术器械若干，游标卡尺；方法：选定穿刺部位，通过观察定位及距离测量以获得穿刺点的准确定位方法。结果

我们就临床上常用的骨髓穿刺部位，通过对标本、活体进行观察和测量，进行了较为全面的观测比较、测量和分析，获得了相关数据和结论。

临床上，常选用以下5个部位进行骨髓穿刺：髂后上棘，髂前上棘，胸骨，腰椎棘突，胫骨上端内则。其中髂后上棘是最常用的穿刺位点，我们根据现时的医学发展情况及医生诊断的需要，重点对髂后上棘进行了研究。

2.1 髂后上棘 取标本侧卧位，在标本剖开前使之双腿向胸部弯曲，使其腰骶部位向后突出，髂后上棘充分显露。用游标卡尺量得髂后上棘到骶骨中线的距离为30mm；然后把标本的臀部、腰部后背下方的皮肤，肌肉剖开找到髂骨的精确位点，作上标记，同时找到椎骨棘突，用卡尺量得到在骶骨正中脊至髂后上棘处水平距离为44.82mm。由于在活体上有皮肤和肌肉，所以有时难以确定骶骨正中棘的部位，也可以触摸腰椎，用卡尺量度第五腰椎垂直向下34.18mm处也就是骶骨正中棘与髂后上棘连线的交点。

对于肥胖者，可用手指循髂脊轮廓在骶椎两侧触知或从患者头部10°角水下方向观察，髂后上棘是最低的一个区域，在该区找最低点，可触摸髂后上棘[1]。

[2][1]髂后上棘骨质较薄，骨髓腔大，髓液较丰富，比较容易刺入，安全性大，而且在患者背部进行取样，患者不易恐慌。

2.2 髂前上棘

取仰卧位（如有腹水或异常肿大脏器可以半侧仰卧[3]），双手指交叉放于头部枕骨下，暴露脐下至骶骨联合上段皮肤，操作时医生应双手夹住髂骨[4]，穿刺位点在髂前上棘顶端后约10mm较平坦处[1]，或者脐与髂前上棘连线中外1/3处。

另外，有的患者有大量腹腔积液，肝脾极度肿大，这类患者不应选用该部位，明显腹胀者会因穿刺针内滑在穿入腹腔的危险[5]。

该位点较硬，细胞增生度低，医生穿刺时稍为费力[1]，而髂前上棘后10-20mm处的骨面较为平坦，易于固定，操作方便。所以临床上常在髂前上棘后10-20mm进行穿刺，从而降低了手术的危险性。

2.3 胸骨

取仰卧位并将胸部用枕头稍垫高10°—15°，患者头稍后仰，充分暴露胸骨[3]。快速查找胸骨穿刺点有以下三种方法：

1、胸骨角正中部位上15mm处；

2、第二或第三肋骨间水平面上5mm~10mm处（或胸骨凹下10mm处）[6]；

3、胸骨柄

[6]与胸骨体相接处稍下方正中线上。

选择此部位胸骨较薄，骨髓细胞增生旺盛[7]，骨髓丰富，易于固定[3]，皮下组织少，压迫容易止血，但该部位距心脏和大血管较近，具有一定的危险性[7]。当其他部位穿刺结果不理想时，仍可考虑胸骨穿刺。

2.4 腰椎棘突

患者反坐于背靠椅上，双臂交叉放在椅背上，把枕头放在双臂上，使上身向前弯曲，背部尽量向后突，使棘突暴露得更加清楚。另外一种方法是使患者左侧卧，右臂抱着双腿，使腰椎明显暴露[1]。可选择第三、四腰椎棘突进行穿刺，选用棘突体而不用棘突尖。

选择这个部位的优点在于患者能够感觉的疼痛较少，但是有很大的局限性。大多数小孩的脊突端小而不要容易固定，部分成年人脊突尖硬不易刺入。

2.5 胫骨

取仰卧位并固定下肢，选定胫骨粗隆水平向下10mm稍内侧垂直刺入。因为胫骨骨质会随年龄增长变得坚厚，而且红骨髓逐渐被脂肪组织所代替变成黄骨髓，从而失去造血功能[1]，其中造血组织亦趋减少。所以胫骨穿刺只适用于2岁以下的儿童[2]。讨论

骨髓穿刺技术以及骨髓标本的采取正确与否，直接关系到骨髓细胞学诊断的结论和效果。这点对血液病及其他病理改变诊断至关重要。在穿刺实际操作过程中常因患者的个体差异、年龄、胖瘦、心理耐受性配合程度、患者扁骨的厚薄及三维立体角度、患者的疾病性质、施术者的经验等因素而有所不同。医生只有术前对患者本身所带有的疾病进行综合的考虑，研究才能选取最恰当的定位位点。对解剖结构的掌握熟练是每一们穿刺医生的基本要求，人体的骨质硬度会随着年龄的增长而增加，不同的个体相同的骨构大小不尽相同，每一个穿刺点的骨髓腔大小也有很大差别。

很多时候，患者的心理因素更是影响手术进行、效果的另一重要因素。因此，术前医生可对患者做适量的心理辅导，说明其必要性和安全性，解除顾虑和不必要的紧张心理。选择棘突和髂后上棘的穿刺点，患者不能看到穿刺所用的医疗器械及穿刺操作过程，可减少其心理恐慌，此处是临床上较为常用的穿刺部位。

骨髓穿刺术是临床上一项既常用又十分重要的技术，也是作为一名医务工作者所必须具备的技术。骨髓穿刺术定位的技巧性很高。经过这次学术基金的研究，我们深刻地认识到在骨髓穿刺的整个过程中，骨髓穿刺的具体定位是最为关键的。作为一名合格的医务工作者，只有清楚认识人体的解剖位置，加之不断在临床上进行反复骨髓穿刺术的练习，才能取得骨髓穿刺的成功。

参考文献：

[1] 钟振宇 骨髓穿刺序程解析 淮海医药 2003年6月第21卷第3期 P197； [2] 唐宏 如何提高骨髓穿刺成功率 实用医技杂志 2007年1月第14卷第1期

（旬刊）P120；

[3] 窦洪渠 雷霆 骨髓穿刺方法改进56例报告 川北医学院学报 2001年9月第 16卷第3期 P106；

[4] 郑潇潇 郑维扬 江千里 徐波儿 何美蓉 孟卫东 “五字诀”优化骨髓穿刺

培训体系 南京医科大学学报 2010年3月 第1期 P81；

[5] 张军 骨髓穿刺200例临床分析 实用医技杂志 2009年6月第16卷 第6期

P479；

[6] 徐强 王丽红 5ml注射器行小儿胸骨骨髓穿刺40例 中国煤炭工业医学杂志

2009年1月第12卷第1期 P17；

[7] 彭楚明 肖灿辉 肖琴 苏咏泉 一次性注射针头在老年人胸骨骨髓穿刺中的

应用 中国医学工程 2006年6月第14卷第3期 P303；

[8] 李有国 艾玲 采用一次性注射器做婴幼儿胸骨骨髓穿刺50例 新乡医学院

学报 2002年8月第19卷第4期 P438；

第五篇：企业形象广告定位研究

企业形象广告定位研究

前言

进入新世纪以来，市场竞争程度越来越激烈，档次越来越高，竞争形式已经由以往的产品和品牌之间的竞争向企业文化，企业形象之间的竞争转变。与之相随的是广告战，价格战等一系列竞争手段的日益丰富与发展。企业形象作为企业资源中最重要的无形资产，在市场竞争日趋激烈和残酷，当“整合”一词被越来越多的企业提级并运用的情况下，对企业形象的研究是非常必要的，也是必需的。

企业形象广告作为企业形象构成的一个因素，受到了越来越多的重视。企业形象广告与20世纪经典的营销理论定位论的结合，已经出现了趋势，对企业形象广告定位的研究也就相应的成为许多理论界和实战派都很关心的一个课题。下面我就这个问题做一下简单分析。

企业形象

要对企业形象广告定位进行研究，对企业形象的理解和把握是前提。

总的来说，企业形象是指企业在社会心目中的总体看法，印象和评价。企业形象的内涵非常丰富，包括企业的内在形象和外在形象。通俗的讲就是一提到某个企业，在消费者心目中产生的与这个企业相关的一些想法，意见，评价等。比如一提到索尼，人们心目中就会联想到索尼电器的高科技，高品质，高价格。一提到夏新电子，人们心目中就会想到夏新手机的漂亮外型和悦耳的和旋铃声。

企业形象有外在形象和内在形象之分。内在形象就企业的内在精神和品质，这是企业形象的核心和精髓，它主要的内容如：企业的社会观和价值观，企业的创新精神和诚信精神，企业对产品质量的关注及经营特色等。企业内在形象的形成不能一蹴而就，它的形成需要有一个不断提炼，不断积累的过程，而一旦形成，则能维持企业长久的生存和发展。企业的外在形象是企业通过图形，文字，色彩及各种载体等表现在外的因素反映出来，是消费者对企业外在的东西所存在的印象，看法等。它主要包括产品造型，企业名称，企业标志，企业形象广告，企业标准色，商品包装及员工服饰等元素。简单的讲，企业形象建设包括

VI，BI，和MI，企业的内在形象就是MI在消费者心目中的印象和评价，而VI，BI在消费者心目中的印象和看法则可以说是企业的外在形象。

企业形象是一个系统性的概念，但并不是很难理解的。企业如人，企业形象和一个人的形象在本质上是相通的。如果一提起一个人，如果你认识他，你心目中马上会出现一些有关他的印象，看法等东西。如：他那个人很好强，但能力蛮强的。这就是这个人的内在形象，等同于企业的内在形象。如果说你觉得那个人整天一套黑色西装，还留着点胡子，一脸成熟像。这可以看作是这个人的外在形象，等同于企业的外在形象。当然，一个企业和一个人之间的差别是非常大的，但不管是一个人，一个企业，甚至是整个国家，一个社会，都有一个形象问题，而且在本质上是相通的，都可以通过简单的类比来找到一些基本的规律，就看自己能否去把握。

特征：大体说来，企业形象的特征有以下几个方面：

谋在企业，成在消费者。从定义可以看出，企业形象是企业在社会公众中总的看法印象和评价。企业在企业形象的建设中只能通过努力做好内在和外在的东西，并把它们通过各种方传递给消费者以获得好的印象和评价。但总的来讲，这还只是企业的一相情愿，企业只有努力的份，结果如何还是取决于消费者，看消费者买不买帐。当然，企业自身做得越好的话，对企业形象的建设还是越有利的。

不完整性。企业所要展示给消费者的和消费者眼中所看到的，心里所想的是有比较大的距离的。企业所要展示给消费者的是一个整体，而消费者有印象的只有自己熟悉的，感兴趣的或经常接触到的那一部分，所以每个消费者眼中的企业形象都具有很大的主观性，都是不完整的。比如说TCL集团是一个综合性的电器集团，但有的消费者没用过它的产品，对它的印象也就很淡，有的消费者用了TCL的彩电，还有的消费者有TCL的手机，对于这些消费者来说，他们心目中的企业形象肯定是很不相同的。在信息不对等的情况下，企业形象的不完整是必然的。

可变性。每个企业都试图树立一个恒久的，良好的企业形象，但这是企业的想法，在消费者这一面，除非对企业有很深的了解，或者是这个企业所提供的产品或服务的忠实消费者，否则企业形象在他们心目

中是很容易变的。因为每个消费者所能接受到的有限，而且非常具体，而企业形象就是在这些具体的东西中产生的。比如说“大红鹰”的形象广告“大红鹰，胜利之鹰”现在随处可见但作为一个普通的消费者他不会去很在意你那个“V”是否真正代表胜利，他只是关心大红鹰的香烟上个月还是28块，怎么这个月涨到30块了，怎么能随便涨价呢？如何让广告中那个完美的“V”所留给消费者的美好印象来消除香烟从28块涨到30块所带给消费者的不利影响？这是个大学问，也是众多形象广告所要追求的目标所在。企业形象广告与定位

前面以讲过，在企业形象的建设中，企业只能想方设法的，通过各种渠道，利用各种方式，将自身良好形象由内到外的展示给消费者，以期在消费者心目中留下良好印象，获得消费者良好的评价。企业形象广告作为企业形象中外在形象的一部分，本身就是企业向消费者所要展示的一项内容，同时也是一种很好的展示的渠道和沟通的方式。在竞异常程激烈的市场环境下，企业形象广告自然而然的成为企业参与市场竞争的一把利器。然而在现在的市场环境中，同质化越来越严重，同质化的档次也随着市场竞争的激烈程度一步步的提高，从最初的产品质量，包装，功用等各个方面的同质化到后来的品牌内涵，品牌形象的同质化。各个企业必须寻找一种能跳出同质化泥潭的方法，几乎是众望所归，大家都选择了定位。

有关定位论的所有方面的东西，都已经有很多的大师，专家通过各种论文，书籍等形式对其进行了非常深入，非常系统的研究，我这里就不再引经据典。我只就企业形象广告与定位论结合这一课题进行自己的分析。

（一）企业形象广告定位的本质

企业形象广告是什么？企业形象广告是相对于企业的产品广告，促销广告等其他广告形式而言的。简单的说，企业形象广告就是企业为进行自身形象宣传而作的广告。它本身作为企业形象的一部分，承担着企业与消费者沟通的桥梁的角色。它本身是广告的一种形式。而广告的作用是什么？很常见的功能有认知产品，促销，进行品牌形象宣传及维护品牌形象等。定位论在产品广告中的运用是为了与其他同类产品相区别，确切的讲就是在消费者心目中占据一个有利的位置，使自己的产品在与其他许多有能力，有资格占

据这个位置的产品的竞争中取得先入为主的优势。企业形象广告定位的本质也就在此，即向消费者传达一个持续的，统一的，有着广泛内涵，但又有一个相对简单的诉求点的企业形象，让消费者易记，易懂，以期望在消费者心目中占据一个有利位置。它产生的原因就是市场竞争的日益激烈，同质化现象的日益严重，档次越来越高。它的目的就在于使企业形象清楚，明了，让消费者产生深刻记忆。

（二）企业形象广告定位的作用

企业形象广告定位的作用其实很简单，用一句话来说就是：不管是何种形式的企业形象广告，不管在广告中是否运用了定位，其最终目的都是为了更好的销售本企业的产品或服务。

之所以有企业形象广告的的出现，之所以在企业形象广告中运用定位理论，是因为在现在的市场环境下，只有这样做才能让自己的产品或服务销售的更好。

虽说新中国发展经济已有几十年，但真正有过市场竞争的时间还很短，但在这么短的时间里，中国的营销界就以涌现了许多的，各式各样的营销理论，比较出名的如4P理论，USP，定位论，品牌形象论，整合营销传播等。其中4P理论已经成为中国企业界基本的营销观，而广告作为4P中促销中的一种，相对于其他各种营销组合，它更容易与尽可能多的消费者接触，它可说可写，富有生命性，具有非常大的用处，所以不管中国经济怎么发展，广告始终是各个企业牢牢抓住的竞争法宝。而各种营销理论在广告中的运用，则完全是为了竞争形势的需要，从最初的产品广告，品牌形象广告，到现在大量出现的企业形象广告，几乎是一脉相承。相应的，在广告中出现的产品定位，品牌形象定位，到现在的企业形象定位，也是不断发展，档次越来越高的过程，而不管广告形式如何变化，广告内容如何变化，其最终的目的都是不变的，只是作用的直接和间接之分。

（三）企业形象广告定位的现状

现在的各种广告中，企业形象广告受到越来越大的重视，企业形象广告越来越多的出现在各种广告媒介中。据有关资料显示，现在中国的企业，有超过50%的企业都在做企业形象广告，而且这个比例越来越大。也就是说，现在几乎全部的大中企业，以及许多的小企业，都在做企业形象广告。大家常见的就有联

想的：“如果没有想法，算盘永远是算盘。如果有想法，算盘就能变成计算机；如果没有想法纸飞机永远是纸飞机，如果有想法纸飞机就能变成飞船。‘只要你想’，一切皆有可能。”哈六药的“母亲和女儿”的电视广告等等，很多。

现在企业形象广告非常多，但与定位论的结合不是很明显。从许多的企业形象广告中看不出明确的企业形象定位。现在许多的企业形象广告与企业文化，尤其是对企业核心理念的宣传非常普遍，一般来说，企业形象广告中的广告口号，基本上就是企业的核心理念。当然，虽然企业众多，但企业的核心理念还是基本上各具特色，但对这种这种特色化的企业理念的宣传，与定位理论的内涵不是很切合。因为企业核心理念完全是从企业角度出发，即使它的内涵是围绕着消费者的。定位论强调“占位”，特别是在消费者心目中的“占位”，仔细回顾各种企业形象广告，能与“占位”相切合的确实不多。

（四）企业形象广告定位要注意的问题

企业形象广告的大量投放是大势所趋，定位论作用明显，但也有局限性，所以在具体的操作工程中，要注意如下问题：

企业要多投企业形象广告，但慎用定位。

定位主要在于“占位”，你先占了这个座位，别人就很难得再挤进来，但是，你也再很难坐到其他的位置。也就是说，企业的经营范围若很广，你给定一个定位后，一方面你可能在部分领域处于优势，但其他领域就有可能被消费者忽略，或者被其他竞争对手打击。所以在进行企业形象广告定位时，要看企业的专业化程度如何，在近期内是否要进行多元化扩张。就如现在多数的大型企业，经常投企业形象广告，但在广告中很少用定位。

品牌形象广告和企业形象广告难以区分。现在大多数知名品牌，品牌名和企业名相同，所以在投放广告时很难区分到底是品牌形象广告还是企业形象广告。对于品牌形象广告来说，是很适合用定位的，但这样对企业的整体形象来说就不一定了。

合适就好。不管采用哪种广告形式，在广告中运用那种营销理论，只要是和企业实际情况相符就好，不要跟风，不要盲目崇拜外国，看企业现状，看企业及行业的发展趋势。一句话，合适就好。