中國空間技術(shù)研究院，北京 100094

隨著信息化手段的發(fā)展，衛(wèi)星制造也逐漸實現(xiàn)信息化。衛(wèi)星信息總體設(shè)計是整星總體設(shè)計的重要組成部分之一，主要包括滿足整星遙測遙控需求分析、資源分配，定義整星遙測格式、遙控指令格式以及測控信息流規(guī)劃等內(nèi)容[1]。其中測控信息流設(shè)計在衛(wèi)星信息總體設(shè)計中占有重要地位[2]。

衛(wèi)星測控信息流設(shè)計是衛(wèi)星星上采集與發(fā)送能力以及衛(wèi)星資源充分利用的重要規(guī)劃環(huán)節(jié)，需要完成星載設(shè)備能力規(guī)劃、把控與分配的功能。測控信息流設(shè)計是衛(wèi)星遙測遙控信息流向的體現(xiàn)，并滿足星載設(shè)備布局的需求。測控信息流設(shè)計的優(yōu)劣將直接影響星上資源的利用率以及故障預(yù)案實施的及時性與正確性。

隨著衛(wèi)星能力的逐步提升，載荷比的增加也意味著需要傳輸?shù)脑O(shè)備狀態(tài)參數(shù)越來越多，如何更加高效、合理地設(shè)計測控信息流走向是測控信息系統(tǒng)面臨的共同課題[3-4]。

測控信息流設(shè)計主要涉及電氣設(shè)計和信息系統(tǒng)設(shè)計兩個方面。對于測控信息流設(shè)計，需要在信息系統(tǒng)設(shè)計過程中制定信息流走向，再根據(jù)星上電氣設(shè)計原則進行優(yōu)化，在二者之間反復(fù)迭代，不斷優(yōu)化，最終使衛(wèi)星測控信息流設(shè)計結(jié)果滿足衛(wèi)星電氣、機械、信息系統(tǒng)以及用戶需求等多方面需求。

一些國外大型航天制造業(yè)廠商，如勞拉空間系統(tǒng)公司、波音公司的設(shè)計部門已經(jīng)建立了各自的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，逐步在衛(wèi)星信息設(shè)計的各個環(huán)節(jié)利用數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)替代了人工操作，使得設(shè)計過程統(tǒng)一并且可追溯，保證了不同階段信息的一致性和正確性；洛馬商業(yè)空間系統(tǒng)公司的設(shè)計部門也采用了信息化設(shè)計工具，智能規(guī)劃衛(wèi)星測控信息，減少了因為接口轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的大量復(fù)核以及反復(fù)迭代工作，提高了工作效率。日本JAXA公司Satellite Design-Aid System(SMART)和歐洲ASTRIUM公司DASSAULT V6 PLATFOR系統(tǒng)均采用表格化設(shè)計方式，也在一定程度上提高了設(shè)計效率。目前，中國主要衛(wèi)星制造商的設(shè)計部門主要還是在繼承前人設(shè)計經(jīng)驗和設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，采用人工手動設(shè)計來完成衛(wèi)星的測控信息流設(shè)計工作。這樣的方法準(zhǔn)確率高，但存在耗時長，重復(fù)性、機械性工作量大且工作效率較低，迭代次數(shù)多等問題。

目前，用戶需求多樣化，衛(wèi)星型號繁多，導(dǎo)致衛(wèi)星設(shè)計任務(wù)重，傳統(tǒng)測控信息流設(shè)計方法需要投入大量人力、時間等成本。在當(dāng)前人力、時間等多方因素限制的情況下，急需通過利用一種全新的數(shù)字化系統(tǒng)工具來提高當(dāng)前效率。

1 測控信息流概述

測控信息流設(shè)計是衛(wèi)星總體設(shè)計的一部分，其工作內(nèi)容包括測控信息需求分析、測控信息流設(shè)計、測控信息流實現(xiàn)和測控信息流驗證，貫穿衛(wèi)星研制各階段。

1.1 測控信息需求分析

統(tǒng)計確定測控信息流相關(guān)信息的類型、數(shù)量、信息流通道要求、信息處理功能及性能等信息需求，分析其對測控信息流設(shè)計的影響[5]。

信息需求分析應(yīng)隨著設(shè)計方案的細化逐漸完善[6]。方案階段信息需求分析的結(jié)果至少應(yīng)包括設(shè)計信息流網(wǎng)絡(luò)、信息流處理模型所需的基本信息。一般在初樣階段應(yīng)細化完善信息需求分析，并提交正式報告[7]。在正樣階段，一般只針對衛(wèi)星相比初樣階段的設(shè)計變化，完善信息需求分析。

1.2 測控信息流設(shè)計

針對總體要求和信息需求，提出不同的測控信息流模型[8]，在可行性、可靠性、安全性，以及實現(xiàn)的經(jīng)濟性、計劃性、擴展性、靈活性等方面，分析比較不同的信息流模型，形成滿足要求的信息流設(shè)計方案。

測控信息流設(shè)計在不同研制階段的重點不同：

1) 方案階段：針對測控信息需求和衛(wèi)星總體要求，完成測控信息流設(shè)計的重點是信息流網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，并確保測控信息流處理方案不顛覆信息流網(wǎng)絡(luò)方案；

2) 初樣階段：針對相比方案階段的信息需求和衛(wèi)星總體要求的變化，細化完善測控信息流設(shè)計，重點是信息流網(wǎng)絡(luò)方案的完善和信息處理方案的細化；

3) 正樣階段：針對相比初樣階段的測控信息需求和衛(wèi)星總體要求的變化，修改完善測控信息流設(shè)計，重點是測控信息流設(shè)計變化的影響分析，一般只進行測控信息流處理方案的局部適應(yīng)性更改設(shè)計，不需進行測控信息流網(wǎng)絡(luò)方案的更改設(shè)計。

1.3 測控信息流實現(xiàn)

測控信息流實現(xiàn)即根據(jù)測控信息流設(shè)計方案形成實物產(chǎn)品的過程[9-10]。測控信息流實現(xiàn)過程隨初樣、正樣階段各級產(chǎn)品的生產(chǎn)相應(yīng)完成。

1.4 測控信息流驗證

通過仿真、分析、測試(包括試驗)等方法，對測控信息流設(shè)計方案進行驗證，確認(rèn)其滿足信息需求和總體要求。

測控信息流仿真驗證一般在方案階段開展，通過數(shù)學(xué)、半物理等方式建立模型，使用軟件、樣本數(shù)據(jù)等進行衛(wèi)星信息流設(shè)計方案的仿真測試和分析，為信息流設(shè)計和改進提供依據(jù)。

測控信息流分析驗證在初樣階段、正樣階段均可開展，一般進行測控信息流實現(xiàn)分析，即收集各級實物產(chǎn)品與測控信息流網(wǎng)絡(luò)運行相關(guān)的信息，分析測控信息流的運行情況[11]。正樣階段的信息流實現(xiàn)分析一般在初樣階段測控信息流實現(xiàn)分析結(jié)果的基礎(chǔ)上進行，重點關(guān)注各級產(chǎn)品相比初樣階段的變化對測控信息流網(wǎng)絡(luò)運行帶來的影響。

測控信息流測試驗證在初樣階段、正樣階段均可開展，并包含在各級產(chǎn)品各階段的測試驗證工作中，按照各級產(chǎn)品的測試覆蓋性要求，依據(jù)各階段的測試大綱或細則進行。在開展各級產(chǎn)品的測試覆蓋性分析、編寫測試大綱或細則時，應(yīng)考慮測控信息流測試驗證的時機和充分性。正樣階段的測控信息流測試驗證重點關(guān)注各級產(chǎn)品相比初樣階段的變化對測控信息流網(wǎng)絡(luò)運行帶來的影響[12]。

2 圖形化建模設(shè)計

圖形化建模設(shè)計的目的是能夠更直觀更簡潔地展示設(shè)計要素[13]，并使設(shè)計者更方便快捷地建立圖形化測控信息流模型。在建立的圖形化模型中，設(shè)計師可以根據(jù)實際任務(wù)需求，定義每個設(shè)計要素的屬性，并對各類設(shè)計要素進行分配，同時允許通過對外部設(shè)計結(jié)果的匯總，以圖形化建模的方式展示設(shè)計結(jié)果，增加多種設(shè)計方式的兼容性。

本文開創(chuàng)性地提出了基于模型的測控信息流數(shù)字化設(shè)計方法，實現(xiàn)測控信息流向自動智能快速設(shè)計。通過建立衛(wèi)星測控信息流向等效模型，在結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、能源等多條件約束下，實現(xiàn)信息流向的智能化設(shè)計，省去傳統(tǒng)測控信息流設(shè)計方式下對各類數(shù)據(jù)信息的手動處理、加工和設(shè)計結(jié)果的復(fù)核復(fù)算，顯著提高設(shè)計質(zhì)量和一體化設(shè)計效率，解放生產(chǎn)力。采用接口等效模型和圖形化建模語言，通過研究數(shù)字化設(shè)計過程中內(nèi)部信息傳遞的客觀規(guī)律，將設(shè)計方法抽象為圖形、公式、表格和流程幾類模型，將設(shè)計信息限定在模型中，通過系統(tǒng)集成，可以實現(xiàn)模型之間的相互關(guān)聯(lián)，保證設(shè)計自循環(huán)。

進一步可以將工作中的設(shè)計經(jīng)驗融合到信息流設(shè)計中，不斷在設(shè)計過程中對模型添加邊界條件，并更新模型庫，使得優(yōu)秀的設(shè)計經(jīng)驗得到固化和傳承。

2.1 設(shè)計思路

測控信息流設(shè)計是衛(wèi)星遙測遙控信息流向的體現(xiàn)，主要是星上分系統(tǒng)或設(shè)備之間以及星地之間數(shù)據(jù)交互走向，如圖1所示。其設(shè)計結(jié)果在一定程度上決定了星上儀器布局以及衛(wèi)星信息資源配置能力。

圖1 傳統(tǒng)衛(wèi)星測控信息流簡圖Fig.1 Traditional satellite T&C information flow pattern

圖形化建模設(shè)計思想主要是將實際存在的物理對象，即星上儀器設(shè)備簡化為各類圖元，將看不見的測控信息流具象為不同類別的流線走向，并事先將上述設(shè)計要素的最大包絡(luò)配置完成，使設(shè)計師能夠在設(shè)計過程中能夠直接調(diào)用。

本文設(shè)計了一種基于模型的衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)(后簡稱“數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)”)，集成了上述設(shè)計思路中涉及到的設(shè)計要素以及多邊界約束條件，利用開發(fā)語言JAVA EE對系統(tǒng)框架進行搭建，并融合MXGRAPH制圖技術(shù)實現(xiàn)可視化功能，同時以元標(biāo)記語言XML的形式存儲模型，這樣既滿足了圖形化模型構(gòu)建的要求，同時也適用于測控信息流模型的描述規(guī)范。

2.2 層次化體系結(jié)構(gòu)

按照數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)各模塊之間低耦合、高內(nèi)聚的原則，建模采用了分層設(shè)計[15]，并逐層實現(xiàn)。該體系的結(jié)構(gòu)分為4層。

1)表現(xiàn)層。該層是為用戶提供圖形化的建模界面，使用戶在操作界面中進行設(shè)計要素的配置等業(yè)務(wù)操作。同時系統(tǒng)實現(xiàn)了對設(shè)計要素配置過程中所需要調(diào)用的多元圖形與線型等信息進行統(tǒng)一管理。同時允許用戶直接對系統(tǒng)中以VSD格式存儲的模型文件進行再編輯。

文革時代，老K成了這所職業(yè)學(xué)校造反團的頭頭。他喜歡逼著那些成了黑幫的教員和校長喝很多很多的酒。如果他們喝不下去，無論男女，就往他們的脖子里倒。

2)業(yè)務(wù)邏輯層。該層是建模過程中的核心層，其中包含多個功能模塊。這些模塊中既包含了用戶所建模型的解析功能，同時也支持相關(guān)配置項的訪問與管理功能。

3)數(shù)據(jù)訪問層。該層是數(shù)據(jù)訪問的統(tǒng)一接口，通過該層能夠直接讀取數(shù)據(jù)源中所存儲的各類數(shù)據(jù)與模型。

4)數(shù)據(jù)源層。該層是系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲的核心所在，包含了配置項數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)的存儲，同時允許用戶通過數(shù)據(jù)訪問層的統(tǒng)一接口進行讀取與存儲，實現(xiàn)信息的交互。

3 數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)

3.1 工作原理

衛(wèi)星測控信息流設(shè)計，通常是在完成衛(wèi)星遙測遙控需求分析以及衛(wèi)星遙測遙控參數(shù)匯總的基礎(chǔ)上進行。用戶根據(jù)最初星上各分系統(tǒng)對遙測參數(shù)采集與遙控指令發(fā)送的基本需求，同時依照星上遙測參數(shù)采集設(shè)備和遙控指令發(fā)送設(shè)備的能力，對各分系統(tǒng)的測控信息流走向進行規(guī)劃和分配，并在設(shè)計結(jié)果上不斷優(yōu)化，保證衛(wèi)星測控信息流走向規(guī)劃的正確性和合理性，并進一步影響到衛(wèi)星低頻電纜網(wǎng)的走向和質(zhì)量的優(yōu)化程度。同時，其設(shè)計結(jié)果還可以用于衛(wèi)星各階段測試過程中所出現(xiàn)問題的分析依據(jù)。

在衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)中，用戶在創(chuàng)建模型之前，需要對衛(wèi)星測控信息流中涉及的各類測控信息種類進行配置，形成測控信息字典項，以滿足用戶在衛(wèi)星測控信息流設(shè)計過程中的使用需求。需要配置的測控信息分為兩大類：遙測參數(shù)和遙控指令。衛(wèi)星各分系統(tǒng)需要采集的遙測參數(shù)包括兩類：一類是采集設(shè)備通過終端設(shè)備硬件接點進行采集的硬件參數(shù)，如模擬量、溫度量以及雙電平量等；另一類是采集設(shè)備通過串口或總線進行采集的軟件參數(shù)，如數(shù)字量、串口參數(shù)、軟件參數(shù)等。衛(wèi)星各分系統(tǒng)需要的遙控指令也包括兩類：一類是發(fā)送設(shè)備通過終端設(shè)備硬件接點進行發(fā)送的硬件指令，如直接離散指令、間接離散指令等；另一類是發(fā)送設(shè)備通過串口或總線進行發(fā)送的串口指令，如軟件指令、總線指令等。

用戶在獲取各分系統(tǒng)對遙測參數(shù)采集與遙控指令發(fā)送的基本需求，并確定星上設(shè)備遙測參數(shù)采集能力和遙控指令發(fā)送能力后，可根據(jù)需求創(chuàng)建整星級模型或分系統(tǒng)級模型。創(chuàng)建整星級模型時，用戶建立衛(wèi)星采集設(shè)備(或發(fā)送設(shè)備)和各分系統(tǒng)模型，通過預(yù)先設(shè)定好的測控信息字典項，在操作界面進行規(guī)劃與設(shè)計；而在創(chuàng)建分系統(tǒng)級模型時，用戶建立衛(wèi)星采集設(shè)備(或發(fā)送設(shè)備)和分系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備模型，通過預(yù)先設(shè)定好的測控信息字典項，在操作界面進行規(guī)劃與設(shè)計。上述數(shù)字化設(shè)計的工作原理流程示意如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計的工作流程原理Fig.2 Digital design process and principle of satellite T&C information flow

衛(wèi)星測控信息流設(shè)計的結(jié)果，可以直接應(yīng)用到衛(wèi)星儀器設(shè)備布局、衛(wèi)星設(shè)備接點分配以及衛(wèi)星低頻電纜網(wǎng)設(shè)計等階段的設(shè)計過程中。當(dāng)完成上述階段之后，用戶可以將衛(wèi)星遙測參數(shù)信息、衛(wèi)星遙控指令信息以及衛(wèi)星低頻電纜網(wǎng)設(shè)計結(jié)果匯總，通過衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的內(nèi)設(shè)邏輯，完成衛(wèi)星測控信息流圖的模型化構(gòu)建，并展示在系統(tǒng)中固定操作區(qū)域，允許用戶根據(jù)不同的格式需求將模型導(dǎo)出。上述測控信息流模型化設(shè)計的工作原理流程示意如圖3所示。

圖3 衛(wèi)星測控信息流模型化設(shè)計的功能結(jié)構(gòu)Fig.3 Functional structure of satellite T&C information flow modeling design

本文所設(shè)計的系統(tǒng)的目的是在衛(wèi)星測控信息流設(shè)計現(xiàn)有方法的基礎(chǔ)上，通過研究數(shù)字化設(shè)計過程中內(nèi)部信息傳遞的客觀規(guī)律，優(yōu)化設(shè)計流程，規(guī)范信息接口，設(shè)計自動化算法，將設(shè)計經(jīng)驗融合到衛(wèi)星測控信息流設(shè)計工具開發(fā)中，以關(guān)鍵環(huán)節(jié)為突破口，提高設(shè)計師工作效率，并且做到測控信息流設(shè)計數(shù)字化，產(chǎn)品技術(shù)狀態(tài)受控，歷史可追溯。

3.2 人機交互界面

根據(jù)衛(wèi)星測控信息流需求完成內(nèi)容和級別的配置之后，對衛(wèi)星測控信息流中所涉及到的各類測控信息流進行定義和配置，形成測控信息流字典項，其主要目的是為了使用戶在實現(xiàn)測控信息流模型化以及繪制過程中能夠更規(guī)范、更直觀、更高效。配置結(jié)果如表1所示。

表1 測控信息流設(shè)計系統(tǒng)部分遙測字典項與 遙控字典項配置界面

根據(jù)衛(wèi)星測控信息流內(nèi)容和級別需求以及各類測控信息流字典項配置完成后，系統(tǒng)將為用戶生成可視化操作界面。用戶根據(jù)前期完成的遙測遙控信息需求統(tǒng)計的結(jié)果，以及各分系統(tǒng)需求，對衛(wèi)星測控信息流進行規(guī)劃和設(shè)計，實現(xiàn)衛(wèi)星測控信息流的走向初定義，并根據(jù)衛(wèi)星研制過程中不斷改進的設(shè)計方案，在數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)中對流向的設(shè)計結(jié)果不斷改進和更新。同時數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)允許用戶保存不同時期的多個設(shè)計結(jié)果版本，確保設(shè)計結(jié)果歷史可追溯。

4 應(yīng)用與驗證

根據(jù)平臺成熟度以及型號需求情況，本文以某衛(wèi)星為試點型號，進行衛(wèi)星測控信息流設(shè)計的試用驗證工作。

本文利用衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，對試點型號各分系統(tǒng)的遙測遙控需求信息進行統(tǒng)計，并按照“分系統(tǒng)需求+參數(shù)類型”和“整星能力+各類采集能力”兩個不同的維度對數(shù)據(jù)進行分類顯示。統(tǒng)計結(jié)果如表2～表5所示。

表2 某衛(wèi)星遙測遙控需求統(tǒng)計結(jié)果 (遙測遙控信息統(tǒng)計)

表3 某衛(wèi)星遙測遙控需求統(tǒng)計結(jié)果 (通道端口數(shù)量統(tǒng)計)

表4 某衛(wèi)星遙測遙控需求統(tǒng)計結(jié)果 (采集/發(fā)送設(shè)備容量)

表5 某衛(wèi)星遙測遙控需求統(tǒng)計結(jié)果(信息流通道容量)

在遙測遙控需求統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)自動根據(jù)統(tǒng)計的結(jié)果，進行智能匹配分析，將分系統(tǒng)需求與整星能力進行比對，并按衛(wèi)星不同艙段生成比對結(jié)果。匹配分析結(jié)果如表6、表7所示。

根據(jù)衛(wèi)星信息設(shè)計內(nèi)容，對某衛(wèi)星整星測控信息流進行信息配置，并對測控信息流進行自動生成，并輔以人工手動調(diào)整。按照衛(wèi)星研制步驟，先使用測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星遙測遙控需求統(tǒng)計結(jié)果，對衛(wèi)星整星級測控信息流進行模型化，并按照采集設(shè)備的采集能力完成了整星級測控信息流的初定義。某型號的整星級遙測信息流部分設(shè)計結(jié)果如圖4所示。

表6 某衛(wèi)星遙測遙控需求匹配分析結(jié)果(遙測遙控需求與統(tǒng)計分析)

在該型號完成衛(wèi)星儀器設(shè)備布局、衛(wèi)星設(shè)備接點分配以及衛(wèi)星低頻電纜網(wǎng)設(shè)計之后，用戶將衛(wèi)星低頻電纜網(wǎng)設(shè)計結(jié)果導(dǎo)入衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，系統(tǒng)自動完成某分系統(tǒng)級模型化過程，圖5是某衛(wèi)星某分系統(tǒng)級測控信息流模型化結(jié)果。

本文將某分系統(tǒng)級測控信息流模型化結(jié)果與設(shè)計師手動完成的測控信息流圖進行比對，如圖6所示。通過輸出結(jié)果比對得到，設(shè)計師人工手動進行測控信息流圖繪制過程需要工時為120～130人時，利用測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)進行信息流模型化過程消耗工時約為3人時，設(shè)計工時減少了97.5%，設(shè)計正確率達到100%。

另對某衛(wèi)星進行某分系統(tǒng)的測控信息流設(shè)計驗證工作。在該試點型號的測試中，衛(wèi)星測控分系統(tǒng)的測控信息流設(shè)計過程工時從15～20人時縮短至1人時，設(shè)計過程準(zhǔn)確率100%。

在衛(wèi)星測控信息流設(shè)計過程中，采用測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)，可將設(shè)計師從手動設(shè)計效率低、重復(fù)性強的簡單工作中解脫出來。設(shè)計師可以將更多的時間和精力投入到專業(yè)發(fā)展任務(wù)中，保證在事關(guān)長遠發(fā)展的技術(shù)創(chuàng)新、領(lǐng)域拓展等方面的人力資源配置。

表7 某衛(wèi)星遙測遙控需求匹配分析結(jié)果 (通道信息需求與統(tǒng)計分析)

圖5 某衛(wèi)星某分系統(tǒng)級測控信息流模型化結(jié)果Fig.5 Telemetry information flow modeling result example

圖6 某衛(wèi)星測控信息流設(shè)計工時比對Fig.6 Man-hour contrast between traditional method and new method

5 結(jié)束語

本文針對衛(wèi)星測控信息流設(shè)計工作，調(diào)研了國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，總結(jié)了設(shè)計經(jīng)驗，并提出了一種通用的基于模型的數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的設(shè)計方法，通過試點型號測試驗證，證明該系統(tǒng)促進測控信息流設(shè)計流程、方法與產(chǎn)品的規(guī)范性、提高設(shè)計效率和質(zhì)量，進一步提升測控信息流設(shè)計的自動化程度。

衛(wèi)星測控信息流數(shù)字化設(shè)計系統(tǒng)的意義在于，在衛(wèi)星測控信息流設(shè)計過程中，開創(chuàng)性地采用模型化智能化的新方法新手段，在保證正確性的前提下實現(xiàn)信息在重要設(shè)計環(huán)節(jié)間的快速流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)關(guān)鍵環(huán)節(jié)上信息的融合，并將打通衛(wèi)星信息流數(shù)字化無縫設(shè)計全流程，規(guī)范系統(tǒng)設(shè)計流程，提升總體設(shè)計能力。

本文所述方法可為其他航天器測控信息流數(shù)字化設(shè)計的進一步研究和改進提供參考。