2020年第03期-《电子技术应用》杂志

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2020年第03期

刊出日期：2020-03-06

邮发代号： ISSN 0258-7998

CN11-2305/TN

邮发代号：2-889

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技术专栏-卫星导航技术

北斗三号卫星B2b信号解析

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.209006

作者：何旭蕾1，2，刘成3，陈颖3，巴晓辉1，2，陈杰1

作者单位：1．中国科学院微电子研究所，北京100029； 2．中国科学院大学，北京100049；3．中国卫星导航工程中心，北京100094

摘要：随着北斗三号卫星建设即将完成，北斗服务平稳过渡为由北斗三号系统为主提供。2019年12月27日B2b信号接口文件公布，公开了两种B2b信号，提供基础导航服务的B2b信号和提供精密单点定位服务的PPP-B2b信号。基于B2b信号接口控制文件，介绍了B2b信号信息结构、信息类型以及天空中卫星信号解析结果，并给出了B2b信号的定位精度结果，对天空的PPP-B2b信息进行了解析。对B2b的Q支路信号也进行了探索。

关键词：
北斗三号

B2B

PPP-B2b

信息结构

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基于毫米波管的北斗三号RDSS低噪声放大器设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191296

作者：黄仕锦1，赖松林1，王宇楠2

作者单位：1.福州大学物理与信息工程学院，福建福州350108； 2.中国移动通信集团福建有限公司宁德分公司，福建宁德352000

摘要：现有北斗信号接收机在S频段上低噪放方案，满足增益条件下噪声系数在1.5 dB～1.7 dB，噪声性能仍可进一步优化。方案基于NPN宽带硅锗射频晶体管工艺，设计了一款基于高带宽毫米波管芯的低噪声放大器。放大器采用两级共轭匹配实现电路噪声与增益的最佳平衡；并利用LDO电路线性稳压输出实现电源噪声最小化。经过ADS软件仿真、Altium designer制板及Agilent噪声分析仪的实测表明，其单级放大器噪声系数最低可达0.4 dB，在2.492 GHz频点下，方案最大增益为32 dB，对应的噪声系数为1.23 dB。该低噪放方案应用于北斗用户接收机前端，可有效提高系统噪声性能，提升信号接收效率。

关键词：
北斗三号卫星接收机

低噪放

ADS仿真

毫米波管芯

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一种应用于低电压GPS接收机的高线性度低噪声放大器

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191323

作者：陈利，刘艳艳

作者单位：天津市光电子薄膜器件与技术重点实验室，天津300350

摘要：基于0.18 μm RFCMOS工艺，设计了一种应用于低电压GPS接收机的高线性度低噪声放大器。采用体偏压控制的跨导导数叠加技术，有效改善了低噪声放大器的线性度，显著提高了辅助管的调节精度。通过在输入端主放大管的栅源两端并联电容的方法，降低二次谐波对三阶交调失真的影响，进一步改善了线性度。同时，折叠式共源共栅的拓扑结构，降低了电路的工作电压。仿真结果表明，在0.9 V供电下，工作频率为1.575 GHz时，该低噪声放大器的输入三阶交调点为6.63 dBm，噪声系数为1.53 dB，增益为13.16 dB，输入回波损耗和输出回波损耗分别为-32.43 dB和-24.58 dB，功耗为8.78 mW。

关键词：
高线性度

低噪声放大器

跨导导数叠加技术

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高轨SAR信号对GNSS接收机性能影响评估方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191049

作者：赵冠先，赵思浩，崔晓伟

作者单位：清华大学电子工程系，北京100084

摘要：由于高轨SAR卫星信号设计频段可能与多种已投入使用的GNSS信号所在频段共用或重叠，导致地面GNSS接收机受到由高轨SAR信号产生的脉冲射频干扰。为评估高轨SAR信号对GNSS地面接收机性能的影响，提出了一种基于ITU相关标准的参数化理论模型。该模型使用“源-路径-接收机”的分析方法，分别从高轨SAR信号、信号传播路径以及用于干扰评估的接收机模型三个方面提取参数，然后根据ITU相关标准，评估高轨SAR信号作为加性脉冲射频干扰时，对GNSS接收机性能产生的影响。以具有代表性的B3I信号为例，评估在设定参数条件下，高轨SAR信号对不同类型的B3I接收机性能的影响。结果表明，在当前设定的高轨SAR信号干扰存在情况下，接收机性能略有下降，但仍然能够正常工作。

关键词：
卫星导航

GNSS接收机

射频脉冲干扰

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技术专栏-5G与应急通信

面向舰船编队的5G无人机基站群组网接入方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200116

作者：芒戈1，朱雪田2，侯继江3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209； 2.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048；3.中国电信股份有限公司，北京100033

摘要：基于通航运行事故突发性、复杂性、动态性、信息缺失性等的特点，无人机技术与我国通航事故应急救援体系有机结合，成为当前海上应急通信研究热点。用户为中心的无人机基站群组网打破传统以基站为中心的架构，为每个用户选取潜在服务站点集合，构建动态的基站组，使得用户可以充分利用基站组内潜在服务站点的多样化增益，以及潜在服务站点间的协作增益。提出了以用户为中心的无人机基站群组网方案，并针对适合船舶编队场景的用户初始接入方案进行设计和性能仿真评估。

关键词：
无人机

5G

超密集组网

应急通信

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基于5G切片技术的区域应急解决方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200112

作者：齐飞1，王秋红1，朱雪田2

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048

摘要：基于公共网络构建区域性非公共网络是当前应急通信解决方案的研究热点。现有3GPP标准定义的非公共网络架构依然存在协议复杂、部署配置难度大和不同厂商设备兼容性差等诸多缺点。在区域性应急通信场景需求分析的基础上，提出了一种基于切片技术的非公共网络改进方案。该方案在规避公共网络的核心网和UE对非公共网络的复杂感知的同时，具有兼容性强、部署成本低和快捷简单的优势。

关键词：
5G

非公共网络NPN

网络切片

应急通信

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基于5G的系留式无人机应急方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200111

作者：刘蕾1，朱峥灏2，云翔3，李娜3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.北京朝师附小黄胄分校，北京100028； 3.北京佰才邦技术有限公司，北京100044

摘要：随着国家应急管理部的成立，国家对灾害事故后应急通信保障的能力愈发重视。为了解决灾后地面通信设备被毁导致无法保证正常通信的问题，基于无人机的机载基站快速构建天地一体化网络的应急需求方案的研究也随之进入了快速规划和建设时期。针对系留式无人机应急系统发展中的大带宽、低时延和低成本等场景需求，面向5G的大规模天线、边缘计算和网络切片等关键技术，提出一种基于5G的系留式无人机的应急通信解决方案，重点对方案的实现架构与关键技术进行分析，并给出相应结论。

关键词：
旋翼无人机

应急通信

5G

无人机

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5G无人机异构网络的初始波束关联方案研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200126

作者：张少伟1，朱雪田2，云翔3

作者单位：1.中国电信股份有限公司研究院，北京102209；2.中国联合网络通信有限公司网络技术研究院，北京100048； 3.北京佰才邦技术有限公司，北京100044

摘要：地面5G基站提供低频控制信号，完成初始波束接入的控制，空中无人机基站为地面用户提供数据服务，地面5G基站与高空无人机构成的异构网络成为未来天地一体化通信的重要研究方向。基于波束扫描和下行链路控制导频复用技术，提出了一种面向无人机异构网络架构下初始波束关联机制，在给出系统覆盖率的上下界数学表达式的同时，通过仿真评估获得了更高波束成形增益对应的无人机部署优化参数。

关键词：
无人机

初始波束关联

导频复用

异构网络

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综述与评论

毫米波蜂窝网络技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191319

作者：刘科润，刘青龙

作者单位：电子科技大学中山学院电信学院，广东中山528402

摘要：毫米波技术可大幅提高蜂窝网络系统容量和传输速率，是下一代(5G)蜂窝系统中的关键技术之一。随着网络流量需求的迅猛增加，毫米波蜂窝网络的超密集组网可有效提高系统的频谱效率和无线资源利用率。针对毫米波蜂窝网络的技术特点，首先对毫米波蜂窝网络技术国内外当前的研究状况进行了总结和概括；对毫米波蜂窝网络的技术特点进行了详尽介绍并指出其设计难点；最后介绍了毫米波蜂窝网络中的关键技术并指明了其未来的发展趋势。

关键词：
毫米波

无线网络

5G

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人工智能

基于Seq2Seq与Bi-LSTM的中文文本自动校对模型

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190221

作者：龚永罡，吴萌，廉小亲，裴晨晨

作者单位：北京工商大学计算机与信息工程学院食品安全大数据技术北京市重点实验室，北京100048

摘要：针对中文文本自动校对提出了一种新的基于Seq2Seq和Bi-LSTM结合的深度学习模型。与传统的基于规则和概率统计的方法不同，基于Seq2Seq基础结构改进，加入了Bi-LSTM单元和注意力机制，实现了一个中文文本自动校对模型。采用F0.5与GLEU指标评价，通过公开的数据集进行不同模型的对比实验。实验结果表明，新模型能有效地处理长距离的文本错误以及语义错误，Bi-RNN以及注意力机制的加入对中文文本校对模型的性能有显著提升。

关键词：
中文文本校对

循环神经网络

seq2seq

自然语言处理

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基于人工神经网络的HEMT器件参数提取方法研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190982

作者：黄兴原，秦剑

作者单位：广州大学电子与通信工程系，广东广州510006

摘要：研究了利用人工神经网络对不同频带、栅宽的砷化镓高电子迁移率晶体管进行散射参数和噪声参数提取，基于两个神经网络分别对两组散射参数和噪声参数进行训练学习，比较不同隐含层和神经元数目得出平均相对误差和均方误差，找到对应散射参数和噪声参数神经网络的最佳的隐含层数和神经元数目是8-8-6和6-4。测试结果表明，散射参数平均相对误差的平均值为2.79%，噪声参数平均相对误差的平均值为2.05%，与常规单个神经网络结构相比，在平均相对误差方面提高了31.3%，表明该模型具备更好的精度和可靠性，十分适用于宽禁带、强非线性特征的射频晶体管参数提取。

关键词：
人工神经网络

砷化镓

高电子迁移率晶体管

散射参数

噪声参数

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微电子技术

一种基于CPLD的通用时统信号板的研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191207

作者：吕文发

作者单位：中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所，江苏连云港222006

摘要：针对采用多片IC芯片进行逻辑组合实现的时统信号板存在时统信号同步电路复杂、同步精度低、脉冲周期和脉冲宽度不能二次调整、电路修改困难等缺点，提出了以可编程逻辑器件CPLD为主芯片，产生不同周期的时统信号，提高时统信号同步精度、调整脉冲宽度、收发多路差分时统信号等问题的一种时统信号板的设计原理和实现方法，具有在线更新逻辑、同步精度高、程序控制灵活、电路简单、可靠性高等特点，在火控系统中得到广泛应用，取得良好的效果。

关键词：
时统信号

同步

电路

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一种6.5 GHz～11 GHz宽频带低噪声LCVCO电路的设计与实现

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191334

作者：刘颖1，田泽1，2，邵刚1，2，吕俊盛1，2，胡曙凡1，李嘉1

作者单位：1.航空工业西安航空计算技术研究所，陕西西安710068； 2.集成电路与微系统设计航空科技重点实验室，陕西西安710068

摘要：随着高速通信系统的发展和传输速率的不断提高，锁相环不仅需要产生低抖动、低噪声的时钟，而且要求频率覆盖范围广和支持多协议。而压控振荡器作为锁相环中产生时钟的核心模块，其相位噪声和频带范围等性能将直接影响到通信系统中传输时钟的信号质量。为了满足多协议的不同传输频率要求，设计了一种针对6.5 GHz～11 GHz宽频带低噪声的LCVCO电路，通过6位频带选通信号对调谐电容阵列进行粗调谐和细调谐，产生64个时钟频带，同时频带内设计最优的VCO增益，在保证较低的相位噪声的情况下覆盖所有的频点。采用40 nm CMOS工艺，仿真结果表明时钟输出频率覆盖6.5 GHz～11 GHz，相位噪声不超过104.9 dBc@1 MHz。

关键词：
压控振荡器

宽频带

低噪声

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信号反射噪声的改善方法及仿真验证

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191321

作者：袁金焕，王艳玲，杨菊

作者单位：西安微电子技术研究所，陕西西安710029

摘要：分析了信号完整性问题中信号反射的形成机理，列出了信号反射的几种典型波形，然后提出了消除信号反射的主要措施。重点分析了消除反射常用的端接匹配，以及不同互连拓扑结构情况下可采取的有效措施，并结合工程案例给出了信号完整性仿真验证。

关键词：
反射

端接匹配

拓扑

仿真

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测控技术与仪器仪表

一种无线酒精浓度探测仪的研制

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190752

作者：胡仕兵，陈子为

作者单位：成都信息工程大学电子工程学院，四川成都610225

摘要：针对国民经济和人们生产生活等领域对酒精气体浓度智能化检测与控制的需求，设计研制了一种无线智能酒精浓度探测仪。该仪器采用STC90C52RC单片机控制10位A/D转换器TLC1549采集酒精浓度传感器TGS2620输出的电压信号，经数据处理获得酒精浓度值。该数值分别由液晶显示模块DM-162、语音录放电路ISD2560和无线收发芯片nRF24L01进行实时显示、语音播报和发送至上位机。本设计采用基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 6.0开发上位机用户界面，实现酒精浓度数据的显示和保存。在软件设计中应用防脉冲干扰平均滤波算法抑制采样数据的脉动性质干扰，采用分段线性插值法作标度变换提高系统的实时性，并采用最小二乘法线性拟合技术进行系统误差校正。实物测试结果表明，该仪器的测量精度≤±2%，通信距离≤100 m，验证了设计的正确性和有效性。

关键词：
nRF24L01无线通信

酒精浓度检测

分段线性插值

线性拟合技术

串行通信控件MSComm

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面向中低压馈电线路的区域保护装置设计与仿真

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190770

作者：代运滔

作者单位：贵州电网有限责任公司遵义供电局，贵州遵义563000

摘要：针对中低压馈线线路中分支线路众多、多端线路电流差动保护应用受限的问题，提出了一种面向中低压馈电线路的区域保护装置，并分别对区域保护装置结构、硬件电路、保护判据进行了设计。实验仿真结果表明，所提出的具有自适应能力的区域保护装置可有效判别保护区域内的相间故障，并对发生在馈线分支的故障实施有效的隔离。

关键词：
配电网

馈电线路

区域保护

故障隔离

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通信与网络

基于关联规则挖掘的多步长频谱占用预测方法

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191010

作者：荆通1，丁文锐1，2，刘春辉2

作者单位：1.北京航空航天大学电子信息工程学院，北京100191；2.北京航空航天大学无人系统研究院，北京100191

摘要：无线电频谱占用预测是认知无线电研究中的关键技术，针对传统频谱占用预测方法中只能进行单步长预测，多步长预测效果下降明显的问题，借鉴Apriori算法中查找频繁项集的思想，提出一种基于关联规则挖掘的多步长频谱占用预测方法。在数据采集方面，利用本单位研制的电磁频谱检测系统对调频FM广播业务频段(88~108 MHz)进行连续48小时的频谱监测，选取占用度满足频谱占用预测的需要的部分数据进行预测分析。实验表明，该方法在FM广播业务频段得到了较好的效果，多步长预测准确率达到70%以上。此外，还对算法中的重要参数进行了简要分析，指出了参数对输出结果准确度的影响。

关键词：
认知无线电

频谱监测

频谱预测

频繁模式

关联规则挖掘

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改进布谷鸟算法在水质传感器部署上的应用

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191073

作者：申志平，孙茜，王小艺，许继平，张慧妍，王立

作者单位：北京工商大学计算机与信息工程学院，北京100048

摘要：针对传统无线传感器网络随机部署分布不均的问题，基于Adam优化算法改进布谷鸟算法的寻优过程，用学习率衰减法改进布谷鸟算法的淘汰概率。以网络覆盖率为优化目标，通过建立网络覆盖率的数学模型来描述水质传感器网络节点覆盖优化问题，最后通过原始的布谷鸟算法与其他3种改进算法的对比，证明改进的布谷鸟算法可以使用较少的迭代次数，使水质传感器网络达到更佳的覆盖性能。

关键词：
水质传感器网络

部署

Adam算法

布谷鸟算法

无线传感器网络

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计算机技术与应用

基于人眼视觉的电润湿电子纸图像分层映射技术研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190928

作者：李甜甜1，2，林珊玲1，2，林志贤1，2，郭太良1，2，唐彪3

作者单位：1.福州大学平板显示技术国家地方联合工程实验室，福建福州350116； 2.福州大学物理与信息工程学院，福建福州350116； 3.华南师范大学华南先进光电子研究院广东省光信息材料与技术重点实验室，广东广州510006

摘要：针对电润湿显示器显示图像对比度不高、视觉信息损失等问题，提出一种基于人眼视觉的图像分层映射技术。首先，将图像分为基本层和细节层，对基本层进行亮度增强；对增强后图像利用韦伯-费希纳定律分区，实现分区对数映射，并与细节层加权融合为输出图像；同时为实现电润湿显示器的精准调制，进行亮度局部线性拉伸。实验结果表明，相较于传统映射方法，该算法的熵值更接近原图，图像评价指标PSNR值、SSIM值、UIQI值分别提高了0.2~0.6，0.07~0.4，0.1~0.6。所提方法使得校正后电压与亮度的关系更接近线性，在电润湿显示器上的图像细节更清晰，对比度得到提高，整体视觉效果较好。

关键词：
电润湿显示器

人眼视觉

韦伯-费希纳定律

分区对数映射

亮度局部线性拉伸

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图像识别技术在智慧教室录播系统中的应用研究

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.190645

作者：邓小海，姜周曙

作者单位：杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310000

摘要：录播系统的使用使得教学资源能够突破时间与空间的限制，让优秀的教学资源更加普及大众。但传统的录播操作模式需要人为地操作多个摄像源，这样不仅操作复杂，而且效果一般。将图像识别技术应用于录播系统，既能够还原本真的课堂，又能充分发挥技术对教学的辅助作用，为教学活动提供更加高效的录播服务。

关键词：
智慧教室

图像处理

录播系统

视觉跟踪

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嵌入式技术

基于FPGA的全数字双通道符合多普勒展宽系统

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191339

作者：钱秋妃，王柱，黄启俊，邹风华，廖远，张梦新

作者单位：武汉大学物理科学与技术学院，湖北武汉430072

摘要：针对核辐射能谱、正电子湮没符合多普勒展宽谱测量的需求，设计了一种基于FPGA的全数字双通道符合多普勒展宽系统。该系统以16 bit模数转换芯片AD9269-80为前端，将高纯锗探测器采集到的模拟信号转化为数字信号，该数字信号进入系统后端的FPGA芯片中进行数字处理。FPGA通过滑动平均窗口、乒乓操作、自定义IP核等实现对核脉冲信号的处理，包括波形降噪、梯形滤波、基线恢复、堆积识别、阈值判断、数据缓存等，从而得到核脉冲的幅度信息和时间信息。再由网口模块与上位机之间进行通信，采用UDP协议进行幅度、时间信息的传输，得到核信号的能谱。系统采用双通道对正电子符合多普勒展宽谱测量，得到二维符合图谱。

关键词：
正电子湮没辐射多普勒展宽

FPGA

双通道

梯形滤波

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电源管理

电机控制器IGBT驱动电源的设计

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191238

作者：杨海清，杨超

作者单位：浙江工业大学信息工程学院，浙江杭州310023

摘要：针对IGBT全桥模块提出一种新型驱动电源方案，传统驱动电源采用反激拓扑或变压器单原边多副边的方案。反激拓扑只在开关关断时才向副边传输能量，导致瞬态特性差；而单原边多副边的方案中6组驱动电源空间分布过于密集，电气间隙和爬电距离难以满足要求。基于英飞凌FS400R07A3E3全桥模块设计一种驱动电源，首先分析了各个模块的工作原理及参数计算；然后在仿真软件上验证设计的合理性；最后样机测试表明，电源具有良好的调整率及输出精度，能够稳定驱动IGBT。

关键词：
驱动电源

反激拓扑

电气间隙

FS400R07A3E3

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光伏发电系统工作模块数量随负载功率动态变化的控制策略

DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.191016

作者：刘贺1，2，张东来3，王子才1，张华2

作者单位：1.哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨150001；2.深圳航天科技创新研究院电力电子所，广东深圳518057； 3.哈尔滨工业大学(深圳) 机电工程与自动化学院，广东深圳518055

摘要：对于直流离网光伏发电系统，当直流母线的功率需求较大时，因太阳能帆板的输出电压及功率受温度及光照的影响，需采用最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracing，MPPT)的方式使帆板始终保持最大功率输出的状态。而当直流母线的功率需求较小时，所有变换器同时工作将引起轻载效率低等问题，此时提高效率最简单直接的方法就是减少工作模块数量，从而确保系统在全功率范围内高效地实现能量变换。为解决上述问题，提出了发电系统的控制策略，该策略在满足电源系统负载需求的前提下，充分利用了帆板能量，并可根据负载需求动态调整工作模块数量，为提高直流离网光伏发电系统全负载范围内的运行效率提供了理论依据。最终通过仿真验证了该方案的有效性。