家庭防盗系统-工程设计--电子信息工程.doc

家庭防盗系统 工程设计 电子信息工程

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2

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湖州师范学院求真学院
课程设计总结报告

课程名称 工程项目设计训练
项目名称 家庭防盗报警系统

专 业 电子信息与工程
班 级
姓 名
学 号
指导教师
报告成绩

信息与工程学院
二〇一二年五月九日
9

《工程项目设计训练》任务书

一、课题名称
《XXXXXXX》

二、项目任务
指导老师给出项目设计的内容及技术参数（任务书)

三、项目设计训练要求
1. 充分了解该项目的行业背景知识、选题意义;
2. 该课题在国内外的研究现状（文献综述）,
3. 根据项目的研究内容与目标（任务书）提出自己的设计方案和技术路线，进行可行性分析；

四、设计报告撰写规范
工程项目设计训练总结报告主要侧重理论分析与撰写,主要涉及选题的行业背景、该技术的研究现状、方案论证、实施的技术路线等内容。主要含以下内容：
1. 选题的背景依据与意义；
2. 国内外研究现状（要在文中标出引用的参考文献);
3. 项目的研究内容、目标以及拟解决的关键问题；
4. 系统总体设计方案(画出系统原理框图、方案的论证与比较等内容）；
5. 技术路线（各功能模块实现的技术与方法）
6. 按统一格式列出主要参考文献。

《家庭防盗报警器》
工程项目设计训练总结报告

摘 要
本系统主要由单片机和GSM短信模块组成，借助最可靠、最成熟的GSM移动网络，以最直观的中文短消息或电话形式，直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上.它采用主动式红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用.

引 言

目前传统的机械式（防盗网、防盗窗）安防系统在实际使用中暴露了很多隐患,例如：为其它没有安防盗窗的相近楼层形成被盗隐患、发生火灾时不易逃生等。
随着电子技术的飞速发展，报警系统已从原来的简单化、局部化向智能化、集成化发展。而各种防盗报警系统之间的主要区别是在于如何让分机与主机、分机与用户之间进行通讯。目前市场上常见的防盗报警系统的通信方式有固定电话拨号、以太网、集群系统等等。但它们有各自的缺点：
1． 固定电话拨号容易被盗贼在入室抢劫前切断电话线或恶意占线,使其在关键时刻失灵。
2． 以太网同样面临着线路被切断的隐患,且不易普及。
3． 集群系统功耗很大,网络架设和维护费用很高,而且需要 购买固定的频点。
针对以上通信方式的优、缺点,我设计了基于GSM短信模块的家庭无线防盗报警系统.此系统可解决这些隐患，让家庭防盗更及时、使用更方便.它不再依赖有线电话执行报警，而是借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,以最直观的中文短消息或电话形式,直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上.它采用主动式红外传感器进行检测，变有形的传统防盗网防盗窗为无形，给火灾时的逃生提供方便.并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器，实现防火、防燃气泄漏的作用。
本文介绍了用AT89S52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统，以及AT89S52单片机的功能特点、GSM短信模块工作原理、传感器工作原理.

系统组成框图如下：

GSM模块
红外传感器
烟雾传感器
燃气泄漏传感器

M

C

U

遥控布、撤防
备 用 电 源

基本概况

智能家庭防盗监控系统　　家庭防盗报警器是用物理方法或电子技术，自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警信号，并提示值班人员发生报警的区域部位,显示可能采取对策的系统.报警主机是预防抢劫、盗窃等意外事件的重要设施.一旦发生突发事件，就能通过声光报警信号在安保控制中心准确显示出事地点，使于迅速采取应急措施.防盗报警主机与出入口控制系统、闭路电视监控系统、访客对讲系统和电子巡更系统等一起构成了安全防范系统.防盗报警器广泛应用在城市安防、银行、电信、电力、司法、交通、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配、水利设施、实时视频监控系统等众多领域。
主要功能

　　手机视频监控报警系统是安防进入民用化领域的一套智能系统，该系统集成了手机监控与手机防盗报警两大系统 ，当有非法人员闯入禁区防区时，系统主机会第一时间给指定用户拨打电话及发送短信或email！用户收到电话短信时可以第一时间用手机或者电脑查看监控区域的画面。消除了传统监控系统马后炮及传统报警系统误报出警的顾虑!该系统集成了无线门磁、无线烟感等无线报警配件信息，有效的提高了监控系统民用化的特性。深圳市凯特科技有限公司是专业从事手机视频监控产品,该产品的配套手机软件即凯特守护神能与视频监控及家庭报警联动至手机短信或电话中。该产品也是一款智能家居安防监控防盗系统:该系统系网络但无需电脑即可独立完成!本地存储器24小时录像，异地可通过上网手机或电脑可观看及操作家中所有监控画面。系统自带无线报警模块,可匹配无线门磁、探头、烟感器等无线报警触发设备，当有人闯入监控防区，系统会自动打电话、发短信、邮件给指定的4位手机用户，同时本地会产生声光警笛。远程用户收到警情电话、信息后可以通过上网手机或电脑查看监控画面情况,并通过手机控制摄像机旋转角度及焦距、报警系统布防撤防,同时启动手机录像功能并处理警情。
家庭防盗报警系统各设备的主要作用
　　1、 防盗报警主机部分：报警主机部分由一个报警接收主机、一个声光报警器、三个遥控器、一台UPS不间断电源组成.主要完成报警设置、接收探测器信号触发报警、遥控控制设防、布防等工作。主机安装于隐蔽安全的位置，以防止恶意破坏。
　　2、 厨房燃气泄漏、烟感探测部分:由安装于厨房的一个燃气泄漏探测器、一个烟感探测器组成。当厨房发生燃气泄漏或厨房意外冒烟起火,探测器随即向报警主机发出报警信号。
　　3、 门窗意外打开探测器部分：通常每家有门窗8个左右.每个门窗都安装一个门磁或窗磁。当报警主机设防后，门窗被打开即门窗探测器即向报警主机发出报警信号.
　　4、 红外幕帘探测器 红外幕帘探测器安装于窗户的内侧墙角，在整个窗前形成一个扇形双层红外幕帘，当闯入者穿过红外幕帘探测器，探测器即向报警主机发出报警信号。
　　5、 紧急按钮 当业主需要紧急帮助时，按下紧急按钮即向报警主机发出信号，随即报警主机启动了预先设定的报警方式。
　　6、家庭防盗报警系统配合家庭监控系统使用将更加完善。
周界防范系统最大的困扰乃是易受室外环境影响，易误报和漏报，尤其是当暴风雨来临、或者来往车辆振动、飞机起降等情况发生时，往往导致误漏报时有发生，有些周界防范系统开发了智能学习功能，它通过”自学"技术,对环境状态学习记忆，从而当正式运行时，出现同类的环境状态便能被屏蔽掉，比如引起的误报，如风、雨和小动物活动等特征明显的事物，都能被自动"删除"，使得对真正的入侵信号的检测达到最优化效果；一根光纤走到底技术。众所周知，以往的光纤周界防范系统多采用一个防区一根光缆来布置。这种系统的最大缺点是光纤工程用量大，而宁波诺可推出的光纤信号反馈系统，实现只要一根光纤从周界头到周界尾敷设，当光纤敷设沿线上某个位置发生入侵事件时，其后端控制平台能准确地检测到该入侵点的位置，该系统不仅节省了光纤布线量,也节省了排查入侵精确位置的人力物力的耗费。
中国的安防市场到底是什么样的呢？中国人对安防认识到底有多少深呢？中国的安防行业的潜力有多大呢?下面就是我们的见解：
一、 市场需求概况

　　社会环境与科技发展共同推动市场需求

　　随着我国国内生产总值稳定而快速的增长，人们的生活水平有了很大的提高,但与此同时,社会人口的流动性大大增加了，社会结构和社会治安都日趋复杂，入室抢窃、偷盗等诸多社会问题的频繁发生，使人们对家庭生命财产的安全越来越重视。传统的机械式(防盗网、防盗窗)家居防卫系统在实际使用中暴露了很多隐患，国家下达了《关于在住宅小区禁止安装防盗网的建议》中指出，防盗网带来了很多问题，例如市容的美观,火灾以后的逃生以及为犯罪分子提供翻越条件等等,因此现在已有几十个城市立法，强行拆除金属防盗网，所以家庭安防必须有新的系统、新的方法能够提供相应的解决方法。

　　由于通信与信息技术的发展,特别是计算机网络技术的日臻成熟.伴随着各种通信、家电、安保防范设备通过网络技术进行监测、控制与管理的商业系统被普遍的应用于智能住宅小区，家庭安全防范产品的发展也出现了前所未有的变化.

　　经济增长促需求

　　我国防盗报警产品市场主要被国外厂商占据，产品的价格普遍在千元以上。据有关调查显示，目前市场上普遍使用的产品,无论是单户型还是联网型防盗报警系统的平均价格都在2000元左右。高昂的价格限制了防盗报警产品走进普通家庭的步伐，日前防盗报警产品的用户主要集中在中高收入人群。

　　据浙江大学社会学王小章教授说，在一项新近完成的研究中，中国中产阶级的人数已达到8000万人以上；来自中国国家信息中心的消息称，到2006年，中国将有2亿人口进入中产阶级消费群；记得中国入世首席谈判代表龙永图,早在2 001年新加坡的一次讲演中就预测，在未来10年中，中国具有中等收入的群体将达4亿。虽然到目前为止，中国中产阶级人群到底有多少数量还没有一个具体确切的数字，但其发展势头再一次告诉我们,他正从萌芽期向发展期挺进.在这种情况下，近两年来，家庭报警系统的销售数量和总销售额都呈现连续攀升的势头，每年的增长幅度都在30％以上，随着人们安全意识的提高，会有更多的人选用报警系统，可以预见家庭防盗报警系统将会有更广阔的发展空间.

二、 产品应用现状

　　目前，家庭防盗报警系统可以分为联网型和单户型两大类.

　　联网型报警系统由多个小型报警系统组成，常用报警系统经过联网组成报警中心，而报警中心一般使用报警接收机、计算机系统和打印机设备等.当报警事件发生时，报警点的数据显示在电子地图的相应位置,同时计算机系统可以调出报警点的配置和现场各种数据资料等有关技术材料,供警情处理人员快速判断和决策处理出现的警情事件。联网型家庭防盗报警系统的防盗报警中心一般以小区为中心组成，所以主要应用于新建小区，而且需要用户普遍接受该系统.

　　单户型报警系统是当整个住宅小区对安装防盗报警系统没有达成一致的意见时，有的用户愿意安装,有的用户不愿意安装,那么对于希望安装防盗报警系统的用户，就可以采用单户型结构；另一方面，老的小区改造存在很多的问题，联网型系统需要重新布线、重新安装，也需要单户型来过渡。

　　据相关调查，在2005年3月对全国126家防盗报警工程商的调查反映，工程商安装联网型防盗报警系统比重小于等于5%的,占24％；安装比重在5—15％的,占1%；安装比重在15-30%的,占20%；比重在30-50%的，占11%；安装比重在50-80％的，占20％；而安装比重在80%以上的，仅占9％。联网型防盗报警系统的安装比重大部分集中在30%以下，主要是因为联网型报警系统的安装条件，即新建小区和用户普遍接受，影响了联网型报警系统的应用,但是随着人们安全防范意识的加强，联网型报警系统凭借其覆盖面大，用户多,方便推广的特点会得到更高的发展空间。

　　另外，在目前安全防范入侵报警系统的应用中,各种各样的建筑不同，安全防范的要求也不同，因此每一个安全防范入侵报警系统的构成也都不同，从一个报警探测器和一台报警系统控制主机，到几百个以至上千个报警探测器和报警系统控制主机构成的系统都有应用。有些大型报警系统控制器主机功能也相当丰富，除了安全防范报警以外，还可以作为自动化控制系统和门禁系统使用。有的报警系统包括的无线系统、时间表控制系统、继电器控制系统可以方便地构成家居及办公自动化系统。

　　总之防盗报警系统在向多功能、大容量、智能化发展，越来越成为一套完整的集安全防范、自动化控制等为一体的综合管理系统体系。

　　纵观当前形势，防盗报警器取代防盗网已是大势所趋，可以预计防盗报警产品即将走入千家万户的生活.目前防盗报警产品在我国的普及率只有20%，与欧美等发达国家高达70％的普及率相比，我国防盗报警产品市场的发展才刚刚起步，潜在需求更是难于估计。个人收集整理，勿做商业用途个人收集整理，勿做商业用途
门磁开关
　　门磁开关是由一个干簧管及磁条组成，它可分为有线/无线门磁．一般应用在门、窗户。只要磁条及干簧管离开距离<20mm之后就会有报警信号输出．
玻璃破碎探测器
　　玻璃破碎探测器是利用压电陶瓷片的压电效应（压电陶瓷片在外力作用下产生扭曲、变形时将会在其表面产生电荷），可以制成玻璃破碎入侵探测器.对高频的玻璃破碎声音（10k~15kHZ）进行有效检测，而对10kHZ以下的声音信号（如说话、走路声)有较强的抑制作用。玻璃破碎声发射频率的高低、强度的大小同玻璃厚度、面积有关。 玻璃破碎探测器按照工作原理的不同大致分为两大类：一类是声控型的单技术玻璃破碎探测器，它实际上是一种具有选频作用（带宽10到15KHz)的具有特殊用途（可将玻璃破碎时产生的高频信号驱除）的声控报警探测器。另一类是双技术玻璃破碎探测器，其中包括声控-震动型和次声波-玻璃破碎高频声响型。它一般适用于银行的ATM机上，其它的玻璃防破坏．
红外探测器
　　红外探测器是一种辐射能转换器，主要用于将接收到的红外辐射能转换为便于测量或观察的电能，热能等其他形式的能量。 根据能量转换方式，红外探测器可分为热探测器和光子探测器两大类。热探测器的工作机理是基于入射辐射的热效应引起探测器某一电特性的变化,而光子探测器是基于入射光子流与探测材料相互作用产生的光电效应,具体表现为探测器响应

各式各样的防盗报警系统(16张)元自由载流子（即电子和/或空穴）数目的变化.由于这种变化是由入射光子数的变化引起的,光子探测器的响应正比于吸收的光子数。而热探测器的响应正比与所吸收的能量。
热探测器
　　热探测器的换能过程包括：热阻效应，热伏效应,热气动效应和热释电效应。光子探测器的换能过程包括：光生伏特效应,光电导效应,光电磁效应和光发射效应
　　而双鉴或三鉴它们分别多了微波及智能防宠物功能．
　　它们应用也比较广范，如安装在室内的红外报警，只要有人或移动物体它就会输出信号．
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紧急按钮
　　紧急按钮：它在防盗器材当中是最简单的一种器材，它是一个开关．有常开/闭输出,有开关量变化时它就会输出报警信号给主机了．
报警指示灯
　　报警指示灯：它是一种输出设备，当报警主机处理到有报警信号要处理的输出时，这是连接好的报警指示灯就会工作了．
声光报警器
　　当报警主机接收到报警信号时，通过声光报警器进行输出,这是声光报警器会同时闪灯、鸣叫。
防盗报警系统的组成

周界防范报警系统
　　第一道安全防线：由周界防范报警系统构成，以防范翻围墙和周边进入社区的非法入侵者。采用感应线缆或主动红外线对射器。
社区监控系统
　　第二道安全防线:由社区监控系统构成，对出入社区和主要通道上的车辆，人员及重点设施进行监控管理。配合小区报警系统和周界防护系统对现场情况进行监控记录，提高报警响应效率。
保安巡逻管理系统
　　第三道安全防线：由保安巡逻管理系统构成,通过住宅区保安人员对住宅区内可疑人员、事件进行监管。配合电子巡更系统，确保保安人员的巡逻到位，实现小区物业的严格管理。
可视对讲系统
　　第四道安全防线:由联网型楼寓可视对讲系统构成，可将闲杂人员拒之梯口外,防止外来人员四处游串。
家庭防盗报警系统
　　第五道安全防线：由家庭防盗报警系统构成，这也是整个安全防范系统络最重要的一环，也是最后一个环节。当有窃贼非法入侵住户家或发生如煤气泄漏、火灾、老人急病等紧急事件时，通过安装在户内的各种电子探测器自动报警，接警中心将在数十秒内获得警情消息，为此迅速派出保安或救护人员赶往住户现场进行处理。
家庭防盗报警系统的构成

简介
　　作为小区安全防范系统的最后一道也是最重要的一道防线，家庭防盗报警系统是利用全自动防盗电子设备，在无人值守的地方,通过电子红外探测技术及各类磁控开关判断非法入侵行为或各种燃气泄露，通过控制箱喇叭或警灯现场报警，同时将警情通过共用电话网传输到报警中心或业主本人。同时,在家中有人发生紧急情况时，也可通过各种有线、无线紧急按钮或键盘向小区联网中心发送紧急求救信息。
防盗报警主机
　　防盗报警主机
　　判断接收各种探测器传来到的报警信号，接收到报警信号后即可以按预先设定的报警方式报警。如启动声光报警器、自动拨叫设定好的多组报警电话，若与小区报警中心联网即可以将信号传送至小区报警中心.报警主机配有遥控器，可以对主机进行远距离控制。
红外防盗探测器
　　红外防盗探测器　
　　采用微电脑数字信号技术,高稳定度探测器件,创新设计而成。具有温度补偿、抗强白光、防电磁干扰，并消除多种误报的因素。 当闯入者穿过红外探测器，红外探测器即向报警主机发出信号,报警主机随即报警。
门磁、窗磁探测器
　　门磁、窗磁探测器
　　报警主机设防后，闯入者打开安装有门磁、窗磁的门窗，即门磁窗磁向报警主机发出信号，报警主机随即启动报警.
遥控器
　　遥控器
　　用于对防盗报警系统的布防、撤防，使用方法与常见的汽车防盗遥控器相同。
烟雾探测器
　　烟雾探测器
　　利用先进的一个放射源和对比空间、开放空间对重离子进行放射探测，不管是明火、无火、有烟、无烟燃烧，都比较灵敏。 当探测到有害气体,指示灯亮红色，并发报警信号至主机
　　有害气体探测器　
　　探测范围：甲烷、乙烷、液化石油气等可燃气体的探测 探测浓度:甲烷、丙烷、乙烷大于10000PPM,酒精、乙酸酯大于1000PPM，乙烯、氨气大于500PPM 工作环境温度：—10℃～5℃ 湿度:小于95%
防盗报警系统误报分析及解决的办法

误报警的定义
　　关于误报警目前还没有一个权威的定义,在我国一般都认为：“没有出现危险情况报警系统发出报警信号即为误报警.”按照这个定义，报警系统的误报率(在一定时间内，系统误报警次数与报警总数的比值)一般都在95％以上.在西方一些国家关于误报警的定义是：“误报警是指实际情况不需要警察而使警察出动的报警信号，其中不包括那些因恶劣自然气候和其他无法由报警企业以及用户操纵的特殊环境引起的报警信号。”按照这个定义，美国UL标准规定:“每一报警系统每年最多只能有四次误报警。”
报警设备故障引起的误报警
　　产品在规定的条件下、规定的时间内，不能完成规定的功能，称为故障。故障的类型有损坏性故障和漂移性故障。　
　　损坏性故障包括性能全部失效和突然失效。这类故障通常是由元器件的损坏或生产工艺不良（如虚焊等）造成。
　　漂移性故障是指元器件的参数和电源电压的漂移所造成的故障。例如：温度过高会导致电阻阻值的变化,此时设备表现为时好时坏.事实上，环境温度、元件制造工艺、设备制造工艺、使用时间、储存时间及电源负载等因素都可能导致元器件参数的变化，产生漂移性故障。
　　无论是损坏性故障还是漂移性故障都将使系统误报警，要减少由此产生的误报警应从以下方面努力.
　　（1）报警设备的生产企业，必须提高产品的设计水平和工艺水平，在作系统设计的同时，还需作可靠性设计，如冗余设计、电磁兼容设计、三防设计(防潮、防盐雾、防霉菌)、漂移可靠性设计等.在此基础上，提高产品制造过程的可靠性，如对元器件质量的严格筛选;对生产过程进行严格的质量监督管理等，保证产品质量符合有关标准的要求。
　　销售报警设备的单位或个人，应进行严格的进货检验，检验内容为:产品质量检验合格证明；生产企业的工业生产许可证书或安全认证证书或生产登记批准书。
　　(2)管理部门应定期或不定期组织安防市场的检查、抽查,发现生产、销售安防产品活动中的违法行为应严格按照《安全技术防范产品管理办法》的规定处理。　
　　(3)报警系统建设单位(用户)应在相应的工程文件中明确要求施工单位选用经授权检测机构检验合格的产品；国外设备要选用正规渠道进口的、按国际先进标准检验合格的产品.　
　　（4)为了保证报警系统的良好工作状态,必须建立定期检查、维修制度。顺便提一句，目前我国报警系统的维修方式有待解决,最好是变工程承建单位的维修为专业维修公司的维修,这样不仅有利于维修资源（维修人员、维修设备、维修备件等）的利用和维修水平的提高，更重要的是能提高安全防范系统的可靠性。
报警系统设计、施工不当引起的误报警
　　系统设计不当引起的误报警
　　设备选择是系统设计的关键，而报警器材种类繁多，又各有自己的特点、适用范围和局限性，选用不当就会引起误报警。例如，靠近震源(飞机场、铁路旁)选用震动探测器就很容易引起系统的误报警;在蝙蝠经常出没的地方选用超声波探测器亦使系统误报警，这是因为蝙蝠发出超声波的缘故；电铃声、金属撞击声等高频声均可引起单技术玻璃破碎探测器的误报警……,因此,要减少由于器材选择不当引起的误报警，系统设计人员要十分熟悉各种报警器材的原理、特点、适用范围和局限性。同时还必须掌握现场环境情况、气候情况、电磁场强度以及照度变化等，以便因地制宜选择报警器材。
　　除设备器材选择之外,系统设计不当还表现在设备器材安装位置、安装角度、防护措施以及系统布线等方面。例如：将被动红外入侵探测器对着空调、换气扇安装时，将会引起系统的误报警；室外用主动红外探测器如果不作适当的遮阳防护(有遮阳罩的最好也作防护)，势必会引起系统的误报警；报警线路与动力线、照明线等强电线路间距小于1。5m时，而未加防电磁干扰措施,系统亦将产生误报警……。
施工不当引起的误报警
　　这部分问题主要表现在以下方面：
　　（1）没有严格按设计要求施工.
　　(2)设备安装不牢固或倾角不合适。
　　（3)焊点有虚焊、毛刺现象，或是屏蔽措施不得当。
　　(4）设备的灵敏度调整不佳。
　　(5）施工用检测设备不符合计量要求.
　　解决上述问题的办法是加强施工过程的监督与管理，尽快实行安防工程监理制，这很有利于提高工程质量,减少由于施工环节造成的误报警.
环境噪扰引起的误报警
　　由于环境噪扰引起的误报警是指报警系统在正常工作状态下产生的,从原理上讲是不可避免的，而事实又是不需要的，属于误报警。例如：热气流引起被动红外入侵探测器的误报警；高频声响引起单技术玻璃破碎探测器的误报警；超声源引起超声波探测器的误报警等。减少此类误报警较为有效的措施就是采用双鉴探测器（两种不同原理的探测器同时探测到“目标”，报警器才发出报警信号)。现行的产品有：微波－被动红外双鉴器、声控－振动玻璃破碎双鉴器、超声波－被动红外双鉴器等。但是有些环境噪扰双鉴探测器却无能为力，例如：老鼠在防范区出没;宠物在居室内走动等.为此，科技人员又将微处理技术引进报警系统，使其具备一定的鉴别和思考能力，能在一定程度上判断是入侵者还是环境噪扰引起的报警。
主要参考文献：
1 张毅刚等.MCS－51单片机应用设计。哈尔滨工业大学出版社，1990
2 涂时亮等。单片机软件设计艺术.重庆：科学文献出版社重庆分社，1987
3 周航慈。单片应用程序设计技术.北京航空航天大学出版社,1990
4 李华主编.MCS－51单片机实用接口技术.北京航空航天大学出版社，1993