2025年, 第22卷, 第7期　
刊出日期：2025-07-25

  

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专题——复杂环境轻武器应用与协同评估技术
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  基于不同工艺的UHMWPE纤维防弹层的多入射角的抗弹性能研究

  张慧慧, 董方栋, 伍杨

  装备环境工程. 2025, 22(7): 1-8. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.001

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  目的 评估不同工艺UHMWPE纤维防弹层在模拟实战条件下的多角度抗弹性能差异,为单兵防护装备的材料选择和结构设计提供依据。方法 采用控制变量的研究方法,通过控制面密度变量（5.4 kg/m²）,分别测试软质（物理堆叠）和硬质（热压成形）2种工艺防弹层在0°、30°、45°入射角下的抗弹性能。通过定量分析凹陷变形和弹道极限测试（v₅₀）评价防弹层的防护效能。结果 硬质防弹层手枪弹冲击凹陷值显著低于软质结构。等边三角形射击布局中,第三发射击点的凹陷深度较前两发的最大凹陷值增加12%以上。软质防弹层破片弹道极限值高于硬质层,且其在45°入射时的v₅₀值较0°时提升14.3%~14.8%。结论 同样的面密度下,硬质UHMWPE防弹层更适用于防手枪弹,而软质结构在防破片方面具有优势。增大入射角度可显著提升防护性能,射击点位布局对防护效能具有重要影响。
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  激光雷达点云球面投影与相机融合的环境语义分割算法

  杨涵, 高骏, 刘勇, 贺秀伟, 檀利, 殷艳坤, 申晓雷, 杨菲菲, 彭成磊

  装备环境工程. 2025, 22(7): 9-15. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.002

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  目的 融合激光雷达与相机的多模态信息,完成语义分割任务。方法 通过球面投影,将激光雷达三维点云转化为二维稀疏深度图,与相机图像实现像素级对齐。在神经网络模型中,设计非对称双分支编码器,使用稀疏卷积提取深度图特征,使用残差结构提取相机图像特征,2种模态的特征通过融合网络实现特征混合,得到融合图像。对融合图像使用基于跳跃连接的解码器解析特征,恢复分辨率并生成语义分割结果。结果 设计的算法有效提取和融合了2种模态的特征,降低了环境因素对单传感器的干扰,提高了语义分割的精确度和稳健性。算法在KITTI数据集上的mIoU指标达到了64.4%,较传统单模态环境语义分割算法提升了8.6%,且受光照影响更小。结论 相机的色彩纹理信息与激光雷达的精确深度信息具备信息维度互补能力,本文设计的多模态融合环境语义分割算法有效完成了环境语义分割任务,具备较高的精确度与稳健性。
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  后融合策略驱动的空地跨视角行人目标匹配

  高骏, 杨涵, 刘勇, 贺秀伟, 檀利, 殷艳坤, 申晓雷, 杨菲菲, 彭成磊

  装备环境工程. 2025, 22(7): 16-23. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.003

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  目的 针对复杂战场环境下空地异构装备（无人机-无人车）协同侦察中多视角影像行人目标匹配的难题,提出一种基于后融合策略的空地跨视角目标匹配算法,以解决大视角差异（>60°）、尺度剧烈变化等挑战。方法 首先采用轻量化双分支YOLOv10模型实现空地视角影像的高效行人检测;其次,融合多尺度特征提取网络（残差网络ResNet-18结合空间金字塔）与几何定位信息,构建目标的空间-表观联合表征;最后,通过匈牙利算法优化特征与几何约束的加权代价函数,实现跨视角目标的最优匹配。结果 在跨视角多人跟踪数据集CVMHT上的实验表明,该方法平均精确率和召回率分别达到81.4%与79.0%,较未融合表观特征信息的基线方法（76.3%和78.8%）分别提升了5.1%和0.2%,且显著优于传统行人重识别方法ByteTrack V2（微调后33.8%和36.1%）。结论 所提算法通过后融合策略,有效结合检测、几何与表观特征,克服了前融合方法对固定视角布局的依赖,为空地异构装备协同侦察提供了灵活、鲁棒的目标匹配解决方案。
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  高原环境冲击波作用颅脑的动态响应研究

  杜庆磊, 卢海涛, 安硕, 覃彬

  装备环境工程. 2025, 22(7): 24-35. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.004

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  目的 研究颅脑在高原环境中爆炸冲击波作用下的压力动态响应及海拔高度影响规律。方法 基于S-ALE方法构建高海拔下空气/炸药和头部流固耦合作用模型,通过与实验结果和经验公式对比验证其有效性,并深入分析炸药当量与海拔高度对冲击波传播特征、冲击波与头部耦合作用机制及脑组织压力分布的影响规律。结果 前额区域因反射增强和颅骨衰减效应使冲击波超压呈梯度分布特征,具体表现为反射超压最高,额叶超压次之,入射超压最低,其中额叶区为脑损伤的高风险区域。当量增加与冲击波参数呈正相关增长,颅骨对压力波的衰减率达到52%~58%。100 g TNT在1 m爆距处爆炸,额叶区域可引发中度损伤。海拔升高（0~4 000 m）使50 g TNT在1 m爆距处冲击波到达时间缩短7.9%,超压峰值降低17.5%,正压作用时间延长7.1%。此外,额叶压力峰值随海拔递减（50 g TNT,0 m：105.5 kPa→4 000 m：92.8 kPa）。结论 正面冲击额叶区为爆炸致伤敏感区域,当量增加直接强化冲击波损伤效应。随着海拔高度的升高,冲击波的超压峰值降低,正压作用时间延长,导致额叶压力峰值降低,但应注意高原低氧环境引发的血氧饱和度下降及血脑屏障变薄可能加剧脑组织损伤效应。
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  落锤冲击带防护生物肋骨靶标的钝击响应研究

  周振鲁, 安硕, 熊漫漫, 马雪姣, 杜庆磊, 卢海涛, 臧立伟, 覃彬

  装备环境工程. 2025, 22(7): 36-43. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.005

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  目的 探究低速撞击下胸部钝击损伤特性,并结合损伤准则进行评估。方法 通过探究胸部压缩量/率的变化特征,揭示钝击损伤特性。通过猪胸廓与弹道明胶相结合的方式搭建生物肋骨靶标,以落锤为冲击源,结合高速摄影系统,探究撞击历程。结果 落锤钝击历程与枪弹作用相似,软防护凹陷变形最大深度达到37 mm。落锤冲击速度的增加,显著地增加了胸腔变形量,钝击速度为5.602 m/s时,最大胸部压缩率为22.5%。结合黏性损伤准则分析,钝击速度为3.779 m/s（VC_max=1.724 m/s）与5.602 m/s（VC_max=2.276 m/s）时的VC值均对应AIS2或AIS3级损伤,损伤概率约为100%。结论 采用落锤冲击与生物肋骨靶标相结合的方式可以开展低速钝击研究,但以胸部压缩率、胸部压缩量以及黏性损伤准则为衡量依据时,其对应AIS等级具有一定差异。
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  不同环境剖面次序对某自动步枪可靠性影响分析

  李朋超, 苑大威, 沙金龙, 陈云霞

  装备环境工程. 2025, 22(7): 44-49. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.006

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  目的 量化分析不同环境剖面次序对自动步枪可靠性的影响。方法 以某小口径自动步枪为试验对象,按照常温、低温、盐雾、高温、浸河水、扬尘环境剖面顺序开展试验,统计不同环境剖面时序组合下的故障数据,建立寿命周期内累计故障预测模型,分析获得不同环境剖面次序对自动步枪可靠性的影响显著度。结果 不同环境剖面时序组合下,自动步枪的故障数差别较大,不同环境剖面的次序对自动步枪可靠性的影响程度不同。结论 扬尘对后续剖面的次序效应最为显著,常温次序效应最不显著,高温和低温两剖面易受其余剖面的影响。
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  城市战场环境对地面无人平台作战效能的影响分析

  何洪苇, 李俊霖, 梁晋源

  装备环境工程. 2025, 22(7): 50-58. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.007

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  基于多域融合视角,构建了城市战场环境分析框架,系统梳理了其对无人平台侦察、打击、机动与通联效能的多维度影响,并提出“多模态感知-模块化火力-自适应机动-异构融合通信”协同优化策略。研究创新点在于突破传统物理域局限,结合社会域平民动态干扰与信息域电磁频谱博弈,揭示复杂耦合机制。通过技术研发与应用协同路径,为提升地面无人平台城市实战效能提供理论支撑。
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  某小口径自动步枪低温环境下击针失效分析

  李君安, 乔自平, 雷清华, 许立宁, 张贺

  装备环境工程. 2025, 22(7): 59-66. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.008

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  目的 针对某小口径自动步枪低温寿命试验过程中出现的击针断裂现象,开展击针冲击疲劳失效分析,并提出击针设计建议。方法 通过对低温寿命试验过程中出现的断裂失效击针进行宏观观察与微观分析,同时对击针材料进行常温与低温条件下的性能测试实验,明确击针零件及对应材料在低温环境下的失效机理及性能变化规律。结果 性能测试实验结果表明,击针材料在低温环境下具有更高的抗拉强度以及低周疲劳寿命,其冲击韧性有明显降低。通过对击针表面及断口的观察,发现击针的尖部表面比较粗糙,可见规则平行的环向沟痕。击针材料在低温环境下的抗拉强度与拉压低周疲劳寿命呈正相关,其冲击韧性较常温降低29.3%,且与实际工况的冲击疲劳寿命呈正相关。同时击针零件表面加工精度较低,存在应力集中,加速裂纹扩展,影响了击针寿命。结论 针对需要长期在低温环境下服役的枪械,其击针材料建议选用在保证常温强度的情况下,具有较高的低温冲击韧性的材料,以保证枪械的击发可靠性。
武器装备
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  弹药包装铁路高速运输电磁屏蔽效能分析

  杨清熙, 王博, 金一南, 张金宝, 白玉, 徐国星

  装备环境工程. 2025, 22(7): 67-73. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.009

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  目的 针对铁路高速运输弹药电磁安全不明确问题,准确分析列车内部弹药包装内的电磁环境。方法 分别建立高速列车车体、典型弹药包装的电磁屏蔽模型,采用仿真方法分析典型弹药包装材料的屏蔽效能,并进行试验验证,进而对典型弹药包装组合的屏蔽效能进行分析。结果 在30 MHz~1.5 GHz,2 mm厚铝金属包装材料屏蔽效能在88 dB以上,而非金属包装材料基本没有屏蔽效能,增加铝塑袋后,屏蔽效能可达55 dB。结论 电磁敏感弹药在铁路高速运输时,可采用套铝塑袋、铝包装箱等方式提高屏蔽效能。
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  一种基于直接力控制的防空制导炮弹研究

  高伟, 程胜, 李凯, 徐礼, 马钰秋

  装备环境工程. 2025, 22(7): 74-80. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.010

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  目的 提升防空炮弹的命中精度和拦截距离,增强末端防御能力,提出一种基于直接力控制的防空制导炮弹方案。方法 引入高精度的指令制导系统,通过脉冲火箭的直接力控制,实现对炮弹速度方向的实时调整,用于动态修正射击偏差,提升命中精度和有效射程。通过对该方案的数学建模与仿真分析,以及蒙特卡洛模拟打靶试验,验证指令制导+脉冲直接力控制方案的有效性。结果 与传统无控弹相比,单发命中概率极大提升,将无控弹的落点散布从20 m提升至有控弹的2 m;将拦截所需的弹目速度比（弹丸速度/目标速度）从1.5降至0.4,具备拦截高速目标的能力;拦截距离从2 km提升至4 km以上。结论 考虑到实际作战需求和成本效益,在设计过程中注重成熟技术的应用,具有较强的环境适应性和低成本特性。基于直接力控制技术的防空制导炮弹具有较强的应用价值。
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  红外成像系统作用距离估算模型方法研究

  廖俊勃, 袁宏学, 温雪君, 张超, 杨杨

  装备环境工程. 2025, 22(7): 81-89. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.011

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  目的 提出基于实测参数的红外成像系统作用距离预测方法,解决复杂战场环境下红外成像系统性能评估的技术难题,为作战运用提供关键数据支撑。方法 研究基于实测参数的复杂环境中红外成像系统作用距离预测方法,给出测量目标特性与环境参数量化分析,提出基于实测的最小可分辨温差曲线与目标-背景温差衰减的红外成像系统作用距离估算方法,并评估估算模型精度。通过结合实测结果分析,讨论不同目标特性与环境参数对观测距离的耦合影响,建立不同目标与环境参数条件下的作用距离影响评估方法。结果 所提出的方法与实测数据相比,发现目标作用距离相对误差小于6.5%,识别目标作用距离相对误差小于10%。结论 所研究的模型准确度高,能够有效用于非典型环境条件下的红外成像系统作用距离评估。
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  大型弹药野外保温试验保障对策

  濮兴啸, 唐平建, 陈龙

  装备环境工程. 2025, 22(7): 90-95. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.012

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  简要介绍了机动式保温试验系统发展现状、设备组成及功能特点,详细分析了大型弹药野外保温试验保障具有“预先谋划准备难,后装保障依托弱,易出现思谋不周延误试验进度”“机动转场较远,易出现突发情况和故障隐患”和“场实施安全风险因素多,易引发安全事故”等3个典型特点。结合近年来大型弹药野外保温试验经验做法,从试前谋划准备充分、周密筹划机动转场方案和严守试验保障流程及操作规范等方面入手,梳理提出了安全高效实施大型弹药野外保温试验保障的具体对策措施,对野外实施大型弹药保温试验保障具有参考价值和借鉴意义。
航空航天装备
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  超音速火焰喷涂NiCrFeMo修复涂层研究及应用

  吴雷, 王莉, 徐锋, 张小锋, 黎红英, 黄勋, 程思远, 刘雅鹏

  装备环境工程. 2025, 22(7): 96-104. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.013

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  目的 解决航空发动机高温合金零件因基体损伤导致的提前失效和经济损失,开展超音速火焰喷涂NiCrFeMo修复涂层工艺研究。方法 以某航空发动机盘类零件为热喷涂修复对象,采用三因素三水平正交试验,研究HVOF关键工艺参数对涂层性能的影响,使用Minitab对最佳工艺参数的工艺能力指数（CPK）进行评估。结果 喷涂氢气流量为33.394 m³/h、氧气流量为13.584 m³/h、喷涂距离为250 mm是最佳修复工艺参数,涂层组织均匀、致密,与基体的结合强度达到62 MPa以上,并且工艺能力指数>1.33,工艺稳定性高。采用本研究的最佳工艺参数对某航空发动机盘类缺陷零件进行修复,效果良好,修复零件实际外场服役超100 h后,检测涂层外观,无开裂后脱落失效,与基体结合良好,零件修复区域厚度变化<1%,表面磨损质量损失小。结论 使用HVOF喷涂NiCrFeMo修复涂层可有效实现航空发动机高温合金缺陷零件的修复,工艺稳定性高,有效延长了零件的使用寿命。
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  空腔噪声数值计算方法及噪声抑制方法研究

  宁舜山, 张倩, 任杰, 李惟海, 王振东

  装备环境工程. 2025, 22(7): 105-113. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.014

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  目的 显著降低空腔噪声问题对先进飞行器、动力装置等研制的影响,以及提高空腔噪声数值计算精度。方法 采用大涡模拟和计算气动声学相结合的方法,对典型开式空腔噪声进行数值计算,分析空腔噪声的产生机理、总声压级分布特性和典型监测点的噪声频谱特性,研究大涡模拟不同亚格子尺度模型对数值计算结果的影响,提出一种基于空腔前后壁修形的噪声抑制方法。结果 计算采用不同亚格子尺度模型时空腔噪声的总声压级分布和噪声频谱,发现采用WALE（Wall Adapting Local Eddy Viscosity）模型时数值计算结果与试验值吻合最好,采用DSM（Dynamic Smagorinsky-Lilly）模型时次之,采用SM（Smagorinsky-Lilly）模型时误差相对最大。此外,还计算了前后壁修形对空腔噪声的抑制效果,发现其能显著改善腔内的强噪声环境。不同亚格子尺度模型会对空腔噪声数值计算结果产生影响,采用WALE模型的数值计算结果与试验值最接近。此外,空腔前后壁修形可显著抑制空腔噪声,Ma=0.85和Ma=0.6时,腔内总声压级最大降幅分别达到了7.82、6.63 dB,主模态声压级分别降低了4.56、5.65 dB,同时主模态频率向低频分别移动了27.14、27.22 Hz。结论 主模态频率的大幅移动可避开空腔声共振频率,有效避免了空腔结构及腔内武器装备发生随机振动,甚至声疲劳破坏。
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  水蒸发制冷器在高空飞行工况下的性能评估方法及试验研究

  褚鑫, 何宇, 叶元鹏, 李佳, 史林全

  装备环境工程. 2025, 22(7): 114-120. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.015

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  目的 研究水蒸发制冷器在飞行工况下的制冷性能,为工程应用提供理论和试验数据支撑。方法 首先结合应用场景,通过理论计算方法评估不同飞行工况下水蒸发制冷器的制冷性能,然后搭建试验装置,模拟不同压力、温度、湿度的使用环境,并对水蒸发器在不同环境下的性能进行试验测试,获取性能测试数据。结果 将水蒸发制冷器性能评估的理论计算方法与飞机飞行工况及天气条件紧密结合,通过飞行高度、速度、空气湿度、水蒸发器流阻特性等条件能够计算评估水蒸发器的制冷性能,并借助试验装置进行水蒸发制冷器在不同工况下的制冷性能测试,进一步验证了理论计算评估方法的有效性,为工程应用提供了高效的设计途径。结论 通过理论分析和试验结果表明,水蒸发制冷器在飞机应用领域具有较高的制冷性能和高可靠性,能够改善飞机内设备的工作温度环境,提高飞机的功能可靠性和环境适应性。
重大工程装备
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  风机叶片覆冰检测与防覆冰涂层研究现状综述

  曾过房, 张雄波, 崔娟, 舒凤远, 邓加, 雷冰, 元辛

  装备环境工程. 2025, 22(7): 121-130. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.016

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  综合阐述了风机叶片覆冰检测与防覆冰涂层技术的研究现状。在覆冰检测方面,将其方法分为直接法、间接法与数学模型法,详细介绍了超声波检测、热传感技术检测、光纤传感检测技术、电容式传感器检测技术等直接检测法的原理及应用实例,分析了间接法基于环境条件监测和功率曲线偏差检测的特点,以及大数据模型利用风电场数据和机器学习算法构建模型的研究成果,并对各检测方法的性能进行了比较。在防覆冰涂层技术上,重点论述了疏水性涂层（包括有机硅类和有机氟类涂层）、光热型涂层及其他功能涂层的作用原理、材料特性和存在问题。疏水性涂层依据水滴与叶片表面接触角影响覆冰黏附率的原理发挥作用,光热型涂层借助太阳光热能实现防覆冰,但受天气影响较大,其他功能涂层则朝着多功能复合方向发展。最后指出了未来研究应致力于整合检测方法优势,提升涂层综合性能和降低成本,以保障风电行业在复杂气候下的稳定运行,推动可再生能源发展。
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  结构可靠度计算方法研究综述

  石先杰, 黄舟, 朱小龙

  装备环境工程. 2025, 22(7): 131-146. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.017

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  在系统梳理国内外研究进展的基础上,从功能函数近似、概率分布建模、计算效率等角度出发,对近似分析法、模拟法与基于代理模型的3类典型的结构可靠度计算方法进行归纳与比较分析。通过系统评述各类方法的基本原理、优势特点及其适用场景,旨在为工程实践中合理选择结构可靠度计算方法提供理论依据,并为结构可靠性领域的后续研究提供方向性指导。
环境试验与观测
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  对装备诱发环境数据工程建设的思考

  于思宁, 陈雪晴, 朱皓然, 傅耘, 盛德星, 张博

  装备环境工程. 2025, 22(7): 147-155. https://doi.org/10.7643/issn.1672-9242.2025.07.018

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  通过梳理装备质量问题与形式任务,提出了装备诱发环境的数据工程架构,明确了相关内涵和数据应用过程,对数据应用过程进行了归纳与总结。针对装备诱发环境数据利用链的运作过程,如实时采集、准确抽取、高效处理、安全传输等过程进行了论述,从而突出了装备诱发环境数据资源建设中规章制度建设、标准规范建设等主要内容的重要性,以及装备诱发环境应力辩识技术、装备诱发环境参数采集与边缘技术和装备诱发环境高通量数据安全交换共享技术等关键技术的关键性,指明了重点难点问题,形成了加强制度建设、完善标准体系、强化联合攻关、筑牢建设基础4方面实施建议。