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1.2計算機識別技術的應用分析。在實際的應用中,計算機識別技術的主要應用領域有如下:首先,計算機的人臉識別技術;人臉識別技術在安全防護領域應用的非常廣泛,為了進行安全防護,可以通過人臉識別分析軟件通過攝像頭對人臉信息進行采集,然后再進行信息存儲。當再次進行信息驗證的時候,就可以通過原有的存儲信息進行類比。與之相似的還有計算機的指紋識別技術,兩者是相同的道理。其次,計算機的探測識別技術;如果說人臉識別技術以及指紋識別技術是一種備份式的技術,那么探測技術就屬于實時性的識別技術。該類識別技術的實效性非常強,而且需要在一定程度上對探測設備以及通信方式進行非常嚴格的把控,否則就會在使用的過程中出現問題。最后,空間設計類的計算機識別技術;空間設計一般可以歸納為CAD制圖或者是三維仿真設計等等。而計算機識別技術是此項設計中的最為初始的也是最為重要的一個階段,通過計算機的識別技術,將設計元素進行分析與設計,從而將空間設計的仿真效果進行仿真呈現。在實際應用中,多應用在工業建筑和空間設計等領域。
2煤礦內部的設計要求與分析
煤礦生產以及煤礦再加工,煤礦行業是能源工業中非常重要的組成部分。與其他工業和能源產業相對比,其安全生產更為重要。在實際的煤礦生產過程中,對于煤礦的內部設計具體如下:
2.1煤礦內部設計的安全要求。雖然隨著技術的發展和機械化的模式,煤礦生產已經在很大程度上有了巨大的發展。但是,煤礦生產還必須采用人工施工和開采的模式。因此,人員生產就會涉及安全問題。在煤礦進行開采和生產之前,就需要對煤礦的空間進行規劃和設計。必要的安全通道以及安全防護措施和建筑都必須齊全,才能保證在發生意外的時候,能夠將人員傷害降低到最低限度。此外,為了能夠實現安全生產,煤礦的開采途徑以及內部的建筑設施,允許的開采力度和機械設備的規模等,都需要進行詳細的分析,才能夠保證煤礦生產的具體要求。
2.2煤礦內部設計的生產效率要求。在煤礦生產的過程中,對于效率的要求非常高。高效生產是目前諸多工業和能源產業的主要要求,也是煤礦生產企業的必要要求。煤礦生產過程中,對于其內部的設計而言,需要滿足幾點要求:第一,煤礦的生產空間要合理。應該是先保證煤礦生產的安全性,在此基礎上進行效率的提高。當然,煤礦的生產效率和煤礦的礦井空間和建筑的設計有著很大的關系。良好的空間設計可以在很大程度上減少在開采過程中的資源消耗,合理的空間設計就能夠在很大程度上提高其生產的效率。第二,煤礦內的設計要科學。其中體現在開采路徑和設備的開采程度分析等,此外在進行煤礦生產的過程中,需要將開采空間和運輸空間進行合理分配,才能夠在一定程度上提高煤礦生產的效率。
3計算機識別技術在煤礦內部設計的應用
通過對計算機識別技術和煤礦的內部設計進行詳細分析,可以明確為了能夠加強煤礦生產的安全性以及生產效率,需要進行一定的前期設計分析。計算機識別技術就可以在很大程度上提高其分析的效果。一般情況下,通過計算機識別技術,可以通過探測設備對煤礦的內部空間進行數據收集。此外,可以通過對地質和地形的合理分析,將煤礦內部的空間進行各項數據的分析。將所有的信息數據進行計算機分析,通過3DMAX或者是CAD等設計軟件,進行對煤礦空間的仿真設計。實際煤礦生產中,都需要對煤礦的空間以及生產模式進行詳盡的分析,以此來保證在生產的過程中實現安全與效率的雙重保證。例如,煤礦的開采方向和運輸渠道的設計。因為在實際的生產過程中,經常要考慮到傳輸設備的安置位置。開采渠道的設計能夠保證開采的方向正確性,運輸的位置設計則可以將運輸履帶以及運輸的設備角度等進行詳細的分析,從而保證在運輸的過程中,提高運輸的效率,保證運輸的安全??傊诿旱V生產的過程中,需要對煤礦的內部進行規劃和分析。而計算機識別技術可以通過計算機通信的方式,將煤礦內部的信息進行收錄,從而進行計算機智能分析,通過仿真空間設計軟件,對煤礦的內部進行仿真設計。不僅僅能夠提高煤礦生產工程的效率,更能夠提高其生產的安全。
射頻識別技術是無線通信IC和天線所構成的組件的通稱。它的成品有著各式各樣的形狀和大小,不過其基本的卡片型、硬幣型及有印刷天線的紙張等,不過其基本的功能卻是一樣的,只要配搭專用的讀寫器(READER/WRITER),就可以從外部讀取或寫入信息。
但這種僅能提供單一功能的RFID,卻扮演了實現ubiquitoous(網路無所不在)社會的牽線者,正牽起一股狂大的旋風。服飾業、食品業、物流業等許多業界已開始認真思考以此項技術代替傳統的條形碼系統。在歐美各國,包括了美國的WalMart、英國的特易購Tesco、德國的Metro等大型的連鎖式零售企業,都以提升公司內部物流系統的效率為目標,相繼宣布未來將在2005-2006年間,正式采用RFID系統。
由此可見,無線射頻識別技術已經在全球的零售業界掀起了一股旋風,而與其休戚與共的現代物流業,當然也不可避免地卷入了這一旋渦。
現代智能化物流管理
現代的物流,是以物流企業為主體、以第三方物流配送服務為主要形式、由物流和信息流相結合的、涉及供應鏈全過程的現代物流系統。在信息化時代里面,隨著網絡技術、電子商務、交通運輸和管理的現代化,現代物流配送也將在運輸網絡合理化和銷售網絡系統化的基礎上,實現整個物流系統管理的電子化及信息化,配送各環節作業的自動化和智能化,從而進入以網絡技術和電子商務為代表的物流配送的新時期。
此外,現代物流表現為企業生產與運輸一體化的供應鏈管理與服務。其中貨物運輸所需的成本、時間及貨物在途的狀態控制是整個供應鏈管理過程中的重要環節。而將射頻識別技術RFID與現代的物流管理相結合,將會極大地提升物流管理各個環節的智能化水平和服務水平,其勢必成為21世紀現代物流發展的不可逆轉的趨勢。
射頻識別技術的技術優勢分析
傳統的自動識別技術的主要功能是提供關于個人、動物、貨物和商品的區別于他物的相關信息。在當今的服務領域、在商品銷售與后勤分配領域、以及在商業部門、在生產企業和材料流通等領域自動識別技術己得到了快速的普及和應用。
條形碼技術,曾在識別系統領域引起了一場革命并得到了廣泛的應用。但是現在這種技術在許多場合已經不能滿足人們的需要了。條形碼雖然很便宜,但它的存儲能力小、不能改寫等的缺點均限制了它在自動識別領域的應用。
在這樣特殊的歷史背景底下,在我們對大存儲量信息載體和無線信息交換方式的需求下面,RFID技術應運而生。而要把自動識別技術與現代的物流管理相結合,在技術的實際應用當中提高物流管理的效率和效益,RFID技術較之以傳統的識別技術,具有其自身獨特的技術優勢(見表1):
射頻識別技術的應用優勢分析
無論是傳統的管理方式,還是現代更強調智能化的管理方式,物流管理的最終目標都是要通過向商品流通過程當中不同的對象提品或服務以換取利潤。因此,商品從生產、儲存、運輸到流通,這一完整的物流管理的流程里面,RFID智能射頻識別技術的應用,能幫助我們在其中不同的范圍或領域內改進業務
的效率和效益,這具體表現在以下幾個方面:
零售領域
無論是一包糖果,還是一臺冰箱或者電視機,在外包裝上加印規范的條形碼,已經是絕大多數企業生產過程中一個常規的步驟。在商品流通企業,例如大型超市,店員通過掃描條形碼來結賬和統計庫存也是司空見慣的一個場景。
然而,這一場景可能很快要成為歷史,產品包裝上的條形碼可能將要消失,而由加貼或者隱藏在包裝內的智能識別標簽(RFID)取而代之。RFID的應用,將使企業的產品和商品信息統計在無形中自動完成,大大提高運營效率。
物流運輸領域
在商品出貨運輸的過程中,RFID系統可以指導和跟蹤貨物運輸到分類的地點,通過實時收集的貨物信息,調度和分配運輸工具的有效工作時間。此外,它還能幫助我們完成諸如:集裝箱檢視、集裝箱分艙、內裝貨物的核對和確認,以及發貨單打印等工作。
在該領域內RFID的廣泛應用,能夠使得貨物運輸過程中人為參與因素大量地減少,籍此獲取更準確的貨物信息,實現貨物有效的在途控制。同時,進一步降低物流成本,提高生產效率。對管理者而言,就是可以隨時地監控全局,更好地調整資源和勞動力的配置。
商品庫存領域
智能化的庫存管理,能夠幫助我們精確地監控產品的流動情況,實現庫存狀況的實時控制,從而提高生產透明度和生產效率。
RFID技術的運用,能使我們通過無線射頻信息的收集而直接完成商品的入庫工作。貨物的實時位置和運動信息,都直接由RFID系統進行實時跟蹤,倉庫工作人員只需借助RFID的收發天線和讀寫器的幫助,即可把貨物的信息記錄入庫。同時,RFID系統還可以根據貨物標簽中所記錄的有關數量和體積等的信息,指示出最合適的倉儲位置,以達到倉儲空間的最優化利用。而在貨物清點的過程當中,也可以通過自動跟蹤RFID標簽,極大地提高清點工作的透明度和效率。
射頻識別技術是利用射頻方式進行非接觸雙向通信,以達到識別目的并交換數據。它與同期或早期的接觸式識別技術不同。RFID系統的射頻卡和讀寫器之間不用接觸就可完成識別,因此它可在更廣泛的場合中應用。
典型的射頻識別系統包括射頻卡和讀寫器兩部分。
射頻卡是將幾個主要模塊集成到一塊芯片中,完成與讀寫器的通信。芯片上有EEPROM用來儲存識別碼或其它數據。EEPROM容量從幾比特到幾萬比特。芯片僅需連接天線(和電池),可以作為人員的身份識別卡或貨物的標識卡??ǚ庋b可以有不同形式,比如常見的信用卡及小圓片的形式等。與條碼、磁卡、IC卡等同期或早期的識別技術相比,射頻卡具有非接觸、工作距離長、適于惡劣環境、可識別運動目標等優點。
在多數RFID系統中,讀寫器在一個區域內發射電磁波(區域大小取決于工作頻率和天線尺寸)。卡片內有一個LC串聯諧振電路,其頻率與讀寫器發射的頻率相同。當射頻卡經過這個區域時,在電磁波的激勵下,LC諧振電路產生共振,從而使電容內有了電荷。在這個電容的另一端,接有一個單向導通的電子泵,將電容內的電荷送到另一個電容內儲存。當所積累的電荷達到2V時,此電容可作為電源為其它電路提供工作電壓,將卡內數據發射出去或接取讀寫器的數據。讀寫器接收到卡的數據后,解碼并進行錯誤校驗來決定數據的有效性,然后,通過RS232、RS422、RS485或無線方式將數據傳送到計算機網絡。簡單的RFID產品就是一種非接觸的IC卡,而復雜的RFID產品能和外部傳感器接口連接來測量、記錄不同的參數,甚至可與GPS系統連接來跟蹤物體。
工作原理如圖1所示。
2射頻識別技術的分類
射頻識別技術主要按以下四種方式分類。
(1)工作頻率
根據工作頻率的不同可分為低頻和高頻系統。①低頻系統一般指其工作頻率小于30MHz的系統。其基本特點是:射頻卡的成本較低、標簽內保存的數據量較少、閱讀距離較短(無源情況,典型閱讀距離為10cm)、射頻卡外形多樣(卡狀、環狀、鈕扣狀、筆狀)、閱讀天線方向性不強等。低頻系統多用于短距離、低成本的應用中,如多數的門禁控制、動物監管、貨物跟蹤。②高頻系統一般指其工作頻率大于400MHz的系統。高頻系統的基本特點是射頻卡及讀寫器成本均較高、卡內保存的數據量較大、閱讀距離較遠(可達幾m~十幾m)、適應物體高速運動性能好、外形一般為卡狀、閱讀天線及射頻卡天線均有較強的方向性。高頻系統多應用于需要較長的讀寫距離和高的讀寫速度的場合,像火車監控、高速公路收費等系統。
(2)射頻卡
根據射頻卡的不同可分成可讀寫(RW)卡、一次寫入多次讀出(WORM)卡和只讀(RO)卡三種。RW卡一般比WORM卡和RO卡貴得多,如電話卡、信用卡等。一般情況下改寫數據所花費的時間遠大于讀取數據所花費的時間(常規為改寫所花費的時間為s級,閱讀花費的時間為ms級)。WORM卡是用戶可以一次性寫入的卡,寫入后數據不能改變,且比RW卡要便宜。RO卡存有一個唯一的號碼,不能逐改,保證了安全性。RO卡最便宜。
(3)射頻卡的有源與無源
射頻卡可分為有源及無源兩種。有源射頻卡使用卡內電池的能量、識別距離較長,可達十幾m,但是它的壽命有限(3~10年),且價格較高;無源射頻卡不含電池,利用讀寫器發射的電磁波提供能量,重量輕、體積小、壽命長、很便宜,但它的發射距離受限制,一般是幾十cm,且需要讀寫器的發射功率大。
(4)調制方式
根據調制方式的不同還可分為主動式和被動式。①主動式的射頻卡用自身的射頻能量主動地發送數據給讀寫器。②被動式的射頻卡,使用調制散射方式發射數據。它必須利用讀寫器的載波調制自己的信號,適宜在門禁或交通的應用中使用。因為讀寫器可以確保只激活一定范圍之內的射頻卡。
目前使用的多數系統中,一次只能讀寫一個射頻卡。射頻卡之間要保持一定距離,確保一次只能有一個卡在讀寫區域內。讀寫距離長,射頻卡之間的距離就要大,應用起來很不方便?,F在的射頻卡具有防碰撞的功能,這對于RFID來說十分重要。所謂碰撞是指多個射頻卡進入識別區域時信號互相干擾的情況。具有防碰撞性能的系統可以同時識別進入識別距離的所有射頻卡,它的并行工作方式大大提高了系統的效率。
3國際射頻識別技術發展狀況
射頻識別技術在國外發展得很快。RFID產品種類很多,像德州儀器、Motoro1a、Philips、Microchip等世界著名廠家都生產RFID產品。他們的產品各有特點,自成系列。射頻識別技術被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。如澳大利亞將它的RFID產品用于澳機場旅客行李管理中并發揮了出色的作用;瑞士國家鐵路局在瑞士的全部旅客列車上安裝RFID自動識別系統,調度員可以實時掌握火車運行情況,不僅利于管理,還大大減小了發生事故的可能性;德國BMW公司將射頻識別系統應用在汽車生產流水線的生產過程控制中等。
據有關權威數據顯示,射頻識別產品在全世界的銷量以每年25.3%的比例增長。由此可見,射頻識別技術具有廣闊的市場前景。
4射頻識別技術在我國的發展
我國政府在1993年制定的金卡工程實施計劃,是一個旨在加速推動我國國民經濟信息化進程的重大國家級工程,由此各種自動識別技術的發展及應用十分迅猛?,F在,射頻識別技術作為一種新興的自動識別技術,也將在中國很快地普及。
目前,我國的射頻識別技術在下列幾種應用中發展前景較好。當然,這里僅僅羅列了射頻識別技術應用的一部分。任何一種技術如果得到普及,都將會孕育一個龐大的市場。射頻識別將是未來一個新的經濟增長點。
4.1安全防護領域
(1)門禁保安
將來的門禁保安系統均可應用射頻卡。一卡可以多用。比如,可以作工作證、出入證、停車卡、飯店住宿卡甚至旅游護照等,目的都是識別人員身份、安全管理、收費等等。好處是簡化出入手續、提高工作效率、安全保護。只要人員佩戴了封裝成ID卡大小的射頻卡、進出入口有一臺讀寫器,人員出入時自動識別身份,非法闖入會有報警。安全級別要求高的地方、還可以結合其它的識別方式,將指紋、掌紋或顏面特征存入射頻卡。
公司還可以用射頻卡保護和跟蹤財產。將射頻卡貼在物品上面,如計算機、傳真機、文件、復印機或其它實驗室用品上。該射頻卡使得公司可以自動跟蹤管理這些有價值的財產,可以跟蹤一個物品從某一建筑離開,或是用報警的方式限制物品離開某地。結合GPS系統利用射頻卡,還可以對貨柜車、貨艙等進行有效跟蹤。
(2)汽車防盜
這是RFID較新的應用。目前已經開發出了足夠小的、能夠封裝到汽車鑰匙當中含有特定碼字的射頻卡。它需要在汽車上裝有讀寫器,當鑰匙插入到點火器中時,讀寫器能夠辨別鑰匙的身份。如果讀寫器接收不到射頻卡發送來的特定信號,汽車的引擎將不會發動。用這種電子驗證的方法,汽車的中央計算機也就能容易防止短路點火。
另一種汽車防盜系統是,司機自己帶有一射頻卡,其發射范圍是在司機座椅45~55cm以內,讀寫器安裝在座椅的背部。當讀寫器讀取到有效的ID號時,系統發出三聲鳴叫,然后汽車引擎才能啟動。該防盜系統還有另一強大功能:倘若司機離開汽車并且車門敞開引擎也沒有關閉,這時讀寫器就需要讀取另一有效ID號;假如司機將該射頻卡帶離汽車,這樣讀寫器不能讀到有效ID號,引擎就會自動關閉,同時觸發報警裝置。
(3)電子物品監視系統
電子物品監視系統(ElectronicArticleSurveillance,EAS)的目的是防止商品被盜。整個系統包括貼在物體上的一個內存容量僅為1比特(即開或關)的射頻卡,和商店出口處的讀寫器。射頻卡在安裝時被激活。在激活狀態下,射頻卡接近掃描器時會被探測到,同時會報警。如果貨物被購買,由銷售人員用專用工具拆除射頻卡(典型的是在服裝店里),或者用磁場來使射頻卡失效,或者直接破壞射頻卡本身的電特性。EAS系統已被廣泛使用。據估計每年消耗60億套。
4.2商品生產銷售領域
(1)生產線自動化
用RFID技術在生產流水線上實現自動控制、監視,提高生產率,改進生產方式,節約了成本。舉個例子以說明在生產線上應用RFID技術的情況。
用于汽車裝配流水線。德國寶馬汽車公司在裝配流水線上應用射頻卡,以盡可能大量地生產用戶定制的汽車。寶馬汽車的生產是基于用戶提出的要求式樣而生產的。用戶可以從上萬種內部和外部選項中,選定自己所需車的顏色、引擎型號和輪胎式樣等。這樣一來,汽車裝配流水線上就得裝配上百種式樣的寶馬汽車,如果沒有一個高度組織的、復雜的控制系統是很難完成這樣復雜的任務的。寶馬公司在其裝配流水線上配有RFID系統,使用可重復使用的射頻卡。該射頻卡上帶有汽車所需的所有詳細的要求,在每個工作點處都有讀寫器,這樣可以保證汽車在各個流水線位置,能毫不出錯地完成裝配任務。
(2)倉儲管理
將RFID系統用于智能倉庫貨物管理,能有效地解決與貨物流動有關的信息管理,不但增加了處理貨物的速度,還可監視貨物的一切信息。射頻卡貼在貨物所通過的倉庫大門邊上,讀寫器和天線都放在叉車上,每個貨物都貼有條碼,所有條碼信息都被存儲在倉庫的中央計算機里,與該貨物有關的信息都能在計算機里查到。當貨物出庫時,由另一讀寫器識別并告知中央計算它被放在哪個拖車上。這樣,管理中心可以實時地了解到已經生產了多少產品和發送了多少產品。
(3)產品防偽
偽造問題在世界各地都是令人頭疼的問題,將射頻識別技術應用在防偽領域有它自身的技術優勢。防偽技術本身要求成本低,且難于偽造。射頻卡的成本就相對便宜,而芯片的制造需要有昂貴的芯片工廠,使偽造者望而卻步。射頻卡本身有內存,可以儲存、修改與產品有關的數據,利于銷售商使用;體積十分小、便于產品封裝。像電腦、激光打印機、電視等產品上都可使用。
(4)RFID卡收費
國外的各種交易大多利用各種卡來完成,而我國普遍采用現金交易?,F金交易不方便也不安全,還容易出現稅收的漏洞。目前的收費卡多用磁卡、IC卡,而射頻卡也開始占據市場。原因是在一些惡劣的環境中,磁卡、IC卡容易損壞,而射頻卡則不易磨損,也不怕靜電及其它情況;同時,射頻卡用起來方便、快捷,甚至不用打開包,在讀寫器前搖晃一下,就完成收費。另外,還可同時識別幾張卡.并行收費,如公共汽車上的電子月票。我國大城市的公共汽車異常擁擠、環境條件差,射頻卡的使用有助于改善這種情況。
4.3管理與數據統計領域
(1)畜牧管理
該領域的發展起步于賽馬的識別,是用小玻璃封裝的射頻卡植于動物皮下。射頻卡大約10mm長,內有一個線圈,約1000圈的細線繞在鐵氧體上,讀寫距離是十幾cm。從賽馬識別發展到了標識牲畜。牲畜的識別提供了現代化管理牧場的方法。
(2)運動計時
在馬拉松比賽中,由于人員太多,有時第一個出發的人同最后一個出發的人能相隔40分鐘。如果沒有一個精確的計時裝置,就會出現差錯。射頻卡應用于馬拉松比賽中,運動員在自己的鞋帶上很方便地系上射頻卡,在比賽的起跑線和終點線處放置帶有微型天線的小墊片。當運動員越過此墊片時,計時系統便會接收運動員所帶的射頻卡發出的ID號,并記錄當時的時間。這樣,每個運動員都會有自己的起始時間和結束時間,不會出現不公平競爭的可能性了。在比賽路線中,如果每隔5km就設置這樣一個墊片,還可以很方便地記錄運動員在每個階段所用的時間。
RFID還可應用于汽車大獎賽上的精確計時。在跑道下面按照一定的距離間隔埋入一系列的天線,這些天線與讀寫器相連,而射頻卡安裝到賽車前方。當賽車每越過一個天線時,賽車的ID號和時間就被記錄下來,并存儲到中央計算機內。這樣到比賽結束時,每個參賽選手將會有一個準確的結果。
4.4交通運輸領域
(1)高速公路自動收費及交通管理
高速公路自動收費系統是射頻識別技術最成功的應用之一。目前,中國的高速公路發展非常快,而高速公路收費卻存在一些問題:一是在收費站口,許多車輛要停車排隊,成為交通瓶頸問題;二是少數不法的收費員貪污路費,使國家損失了相當的財政收入。RFID技術應用在高速公路自動收費上,能夠充分體現它非接觸識別的優勢——讓車輛高速通過收費站的同時自動完成收費,同時可以解決收費員貪污路費及交通擁堵的問題。利用射頻識別技術的不停車高速公路自動收費系統是將來的發展方向;人工收費,包括IC卡的停車收費方式,終將會被淘汰。預計在未來10年內,高速公路自動收費系統將有數十億元的需求。
在城市交通方面,解決交通日趨擁擠問題不能只依賴于修路。加強交通的指揮、控制、疏導,提高道路的利用率,深挖現有交通潛能也是非常重要的;而基于RFID技術的交通管理系統可實現自動查處違章車輛,記錄違章情況。另外,公共汽車站實時跟蹤指示公共汽車到站時間及自動顯示乘客信息,會給乘客帶來很大的方便。
(2)火車和貨運集裝箱的識別
在火車運營中,使用RFID系統很大的優勢在于:火車是按既定路線運行的,因此肯定要通過設定的讀寫器的地點。通過讀到的數據,能夠得到火車的身份、監控火車的完整性,以防止遺漏在鐵軌上的車廂發生撞車事故,同時能在車站將車廂重新編組。起初的努力是用超音波和雷達測距系統讀出車廂側的條碼,現在被RFID系統取代。射頻卡一般安在車廂頂邊,讀寫器安在鐵路沿線,就可得到火車的實時信息及車廂內裝的物品信息。
目前,射頻自動識別系統的安裝遍布全國14個鐵路局。2001年3月1日,鐵道部正式聯網啟用車次車號自動識別系統,為自備車企業、合資鐵路和地方鐵路實現信息化智能運輸管理提供了重要良機。
5結論
室外空間是別墅區別于普通住宅的最大優勢,因此也是別墅規劃設計中的重要部分。由于別墅市場的多樣化,各種容積率的別墅規劃設計使得別墅具有豐富多樣的室外空間模式。室外空間作為別墅的一個不可分割的部分,提供給人們的別墅感覺可能更重要。別墅室內的空間是兩層、三層,跟城里面的復式住宅沒有什么區別,而別墅建筑之外的環境,卻能使自己真正置身于私家花園,享受到清新自然的優美景色。如何使別墅的室外空間更好地滿足不同人群的需要,更好地和室內空間配合,是設計師需要周詳考慮的問題。
早期的包括現在的一些別墅規劃設計更注重單體本身,戶型本身,講究它的豪華氣派,室外空間質量往往容易被人們忽視,以為在庭院中有養花弄草、挖池疊石的余地就足夠了。實際上這只解決了庭院有無的問題,還沒達到庭院私密性的營造和使用功能細化的層面,更不用說上升到藝術性的高度了。在室外空間的設計中,更需強調其在水平方向和垂直方向上的延伸和滲透,既要照顧陽臺、露臺、庭院之間的關系,也要考慮庭院空間區域的使用功能和空間效果。再就是室內外空間的融合。同時,相鄰別墅的室外空間之間互相影響,即便是私有庭院,也要與小區景觀空間體系相協調。
而作為一個完整的別墅來講,它的室內生活空間跟室外空間應該是統一的,密不可分的??赡苁彝饪臻g看起來是足夠的,但是要把別墅當做生活空間考慮,而不是作為財富炫耀載體來看,它的室外生活空間相當重要,這樣對它的設計,包括它的私密性,有效利用空間大小等方面的考慮更具有實際意義。
1不同的使用人群對空間要求不同
別墅作為高端住宅的統稱,從最高端至最低端之間,應該有一個過渡產品。這些產品針對不同的客戶群體,決定別墅市場多樣化,而且更多的劃分出不同層次。不同的人群有迥異的生活方式和觀念。生活方式對戶型的影響,在普通公寓和別墅產品中效果完全不同。普通公寓住宅是求大同、存小異。而別墅由于室內外空間的充足和靈活,則是求大異、存小同。人們選擇別墅,也就是選擇了一種新的生活方式。同樣,開發設計別墅,也就是設計一個適應于新生活方式的容器。
別墅規劃之初,應該詳細研究其可能的客戶群的特征,了解其生活習慣、文化觀念、價值取向乃至精神追求等人文因素,還有使用特征、消費特征等諸多方面。如,在北京市高端別墅市場需求調研分析中,在針對度假物業使用時間的調查中發現,有83%的受訪人群每月使用一次以上,其中,每周使用一次的受訪者達到28%。周末前往度假型物業居住,已經成為他們郊外休閑娛樂的重要選擇。在針對度假物業使用人群的調查中發現,有92%的受訪人群喜歡10人以下一起度假。這些度假的人群同時喜歡用小范圍內的聚會來和大家分享閑暇時光,因此更注重室內公共空間。而對于把別墅作為第二居所的人群來說,他們購買別墅是為了享有更高品質的生活,因此比度假型人群更注重私有的庭院和周邊的自然環境,注重回歸自然的精神境界。必要而詳盡的調查有助于把握整體的空間設計。
2別墅室外空間的私密性
以往很多別墅室外空間是規劃后剩下的空間,本身私密性和功能沒有考慮周到,只是有了庭院的面積,可以養花種草,但是這樣的空間經常無法保證業主在使用的時候可以避免干擾。在別墅規劃階段開始,就應該對室外空間作出統一考慮,如何保證庭院的私密性,又要保證在庭院之中對外面的良好的視線。
很多人仍懷念四合院的特點,實際上四合院的特點就在于它提供了一個特別具有私密感的室外生活空間,它的以家庭院落為中心,街坊鄰里為干線,社區地域為平面的社會網絡系統,符合中國人特有的傳統文化觀念,這一點是四合院特有的,也是中國的特點。住在四合院,人與人之間能產生一種凝聚力與和諧氣氛,同時有一種安全穩定感和歸屬親切感。
獨立住宅的最不利間距在六米左右,既不利于側窗的開設也不利于側院的使用,遺憾的是,目前獨立住宅大多數項目恰恰如此。宅間距離要么遠些、要么近些。調整臥室的位置與良好的社區規劃布局,能有效改進獨立住宅的私密性。從設計上分析,獨立住宅的間距應在六米的基礎上,適當擴大,利用樹木綠籬等元素提高私密性;亦可把間距適當縮小,使相鄰住宅開窗的錯位更明顯,也可提高私密性。獨立住宅設置寬敞的屋頂露臺,是目前開發商增加賣點的重要手段,但過多地設計不合理的露臺和陽臺使獨立住宅產生視線干擾。獨立住宅應強調“地平線的生活”,即生活空間向地面層集中,過多的露臺陽臺的設置與這種精神并不吻合。設計應該盡量保證地面層室內外生活空間的私密性,不要一味效仿西方建筑,更應關注獨立住宅的精華空間——地面層。3別墅室外的鄰里空間
3.1鄰里空間
居住空間不僅僅是城市地域空間內某種功能建筑的空間組合,還是人們生活、居住活動所整合而成的社會——空間系統。居住空間從其本質上而言是一種社會空間,城市居住社區是一個由家庭、鄰里等基本單位整合而成的社會、空間統一體,其中家庭是最基本的組織單元,若干具有密切交往和穩定交往與互動的家庭就形成鄰里,若干個鄰里的有機整合就形成了復雜的社會、空間系統,即居住社區。鄰里住戶間的關系變化很大,有些地區鄰里住戶間只是點頭、打一下招呼而已;有些地區關系很近,經常有交談、互相幫助;有些婦女還經常在一起議論、交換信息,有時某家出了事,鄰居們也會去安慰照顧。一般在出現危機的情況下鄰里住戶間為保衛共同利益,互相間的關系達到。Keller于1968年在《城市鄰里》一書中提到鄰里活動的內容:在危險情況下能互相幫助,交換信息,尤其是與大家的共同利益有關的話題。鄰里住戶間接觸的頻率城里比鄉下低得多,城里的鄰居住戶可能在家中、在街上、在社區設施中,如學校、商店相遇。而別墅相對于普通住宅,其鄰里關系更弱,可能社區別墅作為人的居住空間同樣需要鄰里空間,但是和一般居住區的鄰里空間有所不同,需要更注意到各住戶之間的私密性。既要積極創造適合鄰里交往的空間,又要絕對保證住戶不受干擾。
3.2如何通過設計營造別墅中的鄰里空間
別墅的鄰里空間在設計中常被忽視,比起鄰里關系,設計者們往往更注重私密性。但隨著時代的發展,購買別墅的客戶群已經在意識形態和觀念上有了很大的變化,已經從過去簡單的追求到了現在非常高的要求,他們都與朋友、與鄰居共同交流,共同分享他們成功的喜悅。因此買一棟別墅不僅僅是買一棟房屋,更重要的是買到一群與自己經歷相似,志趣相投的朋友作鄰居,在一個溫暖的、親情的鄰居氛圍進行交往。這是別墅市場最近的發展趨勢,所以應該有全新的組織空間形式滿足他們的要求。應該在設計中有意識地采取不同的鄰里空間模式,特別注重小群體的營造。
要制造鄰里關系就應有靈活的規劃布局,平行的鄰里關系就不會太近,比如一大排房子,出門就是大路,人們在不碰到對方的時候,鄰里關系就自然不親切,就比較獨立。而獨立的房子圍合起一個共用空間后,情況就改觀了,只要處理好視角和透視關系,就會感覺鄰里更親近。
營造鄰里氛圍首先就應該有人們愿意置身其中的室外環境,只有停留才有可能發生交往,才有可能產生鄰里關系。鄰里空間講究的是場所感,即人對場所的認同度??臻g設計應以人的參與便利性為主,如中心庭院的碎石步道、木棧道、淺溪河石、廊架木椅等,設計多種參與景觀的渠道。此外,便捷舒適的社區俱樂部也是營造鄰里關系的一種好方式,在俱樂部中討論的問題可以非常廣泛和實際,這也是營造和睦社區的軟環境,他們甚至可以經常討論一些有關公共利益的東西,從而產生對社區的歸屬感和責任感。當然,這里也需要把握合適的程度。
4室內外空間的過渡
在所有的建筑類型中,別墅是室內空間與室外空間融合得最好的,因為有最多的機會創造豐富多變的室內外過渡空間,同時由于空間的復雜,別墅室內外過渡空間也是最難于處理的一種類型。
由于很多別墅規劃設計中的脫節,規劃、建筑、景觀分別由不同的設計師來完成,就形成了一些盲點、一些空白。比如在建筑和室外相交接的地方,那些露臺、平臺、陽臺、建筑入口處、門斗、雨罩等位置的細節設計,經常是既不屬于建筑師的工作,又不屬于園林師的工作。因而缺乏深入的設計處理。而這些位置對于業主的生活體驗又構成非常重要的一環。在環境行為學的研究中表明,人愿意在半公共、半私密的空間逗留,這樣他可以既有對公共空間的參與感,又能看到外面人群或自然中的各種活動,如在陽臺向遠處眺望、在窗內向窗外看等。好的過渡空間設計能夠極大地提高空間的可利用性與靈活性。過渡空間越充分,越有余地,居家的私密性就越強,也越少外界干擾,同時也越有助于體現業主的身份地位和尊嚴,當然也就越能體現其居住價值。
中圖分類號:TP391.44 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 24-0000-01
一、RFID標簽天線
RFID是無線射頻識別技術,也叫做電子標簽。RFID標簽天線是一種通信的感應天線,能夠利用射頻識別技術自動識別特定的對象[1]。電子標簽目前已經被廣泛應用在現代人們生活的方方面面。本論文通過對遠程寵物管理系統這一項目的介紹,來簡要分析對適用于多種環境的RFID標簽天線的研究。
二、環境對RFID標簽天線的影響
在應用的過程中,都要將RFID標簽放到需要識別的物體上。在設計和使用的過程中,一定要考慮實際情況,因為讀寫器與標簽之間還可能隔著包裝等。
同時我們還應該意識到,天線的性能也會受到環境等因素的影響。天線周圍有水和金屬時,這種影響會十分明顯。本論文設計的RFID標簽天線是一個遠程寵物管理系統,經實際驗證,這個RFID標簽天線能夠適用于多種環境。
三、遠程寵物管理系統總體描述
(一)主要組成部分
本論文所設計的遠程寵物管理系統,采用了最新的雙頻識別技術,實現了對寵物的遠程管理,系統主要由遠程寵物電子身份證、遠程寵物電子身份識別器、手持PDA讀寫器和中心服務器四個部分組成。四個部分的具體介紹如下:(1)遠程寵物電子身份證:采用2.4~2.5GHz與13.56MHz波段,可存儲大量信息,低功耗、低輻射,對寵物健康無負面影響。(2)遠程寵物電子身份識別器:識別距離可在50米范圍內調節,可穿透障礙物識別寵物電子身份證;(3)手持PDA讀寫器:基于PDA直接對寵物電子身份證進行識別,手持PDA讀寫器與PDA之間可通過藍牙、串口、CF口相連;(4)中心服務器:手持PDA讀寫器與中心服務器通過藍牙、無線局域網或GPRS相連。
遠程寵物管理系統的產品式樣主要分為兩種:手持PDA識別器和遠程電子身份證。
(二)主要功能
本論文的遠程寵物管理系統的主要功能有:(1)寵物電子身份證的遠距離識別和讀寫;(2)寵物定位和搜索;(3)信息公告和;(4)丟失寵物查找。
(三)主要性能指標
(1)寵物識別距離不低于50米;(2)寵物移動速度不大于80公里/小時時,對寵物識別沒有影響;(3)同時識別的最大寵物數量,不小于300只;(4)電子身份證發射功率小于-3db;(5)識別器的識別速度,不低于300個/秒;(6)寵物電子身份證的功耗小于0.3mW,普通紐扣電池的使用壽命大于2年。
四、遠程寵物管理系統技術原理
寵物電子身份證使用了128個頻道、2.4G到2.5GHzISM的微波段,頻道帶寬13.56MHz以及8MHz的雙頻識別技術,每張寵物電子身份證的ID號全球唯一,并可存儲主人、地址、電話、出生日期、防疫信息、圖片等大量信息。同時寵物電子身份證可遠程加密讀寫。
遠程寵物身份識別器可遠距離穿透障礙物搜尋、定位寵物,當寵物防疫過期或為失蹤寵物,遠程身份識別器可發出報警音和振動提醒,并鎖定寵物。
手持PDA讀寫器可和PDA通過藍牙、串口、CF口相聯,實時讀取寵物信息,并發送到PDA上顯示,手持PDA讀寫器可通過藍牙、無線局域網、GPRS和中心數據庫聯接,獲取最新的寵物信息。中心服務器為數據庫服務系統,可以對寵物的相應信息進行查詢。
五、項目創新內容
(一)應用創新
目前,對寵物的身份識別主要通過傳統犬牌、二維條碼、植入式芯片這三種方式。
傳統犬牌容易偽造,通過人眼近距離識別,已基本上被淘汰;二維條碼較難偽造,但識別距離只有幾個厘米,識別時必須抓住寵物,識別效率低;植入式芯片是目前最新出現的寵物識別技術,植入式芯片無法偽造,識別距離可達到幾十厘米。但植入式芯片也存在以下兩個缺陷:(1)識別距離短,無法在戶外識別屋內的寵物;(2)植入方式對寵物存在一定健康影響,許多寵物主人無法接受。
采用雙頻識別技術的遠程寵物管理系統,有很多優勢:(1)無法偽造;(2)可遠距離穿透障礙物識別,識別距離可在50米范圍內調節,可戶外對屋內寵物進行身份識別;(3)可授權讀寫,可根據寵物的狀況對識別體進行讀寫,存儲最新的寵物信息;(4)對寵物健康無負面影響;(5)識別速度快,每秒可識別300只寵物,無需抓住、靠近寵物;(6)產品已通過浙江省計量科學研究院檢測,相關技術指標滿足全部要求。
(二)結構創新
電子犬牌結構小,可懸掛于寵物上,質量輕,對寵物無負面影響,具有卡通、精靈、寵物等多種造型。
六、項目技術開發可行性
(一)項目技術發展現狀
本項目涉及的核心技術包括:2.4G~2.5GHz射頻識別技術,13.56MHz射頻識別技術。下面對目前這些相關技術的研究、開況做如下的簡要介紹。(1)2.4G~2.5GHz射頻識別技術。2.4G~2.5GHzISM頻段是使用最多的短距離無線通信頻段,基于該頻段的短距離無線通信技術已經比較成熟[2],具有公認的標準和產品,如ZigBee、Wi-Fi、藍牙、無線USB、無線局域網等。(2)13.56MHz射頻識別技術?;?3.56MHz射頻識別技術的無線標準有NFC,ISO15693等。主要產品有Philips公司的RC500芯片,Melexis公司的MLX12115等。
七、結束語
本論文簡要介紹了遠程寵物管理系統,從中我們可以看出RFID標簽天線能夠適用于多種環境。RFID標簽天線技術有著非常廣闊的發展前景。
傳統的標簽防碰撞算法可分為ALOHA算法[2-3]和樹形算法[4-5]2類。ALOHA算法是1種完全隨機接入的多址接入協議算法,比如:PALOHA算法(隨機推遲算法)、時隙ALOHA算法(SA算法)、幀時隙ALOHA算法(FSA算法)、動態幀時隙ALOHA算法(DFSA算法)和分組ALOHA算法等。該類算法在標簽試圖發送數據時,并不考慮信道當前的忙閑狀態,一旦產生數據,就立刻決定將其發送至信道,這種發送控制策略有嚴重的盲目性。隨著用戶數量或發送信息量的增加,這種完全隨機接入的算法將使信道重疊現象加劇,碰撞概率增大,傳輸性能下降。
近幾年,有學者提出了采用CDMA技術進行防碰撞的方法,其性能有明顯改善。文獻[6]提出在標簽識別過程中,使用碼分多址技術,實現一個時隙可以同時傳輸多個標簽。文獻[7]提出了一種基于碼分多址思想的時隙ALOHA算法,來解決射頻識別中的防碰撞問題,此算法的系統穩定范圍要大于時隙ALOHA系統,并且當選用的擴頻碼組階數為N時,此算法的最大吞吐量可達原時隙ALOHA的N倍。上述2個文獻所提到的算法,當標簽數量很多時,數據碰撞的概率明顯增加,使系統的吞吐量急劇下降,影響了系統的整體性能?;谝陨显?,本論文提出了1種改進的基于CDMA技術的防碰撞算法,能夠適應大量標簽的識別應用,減少了識別碰撞的發生,使系統吞吐量得到明顯改善。
1基于CDMA技術的新型防碰撞算法
n×1-1Nn-1(2)由于傳統的基于ALOHA的防碰撞算法中一個時隙最多只能正確識別一個標簽的信息,所以當標簽數目過大時,系統的吞吐率,即正確識別標簽數目所占的百分比將會大幅度的降低,所以對于過量的標簽,本算法將會采取對所有標簽進行分組識別,當標簽需要分成2組時(系統識別幀最大時隙數N為256):nN×1-1Nn-1=n2N×1-1Nn2-1 (3)用上述公式可知n=354,所以當標簽數量大于354時,系統將會對標簽分組識別。
本文提出的新型算法如下:依據分組幀時隙ALOHA算法,通過此算法的分組規則,完成識別的所有標簽的分組。分組幀時隙ALOHA算法的分組規則如下:當標簽數量≤354時,無論幀長選擇8個時隙還是256個時隙,標簽都不分組,按照一個大組來進行識別;當標簽數量>354時,幀長選擇256個時隙比較適合讀寫器的識別;當標簽數量在355707時,標簽分為2組;當標簽數量在708~1 416時,標簽分成4組更適合信息的傳輸識別。當標簽數量更多時,按照這個規律分成合適的組數再進行識別,詳細過程如圖1所示。標簽分組工作完成后,在每個分組中分別采用碼分多址技術,利用其技術的保密性、抗干擾性和多址通信能力,對標簽中的數據進行擴頻處理并傳輸。然后讀寫器端利用碼組的自相關特性對不同標簽所發的數據進行解調,從而達到防碰撞的目的,進而完成對全部標簽的識別,也實現了同一時隙可以傳輸多個信息的情況。本論文中提到的新型防碰撞算法需要預先在待識別的標簽中植入擴頻性良好的正交碼組,以防止接收端沒有辦法正確解擴接收,本文選用Walsh序列。該算法可以有效減少圖1算法執行過程示意圖標簽識別過程中的碰撞次數,從而減少了識別時間并且降低了功耗。本論文將分組幀時隙ALOHA算法和碼分多址技術相結合,實現在每個分組內可以有多個標簽同時進行擴頻傳輸,并且在接收端采用并行接收技術進行多個標簽的同時接收。本發明在識別標簽過程中,每個組內均為一個獨立的識別過程,在分組幀長不改變的前提下,提高了標簽數量龐大時的系統性能。有效地減小標簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時間,提高吞吐率, 很適合應用于具有較大數量標簽的RFID系統中。
2仿真結果
本論文提出了采用碼分多址技術的新型防碰撞算法,并仿真了固定時隙數下ALOHA算法的系統吞吐率和本文所提出的算法改進后的系統吞吐量。
RFID系統中時隙ALOHA算法的幀長取值從16個時隙到256個時隙變化,根據公式2,系統吞吐率如圖2所示。其中,系統仿真設定的信息幀長F即時隙數設定按2的冪次方遞增,即F取值從16個時隙變化到256個時隙,橫坐標為標簽數N從1變化到500,縱坐標為吞吐率。當幀長設定為256個時隙,標簽數量少于256個時,系統吞吐量隨著標簽數量的增加而增加,直到標簽數量達到256時系統的吞吐量達到最大值。隨著標簽數量的逐漸增多,系統的吞吐量又呈現下降趨勢。從圖2可以得出2點結論:一、當標簽個數接近信息幀長時,系統的吞吐率比較高;二、隨著幀長取值的增加,系統對標簽的識別性能有明顯改善。
本論文提出的基于碼分多址技術的新型防碰撞算法選用Walsh序列碼,其在對標簽的ID號進行擴頻處理后,即可實現在同一時刻有2個以上的標簽同時進入讀寫器的識別區域,它們同時發送各自的ID號后,讀寫器在接收到這些在空間疊加后的信號時也能完整地分離出不同標簽的ID號,突破了時隙ALOHA算法在同一時刻不能有2個以上標簽到達的限制。此時,系統的吞吐量為(Walsh序列的階數為r)esucc=∑t=2rt=1N×P(N,n,t)(4)固定時隙數的ALOHA算法的系統吞吐量仿真圖和其與基于碼分多址技術的新型防碰撞算法的比較仿真結果如圖3所示。仿真條件為標簽的到達情況符合泊松過程。仿真圖3給出了RFID系統的讀寫器閱讀100個標簽的識別結果,其中新型算法選用的是Walsh序列,其階數r取值從2變化到3,固定時隙數的ALOHA算法的信息幀長F取值從32變化到64,橫坐標為標簽數N從1變化到100,縱坐標為吞吐量。從仿真結果看,在同樣的到達率的條件下,階數越大,算法的吞吐量越高,系統的識別性能有明顯改善。并且隨著到達率的增加,新型 算法的吞吐量也隨著增加,當標簽到達量與階數相等時,系統吞吐量達到最大,但到達量大于階數時,吞吐量隨著到達率的增加而呈下降趨勢。這是由于當在同一時隙內到達的標簽數量增加到一定程度后,基于Walsh序列階數r的有限性,選用相同的Walsh序列作為擴頻碼的標簽數量將會增加,此時必然導致碰撞的增加。當選用的Walsh序列階數為3時,基于碼分多址技術的新型防碰撞算法的系統吞吐量可高達3.2,遠高于時隙ALOHA的0.368。而且隨著Walsh序列階數的提高,吞吐量的最大值還可以提高,但這會以增加讀寫器和標簽的硬件復雜度為代價,在實際使用中必須根據需求在吞吐量和Walsh序列階數中作出折中選擇。
3結束語
本論文在標簽的到達情況符合泊松過程的情況下,利用碼分多址技術的多址通信能力,結合分組幀時隙ALOHA算法的優勢,創新地提出了一種RFID系統中基于碼分多址技術的新型防碰撞算法。理論和仿真實驗表明:同已有的標簽防碰撞算法相比,本論文提出的新型算法提高了標簽數量龐大時的系統性能,能有效地減小標簽之間的碰撞概率,縮短讀寫器操作時間,提高吞吐率, 很適合應用于具有較大數量標簽的RFID系統中。
“早在本科畢業設計時我就已經開始接觸了雷達目標識別,這個方向是我的導師保錚教授替我安排的,后來通過一段時間的研究,我逐漸了解到雷達目標識別是一個很小眾的科研方向,研究起硨苣眩很長一段時間內,在保老師的團隊中沒有老師專門去負責?!倍盘m說。
已至耄年的保錚教授是我國雷達研究領域的學術權威,1991年他當選為中國科學院學部委員(院士)。
據了解,雷達目標識技術在上世紀80年代就被美國列為國防關鍵技術之一,這意味著它是關乎一個國家防御能力的重要技術范疇。同時涉及雷達目標識研究的問題,也一直都是學科中難啃的硬骨頭。
因為雷達目標識別是一個交叉方向,除了傳統的雷達系統、信號處理之外,還涉及機器學習和模式識別,要通過回波特性分析目標屬性。而對于虛假或偽裝目標的識別,人們要確定一個基準的門線,以區別判斷真實目標與虛假或偽裝目標。
“碩博學習期間,我集中研究了高分辨雷達回波特性分析和統計建模。保老師一直很強調物理概念,所以,我們的研究在結合雷達回波特性方面是很有特色的,也發表了多篇高水平的國際論文?!倍盘m說。
據悉,杜蘭的博士學位論文曾獲得全國百篇優秀博士論文獎。但獲得博士學位僅僅是邁入研究難題領域的第一步,在接下來的研究中,還特別需要具備最新的機器學習和模式識別方面的知識。
“出于這個原因,2007年9月,我前往美國杜克大學進行博士后訪問學習。我所在的Lawrence Carin教授研究小組在有關統計機器學習方面在國際上很有名氣,我在該小組做的是基礎的貝葉斯統計機器學習研究。”杜蘭介紹說。
在杜克大學,學校有一項“Safe Ride”的福利,就是學校為了保障學生安全,晚上可以免費送住在附近的學生、博士后回公寓。那時候杜蘭經常工作到凌晨一二點,甚至三四點,獨自一人叫SafeRide。時間長了,一個白頭發、白胡子的司機認識了她,經常在回家的路上和她聊天,問關于中國、關于科研工作的問題,還說到做科研工作非常辛苦的事。回想起這段小插曲,杜蘭印象很深刻。
國外學習交流進修回國后,歷經十多年攻關,杜蘭帶領研究團隊在高分辨雷達回波特性分析的基礎上,獨創性地提出了高分辨回波統計識別框架,對應了一系列由簡單到復雜的基于統計建模的識別方法。
這種方法相對于傳統識別方法,更適合于雷達目標高分辨回波的特性,在應對噪聲、干擾和在線建庫方面都更具優勢。
此外,為了使雷達目標識別技術滿足實際應用的需求,杜蘭也是最早將貝葉斯統計學習方法應用于雷達目標識別的學者,重點解決了小樣本學習和噪聲穩健兩個關鍵性的工程應用問題。相關成果不僅在雷達目標識別方面受到關注,在貝葉斯方法理論研究、圖像處理、生物信號分析、智能交通管理等其他應用方面的論文中也多次被引用參考。
“雷達目標識別不僅僅是理論問題,同時也涉及系統工程問題。”在談到團隊項目獲獎情況時杜蘭介紹說。
“我們在國內首次將目標分類方法應用到了型號雷達系統中,實現了雷達目標識別理論方法的具體應用......”
“一個技術理論方法的實用化是一個不斷試驗、不斷改進的長期過程,可能需要很長時間很多人的努力才能實現。在理論研究時,可能環境的設置都比較理想,但是在工程應用中,實際的系統環境、有限的系統資源和時間分配都與實驗室環境不同,利用有限的資源來實現目標識別的功能需要不斷地去改進和調試,這才是在應用中最大的困難。這個獲獎的項目如果從初期的理論算法研究開始算起,前前后后一共經歷了大概有15年的時間?!倍盘m說。
杜蘭所在的科研團隊完成的雷達目標分類技術項目獲得了2015年國家技術發明二等獎,為提升我國現有裝備的信息獲取能力做出了突出的貢獻。
據了解,當時因項目需要,杜蘭和研究生在一年內需多次去外省某地處理數據,最長的時候要待近1個月。為了保證學校的教學工作,她只能多次往返西安和外場地,行程最緊的時候一周要往返兩趟。
學高為師,傳承西電學風
“談不上成就,只能說取得了一些進展,這要十分感謝保錚老師的指導和引領。保老師教會我最基本的科研方法,首先是物理概念,其次才是數學算法,還有歸納總結的能力以及做科研的嚴謹和仔細?!闭劦侥壳耙呀浫〉玫某晒?,杜蘭十分謙虛地說。
杜蘭認為,對物理慨念的理解很重要!“博士學習期間,保老師通過實際案例的教導使我明白:數學算法固然重要,但更重要的是物理概念,只有牢牢把握住要解決的物理問題,才能用對、用好數學算法。這也是我們團隊一直在延續堅守的一種研究理念?!?/p>
談到培養研究生的體會,杜蘭表示:“首先要嚴于律己,以我為表率,高標準,嚴要求,不斷提升自己;其次是對科研能力和嚴謹科研作風的培養?!薄把永m著保錚老師對我的教導,我十分重視引導學生從物理層面把握新方法、新概念,不用一味地陷入算法和數學推導?!?/p>
杜蘭也重視對學生論文的修改,將保錚院士當年一字一個標點修改自己論文的做法用到了她自己的學生身上,幫助學生形成標準、規范的寫作習慣。據悉,她的團隊一直有著堅持讀文章、定期做工作匯報和討論組會的傳統,以此培養學生的歸納總結能力,加強學生之間的交流。
“在報考研究生選擇導師時,看到杜老師的介紹,對于如此年輕的老師取得如此大的成就感到很震撼,也因此報考了杜老師的研究生。然而上了研究生之后感到更加震撼,因為感覺不管我們多早來實驗室,杜老師都已經坐在實驗室開始工作了?!眮碜詫W校電子工程學院的研二學生劉彬說。
“我非常重視專家在評審和答辯時提出的意見和問題,不僅在當時會思考回答,事后我也會反復琢磨,我認為這些專家是在幫助我把握自己的科研方向。而相比于稱號和獎項,這才是最大的收獲。”杜蘭說。
“我感覺科研工作貴在堅持,學習和研究雷達目標識別問題很難!一些同學、朋友和學生也問過我,女生做科研工作是不是太苦了?對我而言,雷達目標識別這個研究方向很重要,而我們現在還有很多問題沒有解決,做得還不夠好。所以,因為喜歡這個學科,對于難題我不會放棄,我有信心攻克它并能做得最好!不覺得有多苦?!倍盘m堅定地說。
本文針對在不同專業、不同年級的《射頻識別技術》課程的實際教學情況,提出了在教學內容和學生評價考核方式的探討,從而激發學生的學習興趣和提升學生的學習效果。
1 豐富的教學內容
射頻識別這門技術本身涉及的專業學科知識就很豐富,例如:模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統、通信原理、數據傳輸、密碼學等[2],實際教學時需要結合其他學科知識進行串講,這樣不僅能夠增加多個學科間的關聯性讓學生學習興趣提高,對于學生進行專業系統學習也有一定的幫助。
《射頻識別技術》課程使用的教材[1]內容豐富,具體內容包括:RFID概述、系統組件閱讀器和射頻標簽的原理、無線通信原理、標簽識別和超高頻識別協議標準、系統設計的影響因素、研究進展與應用情況等。課程采取的是“2+2”的形式,即兩節理論課加兩節實驗課的形式。由于專業課程涉及內容豐富,無論是理論課還是實驗課都需要對教學內容進行合理的安排,對于學科間聯系緊密的內容應該適當串聯引深,讓學生了解各個學科專業間的關系。
1.1 理論教學內容
理論課程往往比較枯燥無趣,教學時如果引入一些學生學習過的其他專業課程的內容,不僅能夠提高學生的學習興趣,也能提升學生專業學習的總體效果。例如:在教材RFID概述和研究進展部分有提到物聯網和傳感網的內容,而物聯網和傳感器都是學生有學習過的專業課程,在教學這部分內容時就可以把物聯網、傳感器、射頻識別等相關技術進行結合串講,分析它們各自的原理、差異,列舉一些實際的應用案例,讓學生更好地理解學習的專業課程并不是孤立的,而是具有很強的關聯性的,從而加強教學效果。
1.2 實驗教學內容
實驗教學是為了能夠讓學生更好地掌握理論知識、具備一定的實踐能力,實驗教學內容是依托于理論教學內容的。因此,《射頻識別技術》課程實驗教學內容是根據理論教學內容來合理安排的。理論教學內容豐富,實驗教學內容也應該相對多樣。本課程實驗內容主要分三大部分:
1)RFID基礎實驗
RFID基礎實驗主要是RFID技術所使用的125KHz、13.56MHz、900MHz等三大典型頻段的標簽數據讀取和寫入實驗。實驗內容相對簡單,主要是讓學生認識到RFID技術在實際生活中應用是非常廣泛的,并沒有想象中那么高大上,從而引起學生的學習興趣。
2)無線通信相關實驗
無線通信的實驗內容包括三維電磁仿真軟件(HFSS)對天線的設計與仿真、SmartRF軟件對射頻芯片參數的設置、MATLAB軟件對信號調制的仿真等。這部分實驗內容是根據理論教學內容添加的。標簽組件原理和無線通信原理兩部分都有提到天線,特別是天線的性能與無線數據的傳輸有一定的聯系。引入天線設計與仿真和射頻芯片參數的設置實驗是為了讓學生更好地了解天線的極化、增益、諧振頻率、發射功率等因素對于無線數據收發的影響。信號的調制仿真則算是學科間的交叉引申,讓學生回顧其他專業課程內容。無線通信的實驗涉及的軟件較多,但并不是都學習過,教學時需要對各種軟件的使用進行詳細說明。多軟件的學習使用也拓展了學生對于專業輔助工具的使用能力。
3)RFID系統綜合實驗
綜合實驗需要學生完成RFID小系統的組建,實現射頻識別的功能。實驗內容、步驟相對復雜,能夠呈現出學生學習本課程后的學習效果。
2 多樣的考核方式
《射頻識別技術》課程開設的專業和年級不一,根據不同的專業和年級課程的考核方式也不盡相同。物聯網工程專業主要采取閉卷考試的方法,其他專業則使用課程論文的方式。
1) 閉卷考試
《射頻識別技術》是物聯網工程專業在大三上期開設的核心課程,為了能夠讓本專業學生對該專業課程有更加深入的學習效果,采取理論期末閉卷考試方式。試卷題型應多樣并分值合理??蛇m當加入開放性試題,比如:“列舉生活中的射頻識別技術的應用案例”。綜合、全面地考核學生課程學習情況。
2)課程論文
中圖分類號:TP311文獻標識碼:A文章編號:1007-9599 (2010) 09-0000-02
Code Similarity Detection in the Determination of Plagiarism
Wang Minghao
(Putian College,Putian351100,China)
Abstract:The present paper detection system,only the text part for the judge,can not determine the thesis contained in the original code.Thesis of science and engineering students,usually contains a large number of the code.Silent due to the current system code as the original,and ultimately affect the whole paper copy of the proportion for the judge,so that accuracy of the greatly reduced.This article attempts to explore the existing detection system,add a test for the determination of the module code,improve science and engineering students to determine the accuracy of the thesis plagiarism.
Keywords:Paper;Plagiarism;Detection;Code;Determine
根據09年年底,湯森路透集團的報告《全球科研報告:中國》(Global Research Report:China)中稱,近年來,中國的科研論文數量呈爆炸性發展,僅次美國,高居世界第二[1]。而與之形成鮮明相比的是,中國論文的被引用率低,質量不高和原創性內容不多。這一矛盾產生的主要原因在于高校論文互相抄襲的現象。隨著網絡技術的日益普及,這股學術不端之風更深深的影響了在校學生。學術浮夸和論文抄襲現象大量的出現在應屆學生的畢業論文之中?,F有的學術不端檢測系統主要是針對文字的檢測,對純理論的論文的抄襲判定比較準確。但是與文科學生不同,理工科學生的畢業論文中常會引用一定數量的代碼,這些代碼的獨創性不被判斷。致使部分理工科畢業生在畢業論文中大量引用代碼,以減少文字部分引用率的百分比。為了解決這個問題,亟需在現有的學生不端檢測系統中建立針對理工科學生的程序代碼相似性檢測模塊。
一、研究背景
程序代碼相似性的檢測最早是源于對重復代碼的檢測和對代碼的優化。對于程序代碼相似度的度量研究,國外起步的比較早,相關的研究也比較多。早在二十世紀七十年代,國外就有學者開始研究檢測代碼相似性的理論,和基于理論構建的檢測系統。目前常用的代碼檢測技術有兩類:一是最早于1976,由Purdue大學的K.J.Ottenstein提出的基于屬性計數法(Attribute Counting)[2];二是1996年,由Verco KL和Wise MJ提出的基于結構度量法(Structure Metrics)[3]。
二、代碼檢測在畢業論文中的應用
(一)相似代碼的判定
代碼抄襲定義為:一個程序在經過了若干常規性的修改得到的程序[4]。修改的方法主要歸為十類,見表1。學生在畢業論文中的代碼的抄襲主要體現在前8種。
基于這些常規的修改方式,以C語言代碼的判定為例,常用的檢測思路之一是,將代碼視為一系列Token(標記)的集合,由詞法分析程序將源代碼轉換為Token流。記錄兩份代碼為x和y,兩者經過分解的Token流集合分別為X和Y,抄襲的判定條件滿足表2。
(二)系統的構建
1.設計思路。
對于學生畢業論文中代碼抄襲的具體判定包括以下三個方面:識別,檢測和確認。
(1)識別階段:根據代碼中的關鍵詞進行比對,確定代碼使用的何種程序語言。
(2)檢測階段:根據識別的結果,選定特定程序語言的代碼數據庫,進行檢測,判定代碼的相似度。
(3)確認階段:根據檢測階段對相似度的判定,輸出結果。
與現有的純代碼復制相似性檢測,以及純文字相似檢測系統不同,針對理工科學生畢業論文的代碼檢測的系統必須實現以下功能:
(1)代碼和文字的分離。將代碼從論文中分離,對不同的代碼段落編號,各段單獨存儲。將分離代碼后的論文的文字部分,形成單個文本,統一存儲。
(2)針對文字和代碼建立不同的檢測數據庫。
(3)根據不同的代碼類型,必須建立有特征識別功能,能針對不同語言分別檢測的分析系統和相關數據庫。
2.系統構架。
根據系統的需求,系統主要功能模塊在論文中代碼分離基礎上,包括兩大部分:針對代碼檢測的模塊和針對文字檢測的模塊。具體見圖1
分離模塊主要實現代碼和文字的分離,根據代碼和文字的不同特征,將其分離為代碼部分和文字部分,并將分離后的文字和代碼進行存儲。后臺數據庫包括存儲數據庫和代碼特征數據庫兩個部分。其中存儲數據庫用來存儲預處理之后的文字和代碼;代碼特征數據庫用于存儲不同程序語言的特征,以C語言為例,代碼特征數據庫中需要存儲的內容包括有代表性的操作符和關鍵字。代碼特征數據庫的主要作用包括兩個方面。第一,用于判定一段字母構成的文字是否為程序代碼,以及該程序段由何種語言寫成。第二,在代碼檢測時,用于劃分代碼的結構構成。代碼數據庫存儲用于比對相似性的大量原始代碼信息。針對中文論文的檢測,分離模塊以段落為單位,判定三種情況:純中文,純字母和中文字母夾雜。純中文可以直接判定為論文的文字部分。純字母的可以比照代碼特征數據庫,判定是否為代碼。如果是代碼,以代碼的形式單獨存儲,否則,以文字的形式統一存儲。中文字母夾雜的段落,可在去除了中文后,按照純字母的情況進行處理。
代碼檢測模塊包括代碼預處理、代碼相似度檢測和代碼相似度判定三個功能。預處理用于去除代碼中的冗余信息。根據表1中的定義,針對其中的2,3,9項,預處理模塊消除了源代碼中的注釋,空格,換行和對程序輸出效果無效的代碼。同時,預處理模塊還消除了常見代碼段,如預處理命令和標準輸入輸出語句等。預處理之后的代碼作為輸入,由相應的算法進行檢測,并得出相似度評判結果。
文字檢測模塊將分離的文字由相應算法進行檢測,得出相似度判定結果。
輸出模塊根據代碼檢測判定和文字檢測判定,輸出最終檢測結果:標記所引用或抄襲的部分的出處,以及所站論文總字數的百分比,最后給出綜合的判定。
三、總結和展望
對代碼獨創性的判定是一項細化而復雜的任務。要真正形成完善的系統,還要大量工作要做,如對于代碼判定的一系列數據庫的建立,和更完善的判定算法的選擇和實現,并在實際投入使用后進一步完善。
參考文獻:
[1]Jonatha Adam,Christopher King,Nan Ma.Global Research Report ChinaCResearch and Collaboration in the New Geographic Science[R].Thomson Reuter,2009
[2]K.J.Ottenstein.An Algorithmic Approach to the Detection and Prevention of Plagiarism[J].CSD-TR200,1976,103,2:32-39
[3]Verco KL,Wise MJ.Software for Detecting Suspected Plagiarism Comparing Structure and Attribute-counting Systems[J].Proceedings of the 1st Australian Conference on Computer Science Education,Sydney,1996,102,2:3-5
[4]Edward L Jones.Metrics Based Plagiarism Monitoring.The Consortium for Computing in Small Colleges.Vermont.2001:253,261
Abstract: the road detection is the intelligent auxiliary driving system of a subsystem, including road segmentation and corner DengZi recognition task. The image of a camera video processing, the generation of graduation thesis writing essays segmentation extract FenDaoXian, again according to the FenDaoXian to identify the driveway to (left turn, right turn), the road to report the turn and the rough positioning vehicles have very important ahead significance. Considering the system real time requirement, algorithm must have very low time complexity. Through a lot of field experiment, and put forward a kind of effective based on regional growth and curve fitting curve identification algorithm, experimental verification has good recognition effect.
Keywords: intelligent driving; Computer vision; Image segmentation; Road identification中圖分類號:U412.36+6文獻標識碼:A 文章編號:
1系統概述以及算法研究的意義汽車安全行駛智能輔助操作系統[1]是綜合運用圖像處理和模式識別技術以及計算機視覺技術,重點討論汽車前向行駛的主動安全問題的輔助系統,其應用背景為高速公路或標準高等級公路。畢業論文范文其主要目的是使計算機能夠利用圖像和視頻序列來識別和認知三維世界。在行駛方向上,前向CCD攝像機作為視覺傳感器,是一個完全基于攝像機的視覺系統。系統應用背景的特殊性,決定了系統實現中必須解決一個重要問題,即嚴格的實時性。按照我國高速公路設計標準,在高速公路上行駛的車輛時速平均為120 km/h,因此系統必須在1 s內處理多幅視頻圖像。一個完善的汽車安全行駛智能輔助操作系統通常需要實現道路檢測[2]、障礙物檢測[3-4]和防撞安全行駛3個子系統。其中道路檢測子系統又可以分為多個識別子任務,例如:分道線提取、道路區域分割、彎道識別等等。每一個子任務之間既相對獨立,又相互制約。任何一個子任務算法的改進都對系統的識別精度和魯棒性的提高具有積極的現實意義。其中分道線識別和彎道識別是兩個重要的子 省略 任務,二者對于道路區域和障礙物的粗略定位具有指導意義。通常的算法是通過對白色分道線的識別,再以分道線的走向進一步識別彎道的方向。
2道路模型的建立高速公路的道路具有很多特殊性,其設計和建設都具有嚴格的行業標準[5]。例如:1)車速為120 km/h時的極限轉彎半徑為650 m,一般最小半徑為1 000 m;2)車道寬度為3.75 m;3)分道線寬度為0.21 m等。畢業論文范文筆者從大量的實驗圖像中總結出道路圖像的特點:根據高速公路建設標準,極限轉彎半徑為650 m,因此,車輛前方距視平面40 m以內的彎道分道線圖像都可以近似為直線。從實驗圖像中可以看到,該近似在大多數情況下都能成立。通過上述分析可以建立如下的彎道模型,如圖1所示。
1)近處(40 m以內)的道路近似為直線;2)遠處(40 m以外)的道路為曲線;3)它們之間光滑連接。通過分析遠處曲線與近處直線的位置關系,可以定量分析彎道方向(左彎、右彎)和彎曲程度(對曲率的定量描述)。畢業論文范文在識別算法設計中,可以檢測視頻圖像上近處分道線像素,通過直線擬合,求出直線方程;再進一步計算遠處分道線上的像素與該擬合直線的距離來定量計算車道的彎曲程度,并根據距離累計值的符號來判斷車道的轉向。
3最小二乘法與區域生長的識別方法
3.1最小二乘法擬合[6]最小二乘法擬合算法可以描述為:對于需要擬合的N個像素數據Pi(xi,yi),設待擬合的直線方程為
3.2區域生長區域生長屬于串行區域分割[6],是基于區域圖像相似性的一種分割算法。相似性準則可以是灰度級、畢業論文范文彩色、梯度等特性,很多圖像處理系統都廣泛使用灰度相似性。其基本思想是將具有灰度相似性的像素集合起來構成區域。其算法大致流程如下:1)對圖像進行逐點掃描,找出還沒有處理過(或沒有掃描過)的像素;2)以該像素為中心檢查其鄰域(4-鄰域或8-鄰域)像素,如果灰度差小于某個閾值(預設定值或模糊閾值),則將該鄰域像素歸入區域;3)將新加入區域的像素作為種子點,重復步驟2)的“相似性檢測———歸并”操作,直到區域不能進一步擴張或所有區域中的種子點的鄰域點都不具備灰度相似性,即完成了一個區域的分割;4)返回步驟1),繼續掃描后續點,進行下一個區域的生長,直到掃描完所有點。
3.3算法描述將區域生長與最小二乘法相結合,筆者提出了一種簡單實用的彎道識別算法,其算法流程描述如下: