汽车智能节油器

汽车智能节油器 1、相关定义 1.1、汽车智能仪表的概念及发展现状 微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展,引起了仪器仪表结构的巨大改变。 有些仪表已经能实现人脑的部分功能,如四则运算、逻辑判断、命令识别等,有 的还能进行自校正、自诊断,并具有自适应、自学习的能力 [7] 。目前获得大多数 专家认可的智能仪表的定义是:具有自校正、自诊断、自适应、自学习等反馈的 仪表。 通常,智能仪表由硬件和软件两部分组成。硬件部分包括 MCU、过程输入/输 出通道(模拟量输入/输出通道和开关量输入/输出通道)、人机交互部分和接口电 路以及 USB、Internet、GPRS、短消息数据通信接口等。软件部分通常包括监控程 序、中断处理(或服务)程序以及实现各种算法的功能模块 [8] 。汽车智能仪表利 用现行汽车使用的各种传感器,将采集的各种参量信息统一由智能仪表的转换器 变成微电脑能识别的信号分别进行识别处理,并按照设定的要求由执行系统执行 显示、存储、报警等功能。并且,汽车智能仪表具有自动检测功能,可以对仪表 自身的工作状态进行检测;对设定的参量能自动显示,超限报警; 具有人机对话 按键,真正实现以人为本;设有防盗报警功能,只有输入正确的密码,汽车才能 正常行驶;还有自动调光系统,使仪表亮度能随环境光线的强弱自动变换等功能 [9] 。 近年来,随着计算机技术、微电子技术、精密机械技术、网络技术、纳米技 术等高新技术的迅速发展,智能仪表技术的发展表现出一些新的特点:比如硬件 功 能的软件化、模块化功能硬件的集成化、参数修改的实时化、硬件平台的通用 2 化等 [10] 。为了适应新型智能仪表的各种要求并降低开发成本,缩短开发周期,虚 拟化设计与可编程技术是近几年智能仪表设计的发展趋势。虚拟仪器技术”软件 即仪器”的设计理念极大地节约了设计成本,缩短了开发周期,并且增强了智能 仪表的可移植性。随着社会发展、科技进步,人们对智能仪表的功能要求越来越 高,智能仪表开始朝着微型化、网络化、虚拟化、数字化、智能化的方向发展。 总之,随着微电子技术、测量控制技术、通信技术、计算机技术的发展和相互渗 透,汽车智能仪表必将向着小型、轻量、快速、多功能、高精度、高性价比的方 向发展。 在国际市场上,智能仪表的开发速度很快,市场十分广阔,如测控仪器、光 学分析仪器等平均每年以 20%的速度增长。虽然智能仪表在我国起步较晚,但其发 展极为迅速,国内市场也一片看好,开发潜力巨大,市场极为广阔,已成为国内 仪器、仪表行业今后发展的主导产品 [11] 。 1.2、系统需求概念分析 要实现基于 RFID 的智能汽车衡器管理系统的快速应用,帮助各称重部门、单 位降低经营成本,提高工作效率,这就要求我们分析出本系统的具体功能、性能 需求。 这里主要分析了系统的部分用例,这些用例充分具有”有效性”、”通用性”、 “易用性”及”可维护性”。用例包含两个主体。第一个主体是用例的切实应用, 其是通过多个用例因素角色分析为基础;第二个主体是角色之间的联系,其是根 据角色的 划分,分别对单个角色的数据进行分析,然后按照各角色的分析数据, 汇总得到完整的系统数据。将用例中各个环节的依据做较详细的比较,并将其中 较重要的部分具体形式来切实实现。根本目的是为系统的各个子系统模块建立起 模型和指导思想,从而为实现智能汽车衡器管理系统的改进与完善起到积极作用。 本论文的研究成果在实际使用中,化与模型化的优点将得到充分的体现, 这也将为智能汽车衡器管理系统提供一套规范化、科学化的模型,使之能够适应 普遍的实际情况,并使其在对本课设计成果进行少量的维护后,便能够投入使 用。 1.3、”移动电网”的概念 义 根据电动汽车对电能供应的需求,要求电能提供网络具有以下特性:电能可 以储存;储存的电能可以移动;电动汽车可以随时随地、方便快速的得到电能补 充。 基于以上需求,杭州市电力局提出建设全新的”移动电网”模式以满足电动 汽车的需求。”移动电网”(Mobile Grid)是以标准电池为载体的电能量供应方 式,通过多级服务网络实现标准电池的流转为离线的移动电能使用者提供持续不 断的电能。 2”.1.2 移动电网”内涵及电网公司定位 “移动电网”的内涵主要包含以下两个方面: 1、”移动电网”的基础是标准电池。电能的传输是可以离线移动的,其载体 是标准电池。标准电池将提供统一的电能品质(电压及安时数等)和物理属性(包 括安装尺寸、接口等)。基于标准电池,电动汽车可以打破目前的行业、地域差 异,在全市乃至全国范围内得 到统一电能供应。 2、”移动电网”的核心是多级服务网络。通过服务网络实现标准电池分司通过建设移动电网进入到电动汽车产业链中,定位于全国性的移动 电能提供商,相当于中石化、中石油在燃油汽车产业链中的地位。 通过建设”移动电网”,使整个产业链中的各个环节都得到有序发展;并可 以向上、下游福射,带动整车制造、电气制造、电池、物流、服务等产业,在低 碳产业建设和新经济增长中起到领军作用。 2”.1.3 移动电网”与传统电网对比 传统电网传输的对象是电能,运营管理由发电、变电、输电、配电、用户消 费等环节及相应的业务支撑管理平台组成,为了做到电动汽车运营和传统电网运 营管变电环节、配电环节,最终进入千家万户供用户使用。棕色部分代表 移动运营模式,传输的对象是电池,电池通过类似传统电网的运营模式,通过类 似的环节,最终进入电动汽车供用户消费使用。绿色部分代表相应的业务支撑结 构,通过信息化管理对不同的业务层次进行规范管理,做到信息共享。 传统电网和”移动电网”运营管理模式的对比如下: 11 华北电力大学硕士学位论文 表2-1移动电网、传统电网运营模式差异表 传统电网运营”移动电网”运营 传输对象 电能 电池 发电环节 发电厂 发电厂 变电环节 变电站 大型站 传输环节 固定电网 物流配送 配电环节 配电站 中型站/服务网点 用户消费环节 终端用户(家庭工厂等) 电动汽车等 2.2 “移动电网”组成架构 以标准电池为载体的电能量供应方式,通过多级服务(配送)网络实现 标准电池的流转为离线的移动电能使用者提供持续不断的电能。通过该方案的实 施,杭州市电力局将探索将由传统的固定电网(输、配电网)传 输能量方式转换 为以标准电池为载体的”移动电网”传输电能方式,扩展国家电网能源供给方式 的广度、深度。 开展以标准电池模块更换为核心,结合智能电网中固态储能、分布能源等技 术的电动汽车充(放)电站建设与运营。以地区及城市为单位构筑系统,依靠政策 资源,通过较大规模的示范,加快电动汽车的推广,完善电动汽车服务体系,营 造低碳交通新局面。 国家电网在政府政策、资源的支持下,以能源供给方的角色统一规划电动汽 车充(放)电站布点布局,建立三级能源供应服务体系。通过标准电池的流转, 形成大型充(放)电站、中型充电站、电池更换服务网点和标准交直流充电桩的三 层服务网络。 12 华北电力大学硕士学位论文 I标准电池集中充i、放车销售成本、运行成本,提高服务质量,统 一行业标准。可有效的降低现有交通对油气资源的单一性需求。同时,统筹规划 下的充(放)电站建设,除起到削峰填谷,提高输、用电效率作用外,可避免自主 充电体系建设无序对城市电网安全的威胁,并将数量众多的车用蓄电池作能源储 存器,变国家储能到全民储能,保障国家能源安全。 13 华北电力大学硕士学位论文 ? 纯电: 销售电动汽车 \7 广、”政府 策扶植、补贴购买电池一 广由、也「内 车辆购置税减免,纯电\电网i J 移动 V 4 、 动车辆棚 /=图2-5服务网络覆盖图 大型充(放)电站(能源供给站)。服务容量为1000辆普通纯电动乘用车,将 来可扩充4000辆(纯谷电充电)?8000辆(24小时混合电价充电),以标准电 池模块集中充、放电为核心,整车充电为辅,在电网低谷时对标准电池模块充电、 高峰时能源反馈电网,标准电池模块向中型充电站、电池更换服务网点的统一配 送,标准电池模 块维护等任务; 中型充电站。服务容量为100辆普通纯电动乘用车,以标准电池模块配送为 核心,整车快速补电为辅。承担标准电池配送中转站、标准电池简易维护以及调 度管理下级服务网络; 电池更换服务网点。服务容量为10辆普通纯电动乘用车,以公共服务点、 15 华北电力大学硕士学位论文 社区服务中心及各类服务网点为支撑,提供标准电池更换服务; 标准交直流充电桩。以公共停车泊位、景区换乘中心为重点,提供标准充电 接口,实现车辆慢速整车充电及计量。 本方案由国家电网统一规范电池模块及充电接口,统一购买电池,向消费者 提供充电及电池更换服务,依据租用时间或行驶里程收费。模式实施初期,车辆 在政府补贴、资助下,统一进行购买及改装,向政府、公共服务部门提供出租及 维护服务。 2”.3 移动电网”管理平台 2.3.1业务模型 移动电网管理系统业务模型以标准电池组管理为核心业务功能,通过业务受 理、业务结算等管理功能为电动汽车用户提供服务。围绕着管理中心的是充电站、 用户以及第三方机构。系统通过充电站为用户提供直接的充电服务和电池的置换 服务,物流系统是提供这些服务的一个重要纽带。第三方机构包括交易中心以及 各类金融机构和汽车服务商等,”移动电网”服务站点业务通过这些实现交易、 结算、服务和更广泛的业务支持功能。具体见下图:用UNK操作系统; 2.管理系统应用服务器用于部署WEBLOGIC应用和J2EE架构的应用程序, 应用LINUX操作系统; 3. GIS服务器用于部署移动电网管理系统应用的地理信息管理平台和地理 空间数据,需要WINDOWS操作系统; 4.语音/视频服务器用于部署移动电网管理系统 的语音/视频原始资料以及 语音/视频管理应用; 5.通讯/接口服务器用于部署通讯管理系统。为了保证电力内部网络的安全 性,一般不允许外部设备直接访问处于供电公司网络内部的服务器,因此在系统 设计中将通讯服务器隔离在内部网络之外。 6. IVR服务器、CTI服务和呼叫中心服务器为移动电网管理系统的客服中心 CALLCENTER系统使用。 1.4、智能概念的界定 智能是来自心理学的一个词,心理学界认为,智能主要包括感知能力、观察能力、 记忆能力、抽象思维能力以及创造能力。其中抽象思维能力是智能的核心,创造力是智 能的高度表现。国内有的学者认为智能即智力与能力的结合,它是保证人们有效地认识 客观事物和成功地进行实际活动的稳定的心理特点的结合。从智能的定义可见,智能这 一概念包含着智力与能力两个相对独立而又密切联系的概念。智力是保证人们有效地进 行认识活动的稳定心理特征的综合,包括观察力、记忆力、想象力、思维力和注意力等 因素。能力是保证人们成功地进行实际活动的稳定心理特点的综合,包括组织能力、计 划能力、实际操作能力、适应能力、创造能力等因素。 李险峰在研究中把智能定义为智能是智力和能力的总称。二者是相辅相成,相互转 化的。智力是人们认识客观事物并运用知识,解决问题的能力;能力是人们成功地完成 某种活动所必需的个性心理特征。能力有两种涵义:一是已表现出来的实际能力和已达 到的某种熟练程度;二是潜在 能力,即尚未表现出来的心理能量,而是通过学习和训练 后可发展起来的能力与可能达到的某种熟练程度。 1.5、老年人居住环境的智能化定义 智能化应该是定位在广泛意义上的,包含了信息获取、信息自动分类并存储、 全新的多媒体分类方式、家居自动化控制以及住宅的安全防范功能等多个层面[20]。 智能家居则可以定义为一个过程或者一个系统,利用先进的计算机技术、网络通讯 技术、综合布线技术、无线技术、将与家居生活有关的各种子系统,有机地结合在 一起。与普通家居相比,由原来的被动静止结构转变为具有能动智能的工具,提供 全方位的信息交换功能,帮助家庭与外部保持信息交流畅通[21]。智能家居强调人的 主观能动性,要求重视人与居住环境的协调,能够随心所欲地控制室内居住环境[22]。 老年人居住环境的智能化定义:通过家居智能化技术,实现家庭中各种与信息 技术相关的通讯设备、家用电器和家庭安防装置通过家庭总线技术连接到一个家居 智能化系统上进行集中或异地的监视、控制和家庭事务性管理,并保持这些家庭设 施与住宅环境的和谐与协调[23]。家居智能化所提供的是由一个家居智能化系统构成 的高度安全性、生活舒适性和通讯快捷性信息化与自动化居住空间,从而尽可能延 长老龄人的自理生活时间,以及保持其与外部世界联系的安全开放生活环境。本课 题将智能家居引入到老年人室内居住空间环境设计中,以便于老年人生活舒适、便 利,从而最大限度地延长健康自理期,推迟照顾护理期的到来,从根 本上提高老年 人的生活质量。 1.6、多元智能理论关于智能的定义 多元智能理论中关于智能的定义,是以生物学、遗传学为基础,立足于神 经生物学的视角,从大脑组织的观点出发,并结合了时代背景、文化背景、社 会背景进行阐述的。在加德纳教授对此理论的不断深入的研究中,他在不同的 时期做了多次的阐述,每次的阐述都是对这一概念的一次严格而缜密的思考和 改进。 首次阐述在 1983 年版的《多元智能》一书中:”一个人的智能必定会带来 ? 列夫 维果斯基(Lev Vygotsky,1896-1934),苏联心理学家,社会文化历史学派创始人,他的《高 级心理机能的发展》一书是该学派的奠基之作。 ? 《伊利亚特》(Iliad):公元前 8 世纪晚期的希腊史诗,描述了特洛伊战争最后一年的故事。相 传作者为当时的行吟歌手、盲人荷马。——笔者注 9 华南理工大学硕士学位论文 一套解决难题的技巧,它使个体能解决自己所遇到的真正难题或困难。如果必 要的话,还使个体能够创造出一种有效应的产品;智能又必定会产生那种找到 或制造出难题的潜力,因而变为新知识的获得打下基础。”由此概念可看出,人 类智能是必须被用来解决实际问题的,并且被作为一种”潜力”为人类发展打 基础的,从这个定义上来说,与之前的智力测验的关系并不大。 1993 年,加德纳教授对智能又进行了更加严格的定义:”智能是在特定的 文化背景下或社会中,解决问题或制造产品的能力。解决问题的能力,就是能 够针对某一特定的目标,找到通向这一目标的正确路线。文化产品 的创造,则 需要有获取知识、传播知识、表达个人观点或感受的能力。从构思一部小说的 结尾到下棋时把对方将死,甚至修补一床棉被,都是生活中需要解决的问题。 科学理论、音乐作品、甚至成功的政治竞选,都是上文所说的创造文化产品。” ? 这一次的定义比前一次的更加深入、具体,其中很重要的是加德纳教授将此 概念设定在”特定的文化背景下或社会中”的前提下,这可以说是此概念的创 新之处。他认为不同时代背景、不同社会环境下所遇到的问题是不一样的,即 便是遇到同样的问题,解决的也是不一样的。如在古代,想要寄信给远方 的人,需要快马加鞭人手传递十天半个月甚至更久的时间,后来具有养殖能力 和训练能力的人发明了飞鸽传书,使这件耗时耗力的事情变得事倍功半。而在 科学技术日新月异的今天,人们更多的是使用网络收发电子邮件,在此过程中 所耗费的时间可用秒来计算。但是,在现代社会仍然有许多人乐于使用原始的 邮递书信方式,原因有很多,有的是厌烦了网络的快节奏生活,有的是需要表 达一些特别的心意,有的是割舍不掉对纸笔书信的一种情怀等等。由此可见, 从寄信这个问题出发,在不同的时代、不同的环境下,可产生许多不同的解决 方法即”产品”。从这一点上看,该理论还具有”与时俱进”的特点。 到目前为止,加德纳教授对智能这一概念最新的阐述是:”智能是一种处理 讯息的生理和心理潜能。这种潜能在某种文化背景之下,会被激活以解决问题 或是创造文化所珍视的产品。” ? 这一新的定义中所表述的智能,是看不见摸 不着,更无法进行测量的。它需要有特定的文化背景作为前提,并需要能够提 供机会环境或起导向作用的人来进行” 激活”。由此可见,”根据多元智力理论 ? 《多元智能》,霍华德 加德纳著,沈致隆译,北京:新华出版社,1999 年,P16 ? 《重构多元智能》,加德纳著,沈致隆译,北京:中国人民大学出版社,2008 年,P27 10 1.7、汽车类复杂产品定义 复杂产品是指客户需求复杂、产品组成复杂、产品技术复杂、制造过程复杂、 项目管理复杂的一类产品[1]。汽车类复杂产品是复杂产品体系中的一类产品,也 是多种复杂因素共同作用的产物,主要由交通工具和工程机械类产品组成,如汽 车、客车、轨道交通车辆、游艇、工程机械产品等,如图 1.1。 图 1.1 复杂产品与汽车类复杂产品的关系及组成 图片来源:作者自绘 汽车类复杂产品是由众多的部件高度集成组成,实现移动、运载、建造等功 能。产品设计涉及造型美学、工程结构、电子、控制等多个领域,在不同领域设 计者相互协调、沟通和合作完成产品的设计任务。该类产品由于受到多种设计条 件的影响和制约,汽车类复杂产品本身的复杂性决定了设计过程中信息的不确定 性、模糊性,如汽车的开发设计过程中,开发初期不能够完全确定开发车型的准 确尺寸,更多的以参考标杆车和竞品车型制定大致的长、宽、高的尺寸,造型设 计和工程结构设计需要在设计进程中不断根据具体的需要进行协同调整,在较为 动态的过程中逐渐趋向一个确定的、合理的设计结果。 汽车类复杂产品中各个门类产品的研发已经发展成为各自独立的体系,造型 设计也成为汽车类复杂产品研发过程中的核心环节。本文从宏观角度上,将此类 产品作为一个 整体进行综合分析和研究,探索适用于此类产品的造型设计方法。 1.8、汽车的概念 汽车的概念在2004年10月1日实施的中华人民共和国家标准GB 7258—2004 中定义是如下: 由动力驱动,具有四个或四个以上车轮的非轨道承载的车辆,主要用于: ——载运人员和/或货物; ——牵引载运货物的车辆或特殊用途的车辆; ——特殊用途。 4 表 1.2 乘用车的分类(按用途)及重庆典型的生产(或有生产能力/资格)的厂家 Table 1.2 Classification of Passenger Vehicle(categorize according to the use)and the company of typical model or with the ability of producing in Chongqing 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 普通乘用 车 封闭 硬顶 ?4 42 重庆长安集团 活顶乘用 车 可 开启 硬顶 软顶 ?4 24 ?4 重马庆自长达安公福司 特 高级乘用 车 封闭 硬顶 ?4 46 ?6 小型乘用 车 封闭 硬顶 ?2 2 ?2 重庆长安铃木 敞篷车 开可 启 硬软顶顶 ?2 42 ?2 重马庆自长达安公福司 特 轿 车 仓背乘用 车 封闭 硬顶 ?4 42 ?2 车身后部有一仓门 汽重车庆长有安限铃公木司 旅 行 车 封闭 硬顶 ?4 42 ?4 多用途乘用车 座位数超过7个,多用途 重汽庆车长有限安公铃木司 短头乘用车 短头? 重庆长安集团 越野乘用车 可在非道路上行驶? 重庆长安铃木 汽车有限公司 乘 用 车 专用乘用车 专门用途(救护殡车仪、车旅) 居车、防弹车、 业重庆股市份司 迪有限马实公 资料来源:根据蔡兴旺.汽车概论[M]. 北京:机 械工业出版社;国家发展与改革委员会历次《车 辆生产企业及产品公告》以及相关企业产品目录整理形成。 表 1.3 商用车的分类(按用途)及重庆典型的生产(或有生产能力/资格)的厂家 Table 1.3 Classification of Commercial Vehicle(categorize according to the usea)nd the company of typical model or with the ability of producing in Chongqing 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 小型客车 载客,?16座(除驾驶员座) 重庆恒通客车 有限公司 商 客 城市客车 城市用公共汽车 重庆恒通客车 有限公司 ?短头乘用车:指一半以上的发动机长度位于车辆前风窗玻璃最前点以后,并且方向盘的中心位于车辆总长的 前四分之一部分内。 ?越野车:在其设计上所有车轮同时驱动(包括一个驱动轴可以脱开的车辆),或其几何特性(接近角、离去 角、纵向通过角,最小离地间隙)、技术特性(驱动轴数、差速锁止机构或其他型式机构)和它的性能(爬坡 度)允许在非道路上行驶的一种乘用车。 5 说 明 分 类 车身 车顶 座位 门车 车窗 图 例 重庆典型的生 产(或有生产能 力/资格)的厂家 长途客车 长途客车 重庆恒通客车 有限公司 旅游客车 旅游用车 重庆有限恒公通司客 车 铰接客车 由两节刚性车厢铰接组成的客车 重庆恒通客车 有限公司 无轨电车 经架线由电力驱动的客车 原重庆山花汽 车厂 越野客车 可在非道路上行驶的客车 车 专用客车 专门用途的客车 半 挂 牵 引 车 牵引半挂车的商用车 重庆铁马工业 集团 普通货车 敞开或封闭的载货车 重庆铁马工业 集团 多用途货 车 驾驶座后可载3人以上的货车 重庆长安集团 全挂牵引 车 牵引杆式挂车的货车 越野货车 可在非道路上行驶 专用作业 车 特殊工作的货车(消防车、救险车,垃 圾车、应急车、街道清扫车、扫雪车、 清洁车等) 重庆红岩专用 汽车制造厂 用 车 货 车 专用货车 运输特运殊输物车品、的集货装车箱(运罐输式车车等、) 乘用车 重汽庆车红制岩造专厂 用 资料来源:根据蔡兴旺.汽车概论[M]. 北京:机械工业出版社;国家发展与改革委员会历次《车 辆生产企业及产品公告》以及相关企业产品目录整理形成。 本术语还包括: ?与电力线相联的车辆,如无轨电车; ?整车整备质量超过 400kg 的三轮车辆。 本文在研究过程中,将采用这一标准对汽车的定义,以达到和各种国家统计 数据及各级政府的统计数据口径相一致的目的。由于重庆汽车和摩托车两个产业 在技术、人员、销售网络等方面都有比较紧密的联系,因此,本文在分析问题、 引用数据时会涉及到一些摩托车产业的整车和零配件产业的数据。在引用时这些 数据时,本文会做出特别的标识。若无特别说明,则不涉及摩托车产业的数据。 1.9、汽车主题公园的定义 汽车主题公园的概念是伴随着汽车工业的发展以及汽车旅游市场的逐渐扩大而产 生的,它是在当今经济环境条件下引发的、具有未来运做空间的产业项目。提出这样一 个概念的理由如下:?汽车工业迅猛发展,有车族数量增多,对运动、休闲场所有需求 ?汽车旅游的多元化引发了会展、商贸和文化传播,需要一定的媒介。 关于汽车主题公 园目前还没有明确的定义,作者根据对相关文献的研究,总结出汽 车主题公园是以汽车为主题,集汽车运动与文化、汽车娱乐与科普、汽车贸易与服务为 一体的综合性现代化大型主题园区。园区里可以有专业的汽车赛道、汽车博物馆、汽车 销售中心、酒店服务区,并可以举行汽车展会和开展汽车竞赛。 2、相关背景 2.1、课题研究背景及意义 ,汽车已经成为人们出行所不可缺少的交通工具。然 而,人们在享受着车辆出行所带来的方便与快捷的同时,也在为车辆的安全防盗问题担 忧[1]。为了保证车辆的安全、防范车辆被盗,各种汽车安全防盗装置应运而生。车辆的 安全保护技术也越来越受到人们的广泛关注[2]。特别是近几年以来,人们的生活水平越 来越高,要求也越来越高,汽车安全防盗系统如果仅仅具有传统意义上的防止车辆被盗 功能,已经无法满足现在人们的需求。 目前市场上的普通汽车报警产品大体上可以分为如下几类[3-4]:机械类,电子类, 网络类。其中,机械类是最为传统,也是最为直接的防盗装置,典型的机械类防盗产品 有转向盘锁、速手柄锁,车轮锁,制动器锁等,他们都具有价格便宜、安装简便、牢固 可靠、破坏困难等优点,但是这类产品一般较为笨重,且无法报警,还占用驾驶空间; 电子类汽车安全防盗系统是目前使用最为广泛的防盗装置,这类系统主要通过对汽车启 动线路进行控制、锁定点火发动以达到防盗目的,同时该系统具有声音和灯光报警功能, 一般这类 系统安装隐蔽,操作简便,具有无限遥控的功能,在生产技术和工艺上较为成 熟,但是这类系统很容易受到其工作频段上的电子波的干扰,在干扰下系统很可能发生 故障,无法正常保证车辆的安全状况或产生错误报警;网络类防盗系统是当前汽车防盗 系统的一个发展方向,网络类防盗系统的优势在于其突破了距离的限制,而且随着网络 技术、通信技术、控制技术的日益发展,网络类防盗系统相关技术也日渐成熟,目前此 类系统大多是基于网络式卫星定位跟踪系统即GPS和全球移动通讯系统即GSM进行工 作的。一般这类系统具有车辆定位,实时监控,人工查询等多种功能,报警信号可以通 过通讯网络传送至报警中心,报警中心可以根据具体情况迅速的采取措施并通知车主。 但这类系统一般价格较贵,普及率不高[5]。 因此,开发一种面向大众、价格低廉、运行可靠的自动安全报警系统是十分必要的, 本文所要完成的就是满足这一需求的汽车智能感知系统。本文所要完成的汽车智能感知 系统是在继承传统报警器材的优点的基础上,以分析车体的振动信号为基础,以数据处 理算法为手段,对车体可能发生的安全状况完成估测,并且通过对 GPS 和 GSM 平台的 使用,完成对用户的最终报警及信息交互。这一系统的特点在于可以通过对信号的检测 智能估计可能发生的危险状况,无需专业人员安装,性价比较高。 1 2.2、智能汽车衡的研究背景及意义 术也有着飞一般的发展,这不仅改变 着人们工作方式也不断地进化 着现今所有企业的工作方式。为了能够让更多的企 业实现现代化发展,我们需要将高科技尽量多的融合到企业常用的电子设备当中, 从而能大力力推进各项工程的发展工作。同时考虑到每个企业的额不同需求,本 着高水准、高质量的基本原则,还要考虑是否能够大力推广使用,设计了智能汽 车衡监控系统的总体方案。 进入二十一世纪后,人类科学跨越了电气时代、电子时代并逐渐进入了计算 机时代。这里的计算机指的是个人使用的电脑,也叫做PC机。它主要是由主机、 显示器和键盘共同等组成。这里有一种计算机,普遍人们对它并不是很了解,但 是他却存在于我们身边的各个角落。这种计算机就是是机械变得更加智能化的单 片机。根据名字就可以知道,单片机的最小系统只需一小片集成电路,便可进行 控制和计算。由于它的体积小,一般都被隐藏在机械内部。它在整个系统中,地 位就像人的大脑一样,如果出现问题,整个装置就会面临瘫痪。知道目前,单片 机已经被应用于各个方向、各个领域,如智能仪表、导航系统等[1-3]。这些产品安 装上单片机后,对产品起到了升级换代的效果,使得现在产品都被称为”智能型产 品”,本设计的智能汽车衡设计就是基于单片机基础上进行设计的。 目前许多工业工厂每天都会需要对大量的货物进行重量的测量,但其使用的 测量工具仅仅具备最原始的称重功能,基本不具备防作弊的措施。而这给为一些 不法分子利用来谋取利益,而工作人员也很容易会受到车主货主的威胁,容易产 生不必要的危险。所以,智能汽车衡的研发迫在眉睫。同时,原有的称量工具普 遍都是以普通计算机来进行控制操作,有的甚至都是人为操作,并且测量环境十 分不符要求, 这会对测量结果造成很大的误差。由于原始测量方法过程过于复杂 缓慢,所以测重车队很容易发生排成长队现象,这对交通构成了巨大的威胁。并 损害了企业的经济利益[4-7]。 所以称重工作的重要性很容易的体现出来,而对于提高测量数据的精确度与 怎样规范称重方法成为了现阶段企业发展的一个重要问题。对于这些需求,我们 开发研制了电子地磅数字视频监控系统。该设备运用了多种防作弊技术措施,避 免了现场作弊现象。并采用红外线定位技术检查汽车是否完全上称或者多辆汽车 上称。因为本系统具备远程的操作功能,工作人员与货主、车主脱离接触,而检 测结果也会由显示器显示出来,能够避免货主、车主与工作人员之间的不必要矛 盾并有效的减少了作弊现象。 1 2.3、课题提出的背景与现状 快速提高,国内的汽车产量同样在不断的提 高,汽车已经成为人民的生活的必不可少的一部分。在此同时这现象也是一柄双 刃剑,在汽车给人民带来巨大便利的同时,随之而来的是各种各样的负面效应。 错综复杂的交通道路往往让人们不知所措,伴随着交通堵塞以及交通事故,以及 社会存在的盗车行为,使得人们无法准确及时的了解自己所在的位置,地理环境, 以及自己汽车的安全情况。解决上述的这些种种问题已经成为国内多数大城市面 临的一个十分艰巨的交通任务。 我们国家的汽车智能管理系统市场正处在一个起步的阶段,系统的现有的技 术层次与成品质量均落后欧美的发达国家。汽车智能管理系统,在软件与硬件等 很多方面和其他发达国家相比还是有很大的差 距。与此之外,国外的交通规则与 习惯以及道路规划等方面与国内有着很大的差异,所以先进的汽车智能管理系统 想直接进入国内市场还是有一定的困难。国内汽车智能管理系统市场有很大的发 展空间,虽然目前中国的汽车智能系统的装车率不是很高,但是在未来几年中国 汽车的智能管理系统会成为全球需求量最大的市场之一。 综上所述,迫切的急需一种综合的汽车智能管理系统,他能够让司机在一个 完全陌生的地理环境中了解到自身所处在的地理位置并准确的掌握到周围的交 通情况,在自己需要服务的时候,及时的获得自己所需要的任何服务,能够自动 的警告驾驶员的一些不合理的行为并及时纠正,能够在汽车有安全隐患的时候给 予报警,使车主能及时采取措施,以便更大程度上缩小发生事故和财产损失的几 率。 2.4、智能家居的背景及意义 居的智能化已经成为了趋势。智能家居主要以住宅 为平台,具备有网络通信、电器控制、信息娱乐、安全防护等主要功能,借助此系统, 可以有效分配个人时间、提高生活效率、保护个人和财产安全。例如通过视频和安全防 护系统可保证家居生活的安全性;电器控制可以有效的方便个人生活;智能系统能在无 人值守的情况下自动开关窗户、控制空调,让主人回家后即时得到良好的环境质量,并 随时能将家居情况反馈到个人,随时对家居情况了如指掌。随着人们对居住环境要求的 提高,智能家居毕然有广阔的前景。 本文选用较为具有代表性的影音中心为代表,详述智能家居中影音中心的开发过 程,从而展现 智能家居软件的开发过程及开发过程中遇到的难点。影音中心软件的开发 涵盖了嵌入式系统的构建,软件的移植,音视频的传输,硬件的控制等各项技术,覆盖 面广,基本涵盖了嵌入式系统中大多数的技术和原理,具有典型的智能家居设备代表性。 智能手机的大容量、使用网络的便捷性,使得人们的生活无法离开智能手机,因此 手机中会存储有大量的 mp3 音乐、高清电影等内容,但在家中想使用影音设备(例如: 电视、投影、高级音响)等欣赏多媒体时候,就需要复杂的接线和具备一定专业知识, 造成一定的不便。对于音响爱好者、高清电影播放等的需求,智能手机同时又不一定能 具备专业的播放效果、或者受到传输的影响造成损失。智能家居中的影音中心就是针对 这种情况所设计的一套家居多媒体中心,让用户在平时下载好的高清电影、无损音频的 终端设备上通过家庭的无线网络,无需复杂的接线情况下,播放无损失的高清电影、高 保真音频。 2.5、智能移动视频监控的背景及意义 et、视频融合的新时代,由此产生的移动视频业 务以其鲜明的移动性、实用性、即时性和亲临性,已成为众多移动增值业务中的 一个亮点。移动视频业务是指通过移动网络和移动终端为移动用户提供视频内容 的新型通信服务,它的主要特征在于传送的内容是比文本、语音更加高级的视频 图像,并可以伴有音频信息。 移动终端和网络技术的不断发展,为移动视频业务的出现和推广提供了必要 的条件。市场需求和技术进步共同推动移动视频业务的研究工作在全球取得了重 大进展,并使得移动视频业务成为了移动运营商、设备制造商和内容提供商共同 关注的焦点之一[1]。据英国 Strategy Analytics 公司的研究报告,08 年,全球有超 过 1.5 亿的用户使用移动视频业务,市场规模达 47 亿美元。全球主要的移动视 频业务运营商和业务如下表 1-1 所示。 表 1-1 全球主要的移动视频业务运营商和业务 运营商 业务内容 中国移动 多媒体信息服务 中国电信 全球眼 中华电信 移动视频监控 德国 T-Mobile 多媒体信息服务 美国 Cingular 及 T-Mobile 多媒体信息服务 日本 NTT DoCoMo 流媒体视频业务、3G 手机-PC 实时视频会议服务 韩国 SKT 多媒体内容、VOD、MOD、可视电话、多媒体信息 英国 O2 多媒体信息服务、移动视频游戏、移动可视电话 意大利和记黄埔 可视电话 移动视频监控作为移动视频业务的重要子类,已在很多国家和地区得到推 出,并在某些国家得到很好的发展。移动视频监控将会促进家居安防、公共安全、 石油化工、道路交通、环境监测、电力、房地产、制造业和军事基地等需要远程 视频监控的传统产业的可视化便捷管理,促进移动视频产业价值链的多元化发 展,衍生出基于移动视频的融合性行业应用,拓宽行业市场容量。正因如此,移 动视频监控的应用范围正在全速渗透到各行各业乃至人们的日常生活之中,其将 成为未来移动通信新的市场增长点,真正使移动用户享受无线视频掌上未来[1]。 北京工业大学工学硕士学位论文 - 2 - 2.6、多元智能理论产生的背景 (1)历史背景 智能在不同的时代、不同的国家及不同的社会都有其特定的意义。从人类 的古代社会开始,”那些受到普遍尊敬的理想人物身上具有特点或者优点,往往 反映那个时代或那个社会的经济基础和文化特色。人们心目中那些人物身上值 得尊敬的才干或智慧的闪光点,就是今日智能概念的前身”。 ? 在古希腊,那些身体敏捷、健硕的人或具有理性判断力且道德高尚的人成 为人们推崇的对象。他们的形象被反映在雕塑、绘画等艺术作品中,如米隆创 作的圆雕《掷铁饼者》,拉斐尔的巨幅油画《雅典学院》等等。这些受推崇的对 象和艺术作品都体现了古希腊崇尚人体美和智慧美的时代精神。 在古罗马,社会纷争不断,战争与杀戮随处可见,人们渴望和平,停止战 争,因此,战斗英雄人物或具有武艺高强、英勇气概的人便成为了当时艺术家 们歌颂的代表。如古罗马的著名雕塑《奥古斯都像》、《庞贝头像》、《卡拉卡拉 大帝肖像》等。 在中国古代,人们素来都尊敬对”六艺”(即:礼、乐、射、御、书、数) 精通的人,这样的人被称为博学多才。在宫廷中,皇帝选拔宰相或甄选妃嫔时, 都会对其是否具备”六艺”之能进行审查。 “在传统的学校里,拥有智能的人,就是那些语文、数学成绩很好的人。 在商业界,拥有智能的人,就是那些能够预见商机、敢于承担可测的风险、善 于组织策划或经营企业、最终使股票持有者满意的人。20 世纪初,拥有智能的 ? 沈致隆著,《加德纳 艺术 多元智能》,北京师范大学出版社,2004 年 5 月,P239 7 华南理工大学硕士学位论文 人,就是被派往某个国家的边远地区,有效地完成殖民使命的人。” ? 由此可见,在不同的国家、不同的社会、不同的文化背景 下,人们对于智 能所赋予的”使命”是不一样的,是多元化的,这就是多元智能理论产生的历 史背景。 (2)早期的智能研究概述 对于智能的观点,心理学家们从很早的时候就开始了相关学科的研究,从 18 世纪后期的颅相学,到阿尔弗莱德 比奈 ? 的智力测验狂潮,到 20 世纪初的 让 皮亚杰 ? 对智力测验的质疑及新的智能观等等,此外,在西方国家还有大 量关于智能的研究。总的来说,传统的智能观认为智能是以语言能力和数学逻 辑能力为核心,以整合方式存在的一种能力,也就是俗称的智能一元论。其对 于智能的”可应用性的定义就是解答智力测验试题的能力。这种观点运用统计 方法,与不同年龄接受测试者的解答加以比较,从测验分数推断出他们的能力, 认为测量出来的能力就是智能。” ? 然而,越来越多的研究表明,即便是经过智力测验达到很高分数的人,也 就是所谓是高智商者在现实生活中,并非事事高人一等或能力出众,而智力测 验分数相对较低的人也并非一事无成或能力低下。美国宾州的洛文斯坦学院曾 经对美国十二位历任总统的智商进行过评估,按照智商测试分数从高到低排列 。 其中有 IQ 高达 182 的克林顿,也有低至 91 的小布什,而结束美联冷战并对中 美友好作出过重要贡献的的里根总统 IQ 也仅有 105。这说明 IQ 成绩并不能代 表一个人的发展和成就,而这正是智力测验弊端的明显体现。究其原因有以下 两点: 第一、智力测验是一种用来预测人在学校中学习成功与否或工作状态好坏 的考试。”它没有关于心理过程的解释,也没有说明人是如何解决问题的。它所 知道的,仅仅是人是否给出了正确答案。” ? 苏联心理学家列夫 维果斯基 ? 说, ? Gardner,H.(1999).Intelligence Reframed.New York:Basic Book.p.1 ? 阿尔弗莱德 比奈(Alfred Binet,1857-1911)法国实验心理学家、智力测验的创始人。他也是 现代特殊教育研究的先驱。 ? Jean Piaget,1896—1980,瑞士心理学家和哲学家,发生认识论创始人。他先是一位生物学家, 之后成为发生认知论的哲学家。著作有《发生认识论原理》《智慧心理学》等。 ? 沈致隆著,《加德纳 艺术 多元智能》,北京师范大学出版社,P268 ? 加德纳著,《智能的结构》,中国人民大学出版社,P30 8 2.7、中国新能源汽车发展背景 12 纯电动汽车没有传统的内燃机,动力源于储能电池组。储能电池依靠外界电 源充电,汽车行驶时电池向电机供电,由电机向驱动轴输出扭矩,驱动车辆行驶 。 燃料电池汽车既摒弃了内燃机,也不需要从外界充电,它是通过自身携带的 氢和氧在燃料电池中的化学反应发电,为电机提供能量,进而为汽车驱动周提供 扭矩。 2.8、汽车用户背景特征研究 用户研究的这项内容主要包括: 1.人口统计:主要包括性别、年龄、婚姻状况、亚文化(包括种族及同种文化的民族)及地理位置; 2.社会经济特征: 包括收入、教育、职业和社会地位; 3.心理 (个性和生活方式特征): 包括个性、态度、兴趣、观点和生活方式; 4.使用/消费的时机。 3、研究意义 3.1、选题意义 采用人工称重的作业方式使得称重自动化程度较低, 达不到高效和准确称重 的目的, 并且浪费很多的人力和物力, 效率低、误差大, 造成不必要的损失。针对 1 这种现状,通过 RFID 技术与现有计算机应用系统向结合,设计无人值守的智能汽 车衡器管理系统, 把汽车衡称重过程与 RFID 结合,实现汽车衡称重数据的自动采 集和管理,为企业生产计量提供可靠的数据。 无线射频识别技术发展的在国外很快。在许多类型的 RFID 产品,如世界著名 的制造商生产的 RFID 产品,如德州仪器,Motoro1a,飞利浦,芯片等制造商。他 们的产品自称系列,各有自己的特点[4]。1993 年,我国政府发展实施了金卡工程 计划,旨在加快我国国民经济信息化进程的一个重大国家工程,从此各种自动识 别技术发展迅速,应用广泛。现在,无线射频识别技术作为一种新兴的自动识别 技术,也会在中国迅速普及。 RFID 产品是依托于射频识别(RFID)技术的一种产品。射频识别是非接触式 的自动识别技术,射频信号的识别工作不用通过手工,可以自动完成,而且起作 用的距离也较远。如图 1-1 为 RFID 芯片工作示意图。 图 1-1 射频识别芯片的示意图 随着城市化发展进度加大,建筑用物料使用的特别多,每天都有很多的拉货 工程车队担负着拉石子、拉砂、拉白灰的任务,这些车辆全天 24 时候作业,而且 车辆很多,一辆连接一辆,为了增加政府财政收入,征集资源税收;收费站点人 员逐量的检查、核查,工作繁琐,而且工作量特别的大,收费点的工作效率也十 分的低下。 鉴 于现金交易不方便也不安全,极易出现税收的漏洞,在征收过程中常会有 车辆逃税、漏税和税收人员放车舞弊现象。通过对国内外 RFID 技术研究的历史与 现状比较分析,总结并提出与之相配套——汽车智能衡器管理系统,该系统采用 了 RFID、JAVA、ORACLE、Mapinfo 相结合等技术,并且汽车衡器技术、无线通 信技术、自控技术以及计算机网络技术等。可以将装有电子标签的各种信息自动 记录到本系统的数据库中,可以有效降低人为误差,减少人工工作量,提高工作 2 量。 当前,RFID 技术已经渐渐地取代了条形码技术,成功地被应用于很多仓储、 物流和住宅小区。如图 1-2 所示,为 RFID 技术汽车衡器系统的组成结构图示意图。 询问区域 数据 主 读写器天线时钟标签 机能量 图 1-2 RFID 汽车衡器系统的组成结构 随着时代的变化,国内外先进的管理理念以及完善的汽车衡器管理信息系统 使整个行业的竞争向着规模化、信息化、标准化、实效化的发展方向前进,根据 对汽车衡器管理信息系统的接触,选定了该课题。 3.2、课题研究的目的与意义 如今各种嵌入式设备的诞生,信息终端的高度集成是此领域发展的最大的趋 势之一。高端的汽车智能管理系统不仅要导航,智能,通信与消息服务等多功能 集于一体,还要提供动态的路况信息,行驶状况信息,视频音乐播放,互联网等 人性化服务,满足人们在信息时代的各种需求。 根据调研与综合分析,本系统的目标主要有以下几点: (1) 完成各功能模块的硬件实现。 1 成都理工大学硕士学位论文 (2) 将多个 功能模块的高度集成。 (3) 在 Android 操作系统下,对各个功能模块的软件做设计。 (4) 自动泊车系统的研究以及仿真。 (5) 研究体积小以及良好的人机交互界面,易于操作。 本文选择 Android 操作系统主要基于以下因素考虑: (1)良好的可移植性 当进行嵌入式系统开发时,操作系统对于目标平台的支持能力是要重点 考虑的问题。良好的软件移植性能使得产品的开发时间大大缩短。 (2)实际应用需求 主要考虑操作系统的可定制能力、可利用资源、成本以及中文支持度。 综上,本研究能很好的适应现代化的车载要求,充分考虑了系统的智能性与 易用性,对实现汽车的自动导航,行驶安全报警,人脸识别防盗,自动泊车等功 能在目前的社会环境中,将会发挥很大的作用。 3.3、物联网技术应用的意义的发展趋势 物联网技术的应用可以带来很多方面的创新,同时也带来了很多方便,给我 们的生活提供了快捷方式。物联网技术所实现的本 RFID 智能汽车衡器管理系统的 优势就在于能够远距离完成对车辆和货物信息的采集。本系统采用先进的RFID 技 术,保证足够的读卡距离,就能实现这种功能。系统所应用的综合化读写控制器, 使门禁管理系统的性价比大大提高,为在更多的物流、仓储企业和住宅小区广泛 应用创造了条件。我们可以预见,RFID 技术的应用,在汽车称重必将迎来一个巨 大的发展。 3.4、智能家居的背景及意义 居的智能化已经成为了趋势。智能家居主要以住宅 为平台,具备有网络通信、电器控制、信息娱乐、安全防护等主要功能,借助此系统, 可以有效分配个人时间、提高生活效率、保护个人和财产安全。例如通过视频和安全防 护系统可保证家居生活的安全性;电器控制可以有效的方便个人生活;智能系统能在无 人值守的情况下自动开关窗户、控制空调,让主人回家后即时得到良好的环境质量,并 随时能将家居情况反馈到个人,随时对家居情况了如指掌。随着人们对居住环境要求的 提高,智能家居毕然有广阔的前景。 本文选用较为具有代表性的影音中心为代表,详述智能家居中影音中心的开发过 程,从而展现智能家居软件的开发过程及开发过程中遇到的难点。影音中心软件的开发 涵盖了嵌入式系统的构建,软件的移植,音视频的传输,硬件的控制等各项技术,覆盖 面广,基本涵盖了嵌入式系统中大多数的技术和原理,具有典型的智能家居设备代表性。 智能手机的大容量、使用网络的便捷性,使得人们的生活无法离开智能手机,因此 手机中会存储有大量的 mp3 音乐、高清电影等内容,但在家中想使用影音设备(例如: 电视、投影、高级音响)等欣赏多媒体时候,就需要复杂的接线和具备一定专业知识, 造成一定的不便。对于音响爱好者、高清电影播放等的需求,智能手机同时又不一定能 具备专业的播放效果、或者受到传输的影响造成损失。智能家居中的影音中心就是针对 这种情况所设计的一套家居多媒体中心,让用户在平时下载好的高清电影、无损音频的 终端设备上通过家庭的无线网络,无需复杂的接线情况下,播放无损失的高清电影、高 保真音频。 3.5、多元智能理论的意义 多元智能理论并没有试图忽视或取代学校体系中对基本技能的系统培养, 而是尝试在学生的兴趣与学校课程之间,学生的强项与学校所需的智能之间、 教师与外部世界之间,搭建起一道桥梁。多元智能理论能够帮助教师更好的了 解自己,了解学生,支持学校因材施教的教育理念,并能提供另类的认识学生 的方式。采用多元智能理论意味着给学生运用九种智能的机会,即在固定的课 堂教学中除了运用语言和逻辑数理智能之外,其它七种智能也占有重要地位。 也就是说,要努力使学生在学习传统的学科内容和技能时来运用他们的智能强 项和适合他们的学习方式,这把教师对因材施教的教育理念发展和扩大了,也 为每个学生的卓越发展奠定了基础。 7 英语学习者智能与听力的关系及相关教学策略研究-以 H 大学英语专业学生为例 第二章 多元智能理论及研究综述 3.6、身体-动觉智能的意义 身体动觉智能主要指身体运动控制与熟练摆弄物体的能力。3而长期以来国 内大部分家长将早教或者教育与大脑思维、知识储备、运算能力等能力挂钩,将 身体的运动说成是智能的一种形式,本身就会引起争论,人们想当然的会将”思 想”与”行动”分离。 美国学者 W. Holmes 特别强调身体智能的重要性,认为”通过大脑而无意识 地起作用的身体智能较作为身体的一个特殊部分而存在的大脑思维具有 更大优 势;它往往是作为整个身体的控制中心而活动。4美国神经学学者罗杰 斯佩里 强调身体行为并非中枢神经的附带形式,相反,大脑活动是人类运动行为精细化 的一种手段。 同时,近代心理学家已经发现,身体的运动与其他认知能力之间有着密切的 联系。瑞典的专家研究了手指动作与脑血流量的关系,研究结果表明,手指做简 单活动时,大脑的血流量比手不动时大脑血流量多 10%左右,证明手的动作有利 23 中国美术学院——设计艺术学院工业设计——郑潜——学龄前儿童的点读笔产品设计研究与实践 于激发大脑思维、记忆等智力功能5。 因此,针对早教产品中为儿童设计特定操作方式非常有必要,如何让用户在 使用产品过程中对其充分的把玩,使肢体得到活动是关键,需要结合玩具设计方 法提出基本设计原则 3.7、汽车性能检测的意义 ,汽车的结构不断完善,汽车的动力性、经济性、 安全性和舒适性不断改善。汽车作为一种机电混合的复杂系统,自动控制、现代通讯、 信息技术等领域的现代科技发展成果都及时的应用于汽车上。汽车的功能也已由单纯 的运输工具、代步手段逐步向人性化、智能化以及强调安全可靠、节能环保、舒适和 方便使用等方面发展[1]。 在汽车运用过程中,由于现代汽车复杂的结构本身缺陷、外界运用条件等多种因 素的影响,汽车技术状况不断发生变化。随着汽车行驶里程的增加和使用时间的延续, 汽车的技术状况和使用性能将不断恶化,从而导致汽车的动力性下降、经济性变差、 安全可靠性降低,严重影响汽 车经济效益和运输效率的发挥。这就要求用现代化的汽 车检测手段对车辆性能进行定期和不定期的检测[2]。 所谓汽车综合性能检测是指运用检测诊断设备,在车辆不解体的情况下,对汽车 进行检查和测试,确定汽车工作能力和技术状况。先对汽车维护和修理前以及各级维 护和修理后必须实施的检测项目制订一个标谁,再通过检测来确定维护或修理的级别, 并在实施相应的维护或修理之后再通过检测来鉴定维护或修理的质量[3]。汽车检测的目 的就是判别汽车技术状况是否处于规定水平,是否达到合格指标,检测后发出的结果 是合格或不合格,若要查明不合格的原因则需要进一步检测和诊断[4]。 近年来,新型汽车电子产品已被广泛应用,汽车电子化程度不断提高,汽车检测 技术的地位也越来越重要。汽车检测技术以逐渐成为一门独立的学科,成为汽车行业 范畴内一个极其重要的分支。汽车检测技术,贯穿于汽车运用、汽车保养、汽车维护、 汽车修理以及交通安全和环境保护等各个领域,而且起着日益重要的作用[5]。 在汽车使用过程中,及时检测和诊断影响汽车技术状况的原因,对其运行状态做 出判断,并采取相应的对策,可以大大提高汽车的使用可靠性,充分发挥汽车的效能, 提高汽车完好率,延长汽车使用寿命,获得更大的经济效益[6]。 通过检测设备定期对车辆的安全性、动力性和经济性进行检测,对提高汽车的完 好率,保证车辆技术状况和安全性能,提高运输效率、降低运行消耗、减少环境污染, 减少交通事故等方面起到了重要作用。我们在不断研制性能优良的汽车同时也需要不 断发展我国汽车检测事业[7]。 2 3.8、汽车前照灯检测的意义 随着我国经济的高速发展,机动车特别是汽车的数量也在大幅度增长,极大的改 善了人们的出行条件,交通运输业得到快速发展,但也带来了一系列的社会问题,交 通安全问题是其中最严重的问题之一。汽车前照灯是保障汽车安全运行的重要部件之 一,特别是在夜间行车时,前照灯的技术状况对行驶安全显得尤为重要[9]。车辆总行驶 里程的 25%都是在晚上和自然光线不足的情况下,而在此期间发生的人身伤害行车事 故占到 33%,并且 50%的死亡事故发生在夜间[10][11]。汽车在夜间行车造成事故的原因 主要是驾驶员辨不清道路情况,遇到险情不能及时采取措施,尤其在高速行驶时,前 照灯的照明状况如果满足不了行车安全的需要,就会造成车毁人亡事故[12][13]。 前照灯是汽车在夜间或在能见度较低的条件下,为驾驶员提供行车道路照明的重 要设备,而且也是驾驶员发出警示,进行联络的灯光信号装置。所以前照灯必须有足 够的发光强度和正确的照射方向。由于在行车过程中汽车受到振动,可能引起前照灯 部件的安装位置发生变动,从而改变光束的正确照射方向,同时灯泡在使用过程中会 逐步老化,反射镜也会受到污染使得聚光性能变差,导致前照灯的亮度不足。这些变 化,都会使驾驶员对前方道路情况辨认不清,或在与对面来车交会时造成对方驾驶员 眩目等,严重时将导致事故的发生。因此,前照灯的发光强度和光束的照射方向被列 为机动车运行安全检测的必检项目[14][15]。 3.9、缺陷汽车召回的重要意义 现代交通工具种类繁多,相比于马车、自行车等,汽车拥有较高的行驶速度,相 14 比于飞机、火车等,汽车的行驶空间相对狭小,秩序管控水平低且品类繁多,因此也 更容易因为质量问题造成事故的频繁发生。对于存在缺陷问题的汽车实施召回管理制 度,既是汽车企业维护品牌声誉、勇担责任的体现,更是对消费者人身财产安全负责, 也是对企业和民族的健康发展负责,其必要性显而易见。 4、研究目的 4.1、研究目的 金属板材是汽车制造业的主要原材料之一,随着汽车制造业的快速发 展,企业对板材的消耗量日益增大。一个中等企业每天所要消耗的板材多达 数吨,因此提高金属板材下料的利用率,具有特别重要的意义。汽车车体覆 - 7 - 盖件的设计和制造是汽车工业中最关键的部分,也是占有汽车开发周期最长 的部分,汽车覆盖件模具作为车身生产的重要工艺装备,直接制约着汽车的 质量和新车型的开发周期。因此,研究汽车覆盖件是汽车制造工业的一个重 要研究内容。统计资料表明,汽车覆盖件冲压生产成本中,其中材料费用占 60%以上,并采用比较昂贵的薄钢板,因此材料的节约对降低整个制造成本 有重要的影响,特别在大型生产中,即使材料利用率提高 1%,也会带来显著 的经济效益,因而对排样技术的研究具有特别重要的意义。企业为了在激 烈 的市场竞争中生存 、发展并立于不败之地,十分重要的任务就是尽一切力量 提高企业的经济效益,而提高经济效益的一个重要环节就是降低生产成 [30] 。 然而现实情况却不尽人意,虽然板材的下料方式决定了材料利用率,但 是许多制造企业实际生产中大量采用的还是人工排样和借助计算机的辅助排 样。人工排样时排样工人预先用一些材料如皮革、硬纸板等做出零件模型, 当需要在板料上加工某些零件时,把这些零件的模型尽可能紧密地放在板料 上,沿模型的轮廓把形状画出来,然后再进行切割。排样工人通过反复排放 和比较来寻求较好的排放方案,劳动强度很高。同时由于零件形状不规则, 仅凭排样工人的直观感觉和经验很难提高排样效率。计算机辅助排样在图形 处理软件的支持下进行排样,与人工排样相比它降低了工人劳动强度,提高 了工作效率,但它需要工人在计算机上进行零件布局,还是需要人工来判断 各种排样形式的优劣。由上可以看出目前生产中的排样方法受人为因素影响 大,材料利用率低,尤其表现在大批量下料中,缺乏确定的材料利用率统 计,不利于生产统计管理和排样布局优劣的比较等缺点。 目前市场对产品的需求趋于多样化、个性化,为了适应这种需求,企业 必须将其生产模式转变为多品种、小批量的柔性生产方式,相应的要排样的 零件的数量大大增加,零件形状更加多种多样,因此排样的工作量和难度都 大大增加,原来的排样方式越发不能适应企业的需求。 随着计算机的出现和发展,计算机技术越来越广泛的应用到生产、生活 的各个方面。计算机辅助设计和计算机辅助制造在钣金加工中进一步应用发 展,而智能排样系统是钣金加工 CAD/CAM的一个重要子系统。智能排样算法 的研究是当今钣金CAD/CAM技术研究的热点,完成该子系统的开发对完成整 个板金加工有重要的意义。由于国内CAD/CAM系统的开发和研究和国外有很 大的差距,所以开发智能排样系统也有利于推动我国计算机集成制造技术的 发展。在这样的形势要求下,对排样算法的进一步研究并开发使用方便的智 能排样系统意义重大。本课题研究目的如下: - 8 - 1. 节约材料,提高经济效益 人工排样受人的工作态度、能力等主观因 素限制,很难给出材料利用率最高或者接近最高的排样方案。利用智能优化 算法排样及开发出智能排样系统,可以充分发挥计算机强大的计算能力,经 过大量排样方案的比较,选出材料利用率最高或者接近最高的排样方案。以 达到提高材料利用率的目的。 2. 减少排样工作量,加快排样速度 人工排样时,为了得到一个较好的 排样方案,往往需要长时间的反复工作,而应用各种智能优化算法排样可以 缩短排样时间,并且得到高质量的排样方案。 3. 化简切割工艺,减少切割工作量 排样时经常遇到这样的情况,存在 很多材料利用率接近的排样方案,称其材料利用率最高的方案为最优排样方 案。应用智能优化排样设计可以在大量达到最优或接近最优的排样方案中, 选择切割工艺尽可能简单的排样方案,减少切割工作量。 4.2、课题研究的目的与意义 如今各种嵌入式设备的诞生,信息终端的高度集成是此领域发展的最大的趋 势之一。高端的汽车智能管理系统不仅要导航,智能,通信与 消息服务等多功能 集于一体,还要提供动态的路况信息,行驶状况信息,视频音乐播放,互联网等 人性化服务,满足人们在信息时代的各种需求。 根据调研与综合分析,本系统的目标主要有以下几点: (1) 完成各功能模块的硬件实现。 1 成都理工大学硕士学位论文 (2) 将多个功能模块的高度集成。 (3) 在 Android 操作系统下,对各个功能模块的软件做设计。 (4) 自动泊车系统的研究以及仿真。 (5) 研究体积小以及良好的人机交互界面,易于操作。 本文选择 Android 操作系统主要基于以下因素考虑: (1)良好的可移植性 当进行嵌入式系统开发时,操作系统对于目标平台的支持能力是要重点 考虑的问题。良好的软件移植性能使得产品的开发时间大大缩短。 (2)实际应用需求 主要考虑操作系统的可定制能力、可利用资源、成本以及中文支持度。 综上,本研究能很好的适应现代化的车载要求,充分考虑了系统的智能性与 易用性,对实现汽车的自动导航,行驶安全报警,人脸识别防盗,自动泊车等功 能在目前的社会环境中,将会发挥很大的作用。 4.3、研究的目的 研究智能监测仪的性能,首先应观察电力系统电能的特点。我们知道电力系 统的理想状态应以恒定的频率的正弦波形,按规定的电压水平对用户供电。事实 上并非如此,由于当前不对称负荷、冲击性负荷在容量上、数量上日益增大,使 干扰成分不断增加,诱使电能在输送过程中受到包括以上等各种因素的影响,到 达用户的电能一定程度上偏离正弦波形而发生畸变,导致电能质量日益恶化。 供电电源的电 能质量下降,引起电气设备不能正常工作,这一问题早就引起 供用电双方的关注[5]。起先,检验电能质量的主要指标是电力系统运行中的电压和 频率偏离标称值的多少。但是随着国民经济快速发展,工业规模和科学技术也在 不断的扩大发展,各部门的用电量一直上升。另外科学的进步使得电气化程度越 来越高,人民越来越喜欢用新工艺、新技术为我们工业生产和生活服务,而新工 艺、新技术对电源特性变化敏感,这就需要采用性能好、效率高的电能为其供电。 任何事物都是矛盾的集合体,就拿新设备来说,许多新型的电气设备在运行中会 向电力系统注入各种电磁干扰,一定程度上影响了电力系统的安全运行和用户设 备的正常工作,而且劣质电能会引发大面积电网停电,造成用户生产力下降,其 社会影响和经济损失是相当严重的[1]。电能质量问题越发突出,引起了供电部门 和广大电力用户的重视。因此,为保证供用电系统安全稳定运行必须提高供电质 量。 不仅工业上对电能质量要求越来越高,随着经济的发展和社会的进步,城乡 用电负荷量也在不断增加,随着高性能家用电器冰箱、洗衣机的添加,用户对电 能质量的要求也是愈来愈高。综合工业和城乡发展,用户利用以下几个指标对电 能质量进行评价:(一)电压质量。电压质量包括 3 个方面的要求即电压偏差、电 压波动和电压闪变;(二)频率;(三)供电可靠率,其中主要是年平均供电可靠 率,换句话说用户年平均供电时间的百分数;(四)谐波含量,应不高于规定的含 量。传统继电保护已不能满足高质量的电能要求,微机保护装置能保证充足、可 靠、合格、廉价、连续和高质量的电能供应。所以微机保护装置正逐步替代传统 的继电 保护装置。这也是高质量电能需求的一部分。 基于以上分析,本文致力于研制一种多功能的电力监测装置,它既要要能对 如电压、电流、功率、功率因数和频率等重要的电力参数进行实时监测,又要对 电力系统中的高次谐波进行实时分析,从而使人们采取相应的措施,减少谐波污 染,保证电能质量,保证电力系统经济、安全、可靠地运行。 4基于 DSP+MCU 的智能电力监测仪的设计与实现 4.4、测试目的和计划 5.1.1 测试目的5.1.1 测试目的 本智能控制模块在设计过程中,在模块的样机制作完成后,为确保模块的各项 指标和性能参数达到系统设计的要求,必须对样机进行各项详细的测试。这其中包括 固件和硬件各自的功能测试、电磁兼容测试、温湿度测试、机械性能测试等等。由于 各种测试的自身特点,一个样品或一批样品在进行各项试验之前,必须按照一定的试 验顺序进行相应的测试,以保证测试结果的可靠性。具体体现在该控制模块的测试计 划中。 4.5、智能酒店客房控制系统主要研究目的及意义 本课题拟实现一种酒店客房控制系统,针对实现各种不同功能进行了深入 的研究。就目前现状来看,许多酒店仍然使用以单片机为处理器的控制系统, 从而会造成控制效率低、网络控制难、运行速度慢等状况。本课题选择 ARM7 处理器实现酒店各项功能的控制,工作效率得到了大幅度的提高。 随着科技的进步与发展,智能家居控制器在我 们的生活中越来越普遍,比 如:家庭智能电视机与互联网相连接等,通过相关配置可实现对室内空调、窗 帘和照明等控制,从而提供更加人性化的生活空间。现实生活中,越来越多的 住宅小区通过配合使用各类安防设备,并接入互联网,大大提高了监管的质量, 而且增加了住户的安全感,使得人们的生活质量得到了很大的提高。住宅小区 智能化的开发与建设是未来发展的必然趋势,科学技术的大力发展和应用,为 住宅小区智能化建设提供了强有力的技术保障[7],极大地推动了住宅小区智能 2 中国计量学院硕士学位论文 化建设的进程。 智能酒店客房控制系统是智能家居大范畴里的一部分,然而酒店客房智能 化控制又高于普通的智能家居的要求。它需要通过不同酒店的不同配置实现不 同的功能,因此本课题针对目前酒店客房控制情况,设计出实现不同功能模块 化控制的方法,既能够较大程度地节约资源,又能通过利用 ARM 处理器实现 智能化控制,具有较深的科学研究意义和良好的市场应用前景。 另外,目前国内很多中小酒店仍然使用单片机来实现对酒店设备的管理和 控制。使用单片机来控制智能酒店可以满足简单的用户需求,在实现多任务处 理方面有点力不从心,加上需要移植操作系统以及网络协议栈等对单片机的存 储能力和外围接口扩展能力都提出了很高的要求,因此单片机已不适合复杂控 制的需求[8]。然而,国外对智能酒店的研究较为深入,还对控制器如何感知酒 店客房周围的环境温度,作出实时调整进行了探究,研究人员还尝试着将客人 的相关日常行程等信息载入系统中,及时提醒客人,从而提供更人性化的服务。 为了缩小与国外的技术差距,我们需要研究出适合 国内需求的高性价比的酒店 客房控制系统。 4.6、评估目的 通过对投放广告的效果监测,了解媒体真实价值以及营销匹配度,找到最优的投放切 入点,从而缩短广告浏览到购买之间的距离,有利于优化后续媒介采购方案。针对一些”突 发事件”,及时发现效果变化,实时调整营销创意、投放排期等细节。通过对网民广告浏 览后行为的监测,捕捉用户偏好特征,适时推广关联产品,有利于形成 1 对 1 销售,制造 营销机会。 4.7、汽车电磁兼容的研究目的 汽车自发明以来,就开始了向外发射骚扰的历史,对汽车的电磁兼容性研究 可以追溯到上世纪早期。1906 年,人们就发现道路上行驶的汽车发动机对周围的 无线电收音机产生干扰,从而提出对汽车点火系统产生的电磁干扰加以抑制 [5]。 伴随着现代汽车工业的迅猛发展及国际汽车市场竞争的日益激烈,越来越多的电 子,电气设备应用于汽车各系统之中,汽车电子技术的应用水平已经成为衡量汽 车技术水平的重要标志。据统计,汽车行业的技术创新,有百分之七十来源于汽 2 车电子技术的创新,而在汽车的生产成本中,汽车电子设备则占据了百分之三十 以上的份额。这些电子设备广泛分布于汽车发动机控制系统,制动系统,自动变 速系统,调节系统以及行驶系统中。随着汽车内电子器件的种类及数量不断增多, 这在增加汽车舒适性, 经济性与安全性的同时,也使得汽车内的电磁环境日益复 杂,这也直接导致了各种电子器件相互干扰的情况发生,尤其是汽车内各种半导 体逻辑器件,对电磁干扰更加敏感。即便如此,更广泛应用汽车电气设备仍是汽 车设计和生产的主要趋势[6]。从目前的汽车行业发展来看,应用于汽车内的电子设 备将更多,汽车内电磁环境将愈加复杂,如何保证众多的电子器件在如此复杂的 环境下正常地工作,提高汽车的可靠性与安全性,同时保证行驶的汽车不干扰周 围设备的正常工作,成为一个非常重要和急待研究的重大课题。 4.8、汽车侧倾控制研究目的与意义 损失1.1.1 侧倾过大引起侧翻事故及损失 汽车在高附着系数的路面上高速转向行驶时,汽车车身会产生侧倾,如果汽车车 速过大或者转向角过小,侧向加速度超过一定值,汽车运动状态会由侧倾转变为危险 的汽车侧翻,汽车侧翻会带来较大的损失。2011 年 1 月 24 日,一辆从云南丽江驶往 四川的大客车在途中发生翻车,造成 9 死 29 伤的重大交通事故。根据国务院安委会办 公室的统计,2010 年春节期间仅 2 月 13 日至 2 月 19 日七天时间里发生了 18 次重大 交通事故,其中有 5 次发生侧翻事故,并且每次侧翻事故都有造成人员的伤亡 [1] 。根 据NHTSA(美国公路安全局)的统计数据表明 [2] ,近十年内美国平均每年发生的道路交 通事故中,碰撞事故发生最多,侧翻事故排行第二,而在统计一年内交通事故造成的 人员和财产损失时,侧翻事故排行第一,侧翻事故所造成的损失占所有交通事故损失 的百分之六十左右 [3] 。 图 1.1 侧翻交通事故 通过以上事例知道汽车侧翻会造成极大的损失,包括人员伤亡,财产损失,事故 1 吉林大学硕士学位论文 对道路桥梁等公共设施的破坏以及侧翻事故产成的连锁交通事故,对环境造成严重的 污染等 [4] 。 5、国内外研究现状 5.1、智能设计技术研究及发展现状 随着计算机日益广泛和深入的应用,人们对CAD 系统提出了越来越高的要求, 5 传统CAD 系统由于缺乏设计工程师所具有的推理和决策能力,已经不能满足设计过 程自动化的要求。而智能CAD(ICAD)系统既具有传统CAD系统的数值计算和图形处 理能力,又有知识处理能力,能够对设计的全过程提供智能化的计算机支持[14]。因 此,对智能CAD 理论和应用的研究应运而生。 1.2.1 智能设计技术简介 通常我们把提供诸如推理、知识库管理查询机制等信息处理能力的系统定义为 知识处理系统,例如专家系统就是一种知识处理系统。具有传递计算能力的CAD系 统经这种知识处理技术加强后称为智能CAD(ICAD)系统。ICAD系统把专家系统等 人工智能与优化设计、有限元分析、计算机绘图等各种数值计算技术结合起来,取 其所长,其目的是尽可能地使计算机参与方案决策、结构设计、性能分析和图形处 理等设计全过程[15]。因此,ICAD系统除了具有工程数据库、图形库等CAD功能模 块外,还应具有知识库、推理机等智能模块。 智能CAD 是人工智能和CAD 技术相结合的综合性研究领域,它将人 工智能的 理论和技术应用于CAD 中,使CAD 系统在某种程度上具有设计师一样的智能和思 维方法。智能CAD 系统的主要目标是支持设计师在设计过程中的思维活动[16-17]。 人工智能和CAD 结合重要性的讨论最早见诸于IFIP(International Federation for InformationProcessing,国际信息处理联合会)在1977 年召开的主题为”人工智能与 CAD”的学术会议[18]。1979 年,悉尼大学J.S. Gero 教授组织了第一个智能CAD 国 际性学术会议,编辑并出版了一本论文集。这次会议首次明确了人工智能对CAD 技 术研究的意义,标志着人工智能和CAD 研究的正式结合。作为这次会议的延续, IFIP 先后在1985 年和1987 年召开了主题为”知识工程与CAD”和”专家系统与 CAD”的会议,分别从理论和实践两方面对当时智能CAD 研究中出现的问题进行了 探 讨 。 在 1987 年 , 荷 兰 的 P.J.W.Ten Hagen 和 美 国 的 J. Pohl 提 出 了 智 能 CAD(Intelligent CAD,简称ICAD)的概念,认为ICAD 本身是一个系统,它将专家系 统内嵌于CAD 中,ICAD 依靠知识库、数据库、专家系统来解决各种设计问题.他 们认为ICAD 是一个通用的设计软件。紧接着,在1987,1988,1989 年,IFIP 又接 连三次召开了关于”智能CAD”的专题学术会议,交流和总结智能CAD 技术的进展 情况。经过这一系列会议的讨论,基本明确了智能CAD 研究的范畴、方向、方法和 6 重点[19-20]。 5.2、汽车检具研究现状 1.2.1 检具设计的基本需求与流程1.2.1 检具设计的基本需求与流程 在汽车、列车、飞机等批量生产制造业,为了检验制件是否合格,广泛使用根据 零部件或产品工艺协调图制造出来的检具进行检测,以控制最终产品或工序间半成品 的质量,持续改善产品及制造过程,并为主机厂和零部件供应商控制产品质量提供检 验标准。因此,工程师在进行检具设计时,必须充分了解产品的功能条件、几何结构 与检测要求,以使开发的检具满足以下要求:(1)符合人机工程学方面的要求;(2) 具有立体检测功能,能够检测产品的各个方面;(3)检测准确、可靠,操作方便;(4) 第 3 页 上海交通大学专业硕士学位论文 第一章 绪论 易维护、易搬运、标示清晰等。其一般流程包括:分析产品图纸和3D模型,根据设 计人员经验选择检具方案,完成复杂的检具结构设计,包括底板和支架设计、定位机 构设计、检测机构设计等。 我国在一般检验工装的研制方面尚有一定基础,但对汽车检具这类复杂检验工装 的研究才刚刚起步,主要以建立基本的设计流程与手工操作凭经验进行设计为主。储 军等[4]从汽车结构出发,结合实例阐述了车身小型冲压件检具设计的一般方法和步 骤,提出了小型检具设计中出现的常见问题的解决方法。江景涛[5, 6]提出了车身覆盖 件检测特征的概念,在讨论这个概念的基础上,采用人工神经网络进行车身基于神经 网络的车身零件检具概念设计,并验证了该方法的有效可行。鲁斌、朱培玉[7]介绍了 汽车玻璃检具的设计、加工和检测技术。上海理工大学刘磊等[8]通过介绍车灯检具的 结构,列举了检具主体、副检具设计的重要控制点,特别是详细列举了灯具安装部构 造的设计,从 而实现了通过再现灯具的装车状态来模拟实物产品与车身匹配的目的。 除此之外,一些企业也做了相关的研究。上海大众汽车有限公司朱正德[9]结合 应用实例介绍了汽车覆盖件检具的基本构成、结构特点及检测原理。江铃汽车股份有 限公司余勇、杨隆仑[10]阐述了汽车车身冲压件检具的作用及其典型结构,并对分类 结构的选择及设计、检测要素的布置与设计、设计制造基准的设置、车身坐标网格线 的刻制方法、冲压件的定位及夹紧方式以及冲压件检验夹具的制造精度分别作了较详 细的讲解。上海通用汽车王海岩[11]介绍了早期零部件检具的设计、制造以及检定。 索尼电子(无锡)有限公司于丹[12]介绍了汽车前车内板上的部分孔位检测方法,简 化大型零件的检具设计过程。 这些关于检具设计流程与方法等方面的研究,为后来的检具CAD技术的研究与 应用提供了依据。 5.3、国内外汽车仪表的研究现状及未来发展趋势 1.3.1 国内外研究现状1.3.1 国内外研究现状 汽车仪表在随着汽车工业一百多年发展过程中也有其自身的发展过程。如果 按它的实现方式划分的话,可以分为机械式、电气式、电子式三大类;而根据其 发展过程可以划分为五代,第一代:机械式仪表,即机芯表,它的工作原理是基 于机械作用力;第二代:电气式仪表,它的工作原理基于电测原理,即通过各种 传感器将被测的非电量信号转换成电信号从而进行测量;第三代:模拟电路电子 式仪表,它的工作原理和第二代电气式仪表基本上是相同,唯一的区别只是用电 子设备代替了电气器件,其结构形 式经历了两个发展阶段分别是动圈式机芯和动 磁式机芯;第四代:步进电动机式全数字汽车仪表,它的信号处理方式从模拟信 号转变成数字信号,并最后的信息显示结果能以数字的形式显示[10-12]。第五代: 计算机终端显示的数字化智能仪表,它的工作原理是基于采用光技术和机电一体 化技术,并与信息技术和网络技术相结合的应用,最后通过计算机终端显示。 在国外发达国家非常高度重视汽车仪表的技术含量、造型及可视性,仪表的 研发设计成本要占到整车价格的 5%,且发展非常迅速,制造出的仪表能够提供汽 车行驶中大量、复杂的信息[13]。驾驶员通过仪表盘上显示出的数字、文字或图形 等信息,能够及时了解和掌握汽车的当前运行状态。而且在汽车上还装备了各种 信息服务,如:故障诊断、地形图显示、导航等。国外设计汽车仪表满足了小型、 轻量化的要求,使汽车仪表盘周围的空间变得更加宽敞,仪表的数量也增加了, 4 5.4、国内多元智能理论教育研究现状 在多元智能应用于语言教学的理论基础方面,袁军、王轶、刘铭(2007)等提出 MI 理论本身具有整体性、实践性、多元性、差异性、情境性和开发性等优越特征,为 指导英语教学实现学生”听、说、读、写、译”的综合语言运用能力目标提供了可能性, 同时与我国新课程改革倡导的”以人为本、因材施教” 的素质教育理念不谋而合。李 斐(2009)认为 MI 理论在构建高中英语教学模式的过程中还需整合建构主义理论和学 习风格理论。张琳和韩建岗(2010)对比分析了任务 型教学理论与 MI 理论在指导语言 学习中的异同点,并探讨了将两者综合应用于英语教学的必要条件。 在多元智能应用于语言教学的实践研究方面,李志颖和闫寒冰(2002)探讨了 MI 理论与英语教学整合的可能性和必要性,提出 MI 理论与英语教学的最佳结合形式。王 朋(2003)提出利用 MI 理论创新英语课堂教学设计的两点思路:”为多元智能而教”和 “通过多元智能而教”[1]。沈彩芬和程东元(2004)探讨了八种智能类型与英语教学活 动的一一对应关系及其教学实施步骤。郝永辉和吴志勤(2005)提出在英语课堂教学内 外构建基于 MI 理论的、体现共时性和历时性的多元立体文化大课堂。胡蓉(2011)基 于 MI 理论的框架,提出在多媒体和网络环境中改进英语词汇教学的途径。潘景丽(2012) 结合中学英语课堂词汇教学的现状,设计了发挥学生优势智能的多种词汇教学活动。 3 2006 年 10 月 8 日,中国教育学会”十五规划”的重点课题”借鉴多元智能理论开 发学生潜能实践研究”在北京教育学院结题。该课题通过对不同类型实验区和项目学校 在教学改革领域的实践研究,初步研制出了适合开发学生多元潜能的校本课程、以”问 题解决”为导向的基本教学策略和多元多维的教学评价体系,为国家的教育决策和教学 改革提供了参考依据。同年该课题被列为中国教育学会”十一五规划” 的重点课题, 作为该课题的第二研究阶段,着力在中等职业教育领域内展开实践研究,并于 2010 年 6 月 17 日在北京教育学院结题。同时以谈松华教授为首的教育专家组提议该课题在”十 二五”期间继续深入研究。目前作为前两轮研究的延续和拓展,第三轮研究课题”借鉴 多元智能理论对学生 学习、评价和发展的实践研究”继续申报中国教育学会”十二五规 划”课题,并拟定了”学生个性化学习”、”学生多元发展”和”学生多元评价”三个 子课题作为研究的内容。 由此可见:MI 理论在教育实践方面的课题依然是研究的热点和前沿。 5.5、智能算法研究现状 在现代制造业竞争日益激烈的情况下,为了实现在更低的加工成本和加工时间等 前提下生产出高品质的产品这一目标,对切削工艺参数如切削速度、切削深度、刀具 角度的优化成为重要途径。在优化切削加工工艺参数中,选择工艺参数的合理性对于 机械加工有效进行是非常重要的。过去加工参数选择通常依赖于操作工人(或工艺设 计师)的经验和判断给出,但这样的选择方式经常得不到一个最优的结果,主要是由 于机械加工本身的客观实际存在,而且调整机械加工中的某一参数都有可能同时对其 他参数产生大的影响。 智能算法是来源于自然界的启发,用于解决复杂 NP-Complete 问题的一种多用途 的搜索算法,其通常由目标函数、循环迭代搜索及评估进化三大部分组成。对于不同 的问题有着不同的目标函数但相同的迭代搜索与进化,这使得问题的求解难度与时间 复杂度大大简化。现有智能算法包括典型的遗传算法、蚁群算法、粒子群算法、模拟 退火算法等,其体系结构如图 1.2 所示,智能算法多应用于图像处理、任务分配、控 制决策、电力及其机械等各个领域。 并 行 改 进 智能算法混 合 进化学习算法邻域搜索算法 群智能算法 人工人工人工 神经遗传模拟 禁忌 免疫索蚁群粒子 群算...鱼群 网络算法...文化 算法算法退火搜算法算法算法法算法 图 1.3 智能算法体系结构 运用智能算法的切削参数优化是一个高度非线性和多重性的问题,在多目标优化 中,切削参数与加工工况又有极大的关系。对于车削,研究者一般考虑的输入参数有 切削速度、进给量、切削深度、切削时间等,考察的输出参数有切向切削力、轴向切 削力、进给抗力、切削抗力、主轴功率消耗、表面粗糙度、刀具寿命、平均或最大刀 7 具磨损量等以建立优化模型。优化单工序车削从较早开始就已经进行了大量研究,然 而一般的车削加工都是包括若干几道粗加工及一道精加工来完成。且在切削加工中, 多工序比单工序普遍。对于粗加工来说,高效的金属去除率是其主要考虑的问题,而 如何获得最好的表面粗糙度则是精加工的重点考虑问题。对于难加工材料的切削,其 重点考察的是刀具的磨损及刀具寿命等问题。对于以加工效率为目标的优化则主要考 虑材料去除率、加工时间等,对于总体成本及利润为目标的优化则考察最低成本、最 高利润等。但是在竞争激烈的机械加工制造业中,往往需要综合考虑以上问题,所以 切削参数的优化一般不只局限于一个目标的优化,而是多目标优化的问题。 5.6、汽车腐蚀现状研究 2.1.1 汽车腐蚀的特点[9] 汽车的腐蚀频率与车龄和运行里程有关。所谓的腐蚀频率是指出现腐蚀的车辆数占被调查 车辆的百分数。图2.1为汽车腐蚀与车龄关系,图2.2为汽车腐蚀与运行里程关系。可 见, 汽车腐蚀频率分别随着车龄和运行里程的增加而增加 0 50 100 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 腐 蚀 率 / % 车龄/a 图2.1 汽车腐蚀与车龄关系 0 50 100 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 运行里程/万Km 腐 蚀 率 / % 图2.2 汽车腐蚀与运行里程关系 8 5.7、汽车风振噪声研究现状 风振噪声是一种空腔噪声(cavity noise),由于空腔开口的上游边缘(前缘) 处存在着不稳定的剪切层,使得涡旋在这个位置脱落并随着气流一起向后流动; 涡漩撞击到开口的后缘发生破碎,产生向四面传播的压力波;传向行驶方向的压 力波到达开口的前缘,将再次引发涡旋的脱落;上述过程每秒钟会重复很多次, 并且引起剪切层产生一个特定的振动频率,当该频率与车厢的固有频率相同时, 将会发生共振。因此,侧窗风振噪声和天窗风振噪声是汽车风振噪声的最重要组 成部分。 2 硕士学位论文 5.8、汽车故障状况分析及研究方法 3.1 汽车故障诊断的一般概念3.1 汽车故障诊断的一般概念 在现代社会,科学技术的日新月异,也直接促进汽车行业的发展,目前汽车 种类及结构都呈现出多样化和复杂化的特点。由于这些特点的存在,使得汽车出 现故障的情况亦花样繁多,加之汽车工作环境的移动特点,就进一步加深了对汽 车故障诊断的难度。汽车故障诊断是一系列程序的综合体,首先要从整体上把诊 断的对象即出现故障的汽车看 作是一个完整系统。其次依据相关的技术标准及专 用的工具、设备和软件对汽车故障进行排查,一一分析,做出判断。最后找出故 障产生的部位及原因,从而解决出现的问题使汽车恢复正常。当然,在进行汽车 诊断过程中,应该清楚地认识到这种故障是由什么因素而导致的,这样才能更好 的提升诊断效率。在本论文中最先阐述了汽车故障的种类,分析其产生的原因, 对汽车故障诊断的流程进行必要的介绍,并对主要故障诊断方法进行具体的分析。 6、研究方法、思路 6.1、电动汽车充电系统充电方法研究 4.1.1 常用的充电方法4.1.1 常用的充电方法 目前,常用的充电方法主要有: (1) 恒流充电方法 恒流充电方法是用一个恒定的电流对电池组充电。随着充电的进行,电池组 端电压快速上升,该方法可实现对电池组的快速充电。该方法控制简单,易于实 现。在充电后期,仍能以一个极小的电流对电池继续补足充电,使电池完全充满, 确保电池的容量。其缺点是:整个充电过程需要较多的人工干预,且会产生严重 的极化现象。在动力电池组能接受的最大充电电流范围内,充电电流越大则充电 时间越短,但在充电后期,电池能够接受的最大充电电流非常小,若对电池继续 大电流充电,容易使电池极板上活性物质大量脱落,造成极板弯曲、电池容量迅 速下降而损坏的问题,整个充电过程必须有专人看管。因此,一般适用于充电初 期和需要长时间小电流充电的场合[42]。 (2) 恒压充电方法 恒压充电是以某一恒定的电压对 电池进行充电。其主要特点为:充电初期电 流比较大,随着充电的进行,充电电流逐渐减小,当充电电流减小到某一设定值 以下时,停止对电池充电。恒压充电法的主要优点是:操作简单,充电速度快, 且不需要人工干预。其主要缺点有:对放电深度过大的电池充电时,因电池电动 势较低,充电电流较大,会引起初期充电电流急骤上升,从而损坏电池和充电设 备。恒压充电性能比较接近蓄电池最佳充电曲线。因此,恒压充电如果掌握得好 可以取得较好的充电效果。 (3) 快速充电方法 快速充电方法是在大电流充电过程中适时加入一些放电脉冲,以削弱电池的 极化效应。该方法能够最大限度地加快电池化学反应速度,缩短充电时间,同时 尽量避免电池正负极板的极化现象,提高电池的使用效率。比较常用的快速充电 方法有脉冲充电法、变电流间歇充电法、定电流定周期快速充电法和定电流定出 气率脉冲充电等。这些方法都是按照电池最佳充电曲线而设计的。然后,快速充 电过程中电流过大,电池温度会迅速上升,且析气现象严重,如果控制不当,甚 至可能造成电池极板活性物质脱落而损坏电池。 31 基于 SOC 值动态估算的电动汽车智能充电系统研究 6.2、电动汽车充电负荷预测方法研究 实际上,第一章将电动汽车描述成”移动的负荷”这种说法是不准确的,因为电 动汽车在路途上并不接入电网,也就无从谈起负荷问题。同时考虑到电动汽车的时空 分布随机性很强,目前尚无非常适合的方法对电动汽车的负荷分布进行合理预测,所 以本文在开始研究电动 汽车智能导航这个课题时首先考虑的是能否将以往的视电动 汽车为负荷的角度转换为视充电站内的充电桩为”随机负荷”。这样做的好处是:首 先,由于充电站的选址定容是配电网规划问题的基础,是电动汽车接入电网问题研究 的重点,可以做一个假设就是当本文的内容发展到应用层面时,电动汽车充电站的选 址定容已经被基本确定下来了;其次,由于本文是前瞻性课题,不确定性比较多,所 以为了突出本文的重点避免陷入牛角尖而在处理电动汽车的充电特性问题时进行了 简化处理,就是将不同电动汽车在不同情形下充电所表现的初的充电特性问题转移为 充电桩快充和慢充模式时的充电特性问题,这样就将可能需要分析很多情况的问题转 变为只考虑两种情形。本章将以本文构思的发展过程来进行说明。 6.3、汽车碰撞安全性的研究方法 1.3.1 经验法 在汽车诞生初期,人们关于汽车碰撞时的乘员保护意识非常淡薄,这是由于当时的汽 车数量相当少、在道路上行驶时的车速也很低并且也很少发生碰撞事故及乘员因此而受伤 的缘故。即使道路上偶尔发生车辆碰撞事故,相关的汽车设计研究人员也总是希望能从主 动安全的角度去避免它。 到了 20 世纪 30 年代车辆进入批量化生产阶段时,道路上的车辆数量开始急剧增加, 汽车碰撞事故及乘员受伤人数迅速增长起来,这时,一些具有前瞻性的汽车生产企业开始 关注撞车现象,并着手研究对乘员的碰撞保护。由于初始起步阶段缺乏相应的理论,并且 研究受到整个工业化水平及条件的限制,因此, 研究手段和方法大多只能凭借人们日常生 活中的经验或直觉,这就是所谓的”经验法”。 关于”经验法”设计研究的一个典型的例子是当时对汽车转向柱的设计与改进。在汽 车的碰撞安全性问题受到人们重视之前的那一段时期,一旦发生碰撞事故(主要指车辆前 部正面碰撞事故),一个最为突出的问题就是转向机构发生较大的向后位移,从而对驾驶 员造成致命的挤压损伤。针对这一现象,当时的汽车设计师根据日常生活的经验设想,如 果撞击时转向柱能够较为轻易地被压缩,比如用弹簧或铰链杆来代替刚性的直杆,那么撞 击损伤就可能减轻或避免。这一设想导致的转向柱子结构如图 1.5 所示。 8 a) 中置弹簧式 b) 铰接式 图 1.5 经验法设计实例——转向柱 在随后的汽车发展过程中,”经验法”设计仍旧发挥着它的重要作用,许多结构上的 重大创新往往都是来自人们的”经验”或”灵感”。仅就碰撞安全性设计方面而言,安全 带、安全气囊等碰撞安全部件的发明就是直接依据人们的经验而得到的,至于现今一些车 辆上广泛使用的能量吸收式转向柱,则是在初始经验的基础上逐步发展完善起来的。 值得提出的是,虽然”经验法”是最直接的设计方法,但是仅仅依据经验而作的设计 往往是不完善的,需要再辅以其他方法加以研究,比如工程计算分析、试验校核或试验验 证等,只有这样才能把人们的直接经验转化为科学、实用、可靠的产品设计。因此,要发 展汽车碰撞安全性设计与改进技术,除了需要借鉴人们长期积累的经验外,还应结合现代 的科学及工程方法。 1.3.2 试验法 在关于汽车碰撞安全性的研究中,最早采用且应用时间最长的研究方法当属试验法。 试验法是一种直接而又客观 的设计与验证方法。试验的目的是为了能够再现实际道路上的 车辆碰撞事故并对其进行研究。因此,一般都需要建立特定的碰撞试验设施,比如牵引机 构、障碍壁、电测量系统、高速摄影测量系统以及专用的测试用假人等。另一方面,从可 能发生的碰撞事故考虑,必须研究各种不同形式的碰撞,也即碰撞试验的撞击形式以及测 试内容也是多种多样的,仅实车一类的碰撞试验就有实车正面碰撞、偏置碰撞、追尾碰撞, 以及车对车的碰撞等。除此之外,还有零部件的碰撞试验,如安全带、安全气囊的动态碰 撞试验,座椅、仪表板、转向机构以及车辆其他子结构的动态试验等。如果从碰撞试验的 性质分,又可以分为法规碰撞试验、部件匹配试验以及自行开发研究试验等。可以说,试 验法在汽车碰撞安全性的研究领域内应用得相当广泛。 图 1.6-1.7 显示了实车碰撞试验和零部件碰撞试验的情况。 图 1.6 实车碰撞试验 图 1.7 零部件碰撞试验 9 总结起来,碰撞试验法得作用大致可分为如下三个方面: (1) 对比选优 当需要从同一部件的几种不同设计方案中选择一种设计方案,或者对某 一设计方案进行改进研究时,通过试验结果的对比能够直接达到优选方案的目的。 因此,实验对比法是常用的设计方法。比如,安全带或安全气囊等安全零部件与整 车结构的性能匹配设计,通常可由试验对比法来完成。 (2) 安全性评估 碰撞试验能够直接测量出各种撞击结果,如人体重要部位的加速度、 人体胸部压缩变形以及腿部受力等。根据这些结果可直接评估某一特定的设计或修 改是”行”或者”不行”。试验评估的内容也可以是多方面的,如结构碰撞变形模 式的好或坏、车体撞击减速度值的 高或低以及人体撞击伤害指标值的大或小等。 (3) 辅助设计与改进 任何零部件的设计,都不太可能一次就达到最佳状态,对碰撞性 能而言更是如此,设计的中间过程需要反复,需要一步步地改进。通过多次的试验 及对试验结果的观察,可找出设计中存在的不足或缺陷,从而确定改进的目标或方 向。因此,试验法是辅助设计与改进的一种十分有效的方法和手段。 这里特别需要指出的是:与其他研究领域中的试验方法不同,汽车碰撞安全性试验 是一种破坏性的试验,每一个产品样件只能试验一次,不论是车辆零部件、车身结 构还是整车,试验一次即失去了再利用的价值,所以碰撞试验是一种昂贵的试验过 程。尽管试验法具有上述诸多优越性,但如果在整个车辆的碰撞安全性设计与改进 研究过程中完全依赖于试验法,则不仅需要花费大量的时间,更需要付出昂贵的代 价。 1.3.3 理论计算仿真分析法 汽车被动安全性试验研究所涉及的碰撞试验是一种验证性试验,为了设计或改进某一 结构或部件,需要进行多次重复试验。因此,人们从一开始就试图寻求用理论分析方法来 预测某一部件或整车结构在撞击过程中的变形形式,得出结构的耐撞性评价,从而指导结 构的设计和改进工作。在 70~80 年代,人们开发了计算机模拟碰撞技术,通过建立汽车 碰撞模型,乘员模型及保护系统模型,进行计算分析,评价汽车安全性能,保护系统作用 等。 汽车碰撞的计算机模拟研究主要集中在两个方面:一是车身刚度设计,二是模拟撞车。 车身刚度设计的目标是建立能量吸收式的车体结构,在保证乘员安全空间的前提下,使车 身变形吸收的碰撞能量最大,从而使传递给车内乘员的碰撞能量减少到最低程度。 对车身 结构抗撞性的研究,目前主要是基于非线性有限元理论,而最精确的方法是车身结构的整 车有限元分析法,已经可以在微机上进行各种复杂的运算分析。 目前,代表性的模拟软件可以分为两类:一类是 CVS(Crash Victim Simulation) 碰撞伤害模拟软件,这一类软件从 70 年代发展起来,采用多刚体系统动力学理论建模, 主要用来模拟碰撞事故中乘员与环境的相互作用,CAL3D 和 MADYMO 就属于这一类;另一类 10 是采用显式有限元理论建模,主要用来描述车身结构的抗撞性,这一类软件是从 80 年代 开始发展起来的,以 LS-DYNA 和 PAM-CRASH 为代表。基于多刚体系统动力学的 CVS 软件, 对于人体采用多刚体系统动力学的方法建模,对于车身变形和人体与环境的相互作用则分 别采用减速度波形和力-变形曲线来描述,减速度波形和力-变形曲线需要通过试验或前 期计算获得,并作为已知条件输入到程序中。由于对系统内变形部件,如安全带、安全气囊、 转向器和仪表板等采用非线性弹簧来描述,因而不能准确的反映物理实际。基于显式有限 元理论的抗撞性软件,可以准确地描述车身变形过程和系统中的变形部件,但在人体运动 的描述方面却存在薄弱之处。由于汽车的运动轨迹以及车内乘员的运动状态往往十分复杂, 因此运动方程式的建立和求解也都很复杂。在碰撞过程中,任何车的运动都会不同,再加上 碰撞激烈时车身发生大变形并引起仪表板、前围板等零部件缩入乘客室内,减少了人体与 室内物体的距离,这些因素都会使问题求解复杂化。 近年来,国内在碰撞过程的计算机模拟方面也开展了一些工作。例如:吉林大学对计算 机模拟碰撞中所需的汽车碰撞刚 度和汽车正面碰撞方程的问题进行了研究;清华大学将多 刚体动力学应用于碰撞事故中人体的运动模拟,研究安全带对人体的保护作用;清华大学 和上海交通大学等,引进了 LS-DYNA 软件,并运用该软件进行了一些碰撞模拟研究;长沙理 工大学在引进 LS-DYNA 基础上,对高速公路护栏以及山区公路护栏进行了汽车碰撞护栏安 全性研究;吉林大学和长安大学分别开展了道路交通事故再现的计算机模拟研究。计算机 仿真方法存在着试验无法比拟的优越性,但是计算机仿真不能完全脱离试验或完全代替试 验。这是因为计算机仿真方法中所建立的汽车整车或人体模型,本身存在有很多局限性, 不可能完全反映真实的碰撞过程,因此,计算机仿真结果最终需要试验来验证;同时,由于 计算机性能和模拟方法的限制,特别是在进行车身结构的抗撞性研究方面,计算机仿真的 周期也是很长的。随着计算机仿真的发展,特别是并行计算机技术和建模理论的发展,计算 机仿真方法会越来越广泛的应用于被动安全性的研究中。 此外,也还存在着一些技术难题。首先是仿真模型误差的制约。这是因为,一方面目 前仿真技术的精度已足够高,只要模型比较接近实际,那么仿真计算出的结果与试验值之 间的误差就不会大于 10%;另一方面,现在还找不出针对仿真模型误差的有效控制手段。 例如,车架中大量的弯折薄板结构使得车身任意部位的截面几何形状过于复杂,同时大量 使用变截面曲梁,以及梁与薄壳之间的连接较为复杂,使载荷传递路径很难确定。由于车身 的这些构造特点,使建模难度大增。有数据表明,若因连接区刚性不匹配而出现局部柔性问 题,但在建模时却被假定为刚性连接,那么仿真 计算得到的构件位移仅为实测值的一半。其 次,高精度的人体有限元模型使得汽车碰撞系统中有限元的数目激增,造成仿真计算量过 大,而这正是有限元仿真技术无法避免的问题。再次,人体耐冲击阈值如何准确评判,缺乏 统一的认识。目前广泛采用的两个指标分别是人体损伤严重性指标 SI(Severity index) 和头部伤害指标 HIC(Head Injury Criterion)。虽然这方面的研究正在不断的深入,但是 采取一个什么样的基准仍是世界性的难题 [47] 。 11 6.4、研究的思路与方法 1.文献调研法。通过上网搜集相关文献、查阅相关专业书籍、期刊、杂志进行调研, 归纳总结当前相关理论成果与实践经验,分析其优点及不足之处。 2.网络调研法。分析 安康家园 国家 十一五 规划课题组加入的 100 家幼儿园的 网站,对幼儿园办学特色进行分析。从学前课程教学设计大赛获奖作品中找寻教学设计原 理中的要素。 3.访谈法。(1)调研影响幼儿园园长和老师设置课程的相关因素。初步设计影响学前 儿童智能培养的教学干预实验,请资深教学一线教师审核修改。(2)在青岛选取 2 家幼儿 园,本市选取 4 家幼儿园各 4 名教师及 2 名家长进行半结构化访谈,作为配合实验研究的 论据资料。 4.实验研究法。选择济宁市中区某两所幼儿园的同年级学前儿童,以问卷作为测量工 具进行实验班、对照班的教学干预研究。 5.观察法。以此弥补访谈中过于主观的回答并对访谈的结果加以验证,从而获得质性 研究数据。选择济宁市中区某两所幼儿园的同年级学 前儿童进行观察,以音频、量表、观 察笔记的方式记录孩子在案例研究前后的表现情况。 8 6.5、研究方法 1、通过对馆藏书刊和网络电子书刊等获取与搜集与本课题相关的文献资料。 2、通过对经典名著的研读,运用归纳、总结、提炼、对比等研究方法对多元智 能理论进行详细论述。 3、采用例证法将理论联系实际,从多角度进行分析和论证。 5 华南理工大学硕士学位论文 4、采用观察法与行动研究法,在视唱练耳的教学实践过程中发现并解决相关问 题,以获得部分教学研究成果。 6 6.6、研究思路 论文的研究思路是以霍华德 加德纳的多元智能理论作为理论依据,利用 Walter McKenzie 多元智能量表,对 H 大学英语专业三年级的 89 名学生进行问 卷调查,并调取这些学生大一大二四个学期的期末听力试卷成绩取其平均数, 利用 SPSS19.0 软件,运用描述性统计,皮尔逊相关分析,多元回归分析等统计 方法,分析学生的多元智能特点,多元智能与听力成绩的关系。最后得出对英 语听力教学的启示。 具体的研究程序为:本研究运用 SPSS 19.0 for windows 软件包对 H 大学 英语专业三年级学生的多元智能得分与听力成绩进行相关分析。(1)运用描述 性统计分析,这一部分来具体说明被试的多元智能总体倾向性和总体情况。(2) 正态分布检验,对收集到的学生智能得 分和四个学期的期末考试听力成绩平均 值数据进行正态分布的检验。(3)皮尔逊相关检验,用来分析被试群体的多元 智能与英语听力成绩之间的相关关系。(4)回归分析,对多元智能与英语听力 成绩的关系进行进一步的探析。最后得出对英语听力教学的启示。 3 英语学习者智能与听力的关系及相关教学策略研究—以H大学英语专业学生为例 第一章 引言 6.7、汽车噪声的研究方法 汽车设计师们通过不断研究和经验总结,得到了在汽车噪声分析与控制领 域的三种主要方法。它们分别是相似结构外推法、结构-声场耦合分析法和统 计能量分析法[9],各有如下特点: 1.相似结构外推法 它的优点是能快速提供预示数据,但对相似参数和质量载荷处理都很粗 糙,会造成很大的误差。 2.结构-声场耦合分析法——包括有限元方法、边界元方法等。 1)有限元法(FEM) 在汽车噪声问题上,它的研究范围多集中在车内中低频固体传声方面。根 据有限元法研究的需要将整车模型分为多个子结构,它们包括动力总成、副车 架、悬架、车身以及车内声腔等子结构。 研究中一般首先对影响车内噪声的各个子结构分别建立它们的有限元模 型,以正确反映它们对车内噪声的影响为基础进行车内噪声的控制。然后,在 此基础上使用”组合结构系统分析法”建立整车的结构有限元模型,使用”模 7 态分析法”将整车结构模型与车内声腔子结构模型综合形成整车声腔与结构耦 合模型。最后,利用有限元方法进行车内噪声分析和车内声学最优化设 计。 使用有限元方法进行汽车噪声预测时,虽然它可以预测出车内任意一点的 噪声,计算结果直观,但对高频噪声的预测误差较大。 2)边界元法(BEM) 该方法主要是用来解决声场的外部问题,但也可用于车内噪声的研究。在 处理具有复杂边界条件的内部噪声问题时,比如,在处理具有阻抗表面的吸声 问题、孔隙泄漏噪声的问题时,边界元法具有比有限元方法误差低、效率高的 优点。 3.统计能量分析法(SEA) 统计能量法应用能量流动的理念,使用一套独特的建模方法,以梁、杆、 板、壳、柱等子结构模块作为建模基础,分析得出统计意义上的预测结果。 6.8、汽车用户研究的基本思路 明确用户研究的目的,通过市场调研的方法收集一手资料,并进行系统的分析,提出建设性的 建议。汽车用户研究可以分为五个阶段: 第一阶段:明确用户研究的目的,形成用户研究说明需求说明书; 第二阶段:问卷设计,通过多种方式来并执行市场调查; 第三阶段:整理市场调查收集到的数据,结合数据统计方法和相关的数据分析模型,进行综合 的用户行为分析; 第四阶段:根据第三阶段的分析结果和相关图表展示的信息,进行系统的分析; 第五阶段:在数据分析的基础上,提出在产品、营销、服务等方面的建议。 9 6.9、汽车侧面抗撞性研究的方法 汽车侧面抗撞性的研究方法主要有经验法、试验法和数学分析法 等。经 验法是最直接的设计方法,主要是人们凭借日常生活中的经验和直觉来设计 及改进汽车的结构[19]。 试验法是一种直接而客观的设计与验证方法,实车碰撞试验与事故情形 最为接近,试验结果最有说服力,虽然周期较长,费用昂贵且重复性差,但 到目前为止,却是不可替代的一种方法。早期的汽车侧面碰撞的研究几乎完 全依赖试验方法进行,主要的试验方法有两种:实车碰撞试验,台车模拟碰 撞试验。 近几十年来,计算机仿真碰撞技术迅速发展,在安全车身的开发、乘员 保护措施的优化、人体生物力学、碰撞用标准假人开发的工作中发挥了很大 的作用。尽管计算机模拟试验还不能完全取代昂贵的实车碰撞试验,但是在 产品的概念设计阶段,样车的试制、试验次数的减少,开发费用及周期的降 低等方面有明显的优势。从而碰撞研究方法变为以计算机仿真为主,然后以 较少的试验来验证结果。 随着牛顿矢量力学、拉格朗日分析力学,到多刚(柔)体系统动力学和有 限元理论,以及数值方法和计算机技术水平的不断提高,汽车碰撞计算模拟 理论和方法得到了不断发展和完善。 多刚体动力学采用刚体、无质量弹簧、阻尼和各种动态铰来描述刚体的 动态响应,可以对大位移系统做运动分析,能够更好的处理非线性问题,建 模方便,计算速度快,适合于进行人体动力学响应分析,在汽车碰撞中也称 为碰撞受害者模拟(CVS-Crash Victim Simulation)。现在已开发出来的并且应 用较为广泛的 CVS 类软件有 CAL3D 和 MADYMO。 有限元法是一种数值方法,分析与计算都是在计算机上进行,有限元法 计算准确,能模拟出车身、车架等的撞击变形及动态响应,以及人体的碰撞 响应等多种未 知量;求解的结果可直接用来评价车辆或部件碰撞安全性能的 优劣以及碰撞肇事者的判定;能够任意多次地重复再现各个部件的中间变形 过程,方便设计人员对结构的观察、分析和改进。用于碰撞模拟的有限元软 件最常用的是 LS-DYNA3D、PAM-CRASH 和 MSC\DYTRAN。 -5- 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 7、相关技术 7.1、相关技术国内外研究现状 1.2.1 现代检测方法研究现状1.2.1 现代检测方法研究现状 智能检测系统通常包含信号采集、过程检测、缺陷分析、信息处理和结果输 出等内容,具有比传统的检测更丰富的范畴,它是通过模仿人类专家信息综合处 理的方式实现的。它充分开发利用电子计算机资源,利用软件实现系统的各个功 能,减少了人工环节。智能检测系统的特点包括:软件方式控制检测过程、智能 化信号处理、高度的灵活性、测量速度快、智能化功能强、检测参数选择功能、 自我检测能力[4]。除以上功能外,智能检测系统还包括自调整、人机对话友好界 2 第 1 章 绪论 面、结果打印、专家知识查询和输出控制等智能功能[5,6]。 随着计算机技术的发展,现代检测技术向智能化发展。1946 年,美国槟西 法尼亚大学在美籍匈牙利数学家冯 纽曼的设计思想指导下研制出世界上第一台 电子计算机,为现代智能检测系统的发展奠定了良好的基础。1971 年,美国 INTEL 公司研制出 4004 型 4 位微处理芯片,实现了利用计算机进行信号分析处 理代替传统的检测设备。随着微 电子技术的发展,尤其是微计算机技术的快速发 展,智能检测设备在检测过程中的自动化、检测结果的智能化处理和设备功能仿 人化等方面都有了巨大的发展。智能检测系统(Intelligent Measuring System) 包括 以微处理器为核心的智能设备、以 PC 机为核心的自动测试系统和目前迅速发展 的专家系统[7]。以上技术的发展使得设备的检测从传统的单凭看、听,发展为利 用先进的检测技术与信号处理技术进行检测。另外,人工智能、混沌分形、模糊 控制等先进智能技术也应用于机械设备的质量检测。在各种技术中,振动信号的 分析范围最大,除了可以采用傅立叶变换、相关分析、细化谱分析、时域分析、 倒频谱和包络谱之外,振动分析技术利用小波分析技术又取得了新的突破。现代 信号处理技术同样也为处理机械设备的非平稳信号提供了依据,其中小波分析技 术具有”变焦”功能,因此可以适用于非平稳信号;阶次分析分析技术能够很好 地应用于变速阶段的信号分析[8,9]。除此之外,混沌分形分析及智能传感与检测 技术在机械质量检测中也被广泛应用。 7.2、面向智能交通应用的相关技术 物联网出现的目的是建立能够实现对整个物理世界进行感知的网络,从而对物理世 界进行实时控制、精确管理和科学决策。因此,物联网在交通领域的应用首先需要将各 类交通运输方式的交通基础设施、交通运载工具和交通对象统筹考虑,搭建合适的交通 感知网络,并在此基础上,根据交通领域实际需求开发各类智能管理和服务系 统。一般 来说,物联网在交通领域的应用主要由交通要素身份识别、信息感知、信息传输、信息 处理和应用服务五部分技术组成[30],如图 2.2 所示。有必要根据物联网与其的技术发展 方向,结合我国危险品运输管理面临的实际需求,分析物联网技术在以危险品运输管理 为主要内容的交通领域应用需要开展的关键技术研究。如交通要素身份特征标识关键技 10 长安大学硕士学位论文 术(面向人、物、交通工具、交通基础设施)、交通要素运行信息精准获取关键技术、 交通领域网络传输关键技术等。 基于物联网的交通管理与信息服务 交通运输管理者 交通参与者客货运输经营者 交通应交通协同交通稽交通信电子智能运输 急处理运行控制查管理息服务收费驾驶组织 数据智能处理:云计算、虚拟再现 信息网络传输:DSRC、IPv6、LTE 信息精确感知 北斗、GPS等位磁阻、红外、微波、视频压电、振弦、光纤 置感知技术等流量、速度感知技术等状态感知技术 统一身份标识:RFID、二维码、个人移动终端、车载移动终端 公路 场站 桥梁 驾驶员 乘客 普通货物 危险货物 车辆 飞机 船舶 图 2.2 智能交通应用的物联网总体框架 7.3、智能视频相关技术研究现状 从上世纪 90 年代中期开始,以卡耐基梅隆大学(CMU)和麻省理工学院 (MIT)为代表,多家美国高校所参与,由美国国防高级研究项目署设立的视觉 监控重大项目 VSAM(Visual Surveillance and Monitoring) [10] ,以及其它科研机构 的研究成果,使得智能视觉分析取得了快速 发展。美国国防高级研究项目署在 2000 年又资助了远程人类识别重大项目 HID(Hunman Identification at a Distance) [11] 。在欧洲,欧盟长期研究项目(EULTR)资助比利时 Katholieke 大学 4 的电子工程系、法国国家计算机科学和控制研究院等欧洲著名的大学和研究机 构联合研究为警察、法庭等司法机关提供基于图像处理的视频监控系统 [12] 。日 本也开展了用于公共区域及智能小区的视觉监控的计划 CDVP(The Cooperative Distributed Vision Project) [13] 。在国内,已有许多高等院校和研究机关在智能视 频监控领域投入了相当程度的研究精力,例如:上海交通大学、清华大学、华 中科技大学和中国科学院自动化研究所等。其中,中国科学院自动化研究所模 式识别实验室在该领域作了大量工作,促进了国内智能视频监控的发展 [14] 。 由于算法的复杂度及其目标行为的多样性等原因,相关视频智能分析的研 究发展相对缓慢。尽管国内外学者已经提出许多被证明是有效的智能分析算 法,但是相当一部分的算法要么复杂度太高不适合实时实现,要么自适应性较 差因而还停留于理论阶段,离实用仍有不小的距离 [15] 。其次,由于计算机和处 理器资源的限制,随着客户对图像质量与智能分析要求的不断提高以及系统规 模的不断扩大,对监控系统的处理能力提出了极高的要求。目前来说,对于以 目标整体的运动轨迹作为研究目标,提取运动目标的运动特征或者其本身所具 有的特征这种类型的视频智能分析已经取得了一定的成果。这一类研究目标不 一定是人,也可以是车辆,动物或是飞机坦克等军事目标。而以目标的局部部 分运动为研究目标,来提取其局部的”肢体语言”特征,如视 频手语识别,步 态识别,表情识别,或者判断其是否在完成某种行为都比较困难,其难点在于 首先还缺乏高效可靠的算法 [16-18] 。 智能视频监控的核心内容之一是对特定目标的自动跟踪与行为识别。其一 般可分为 4 个步骤,包括运动检测、目标分类、目标跟踪、行为识别 [19] 。例如 对人体的跟踪:首先从实时图像序列中检测出运动物体,再判定运动物体中的 人体,然后跟踪人体的运动轨迹,并分析和选定有异常行为的人,如在车站, 机场等遗留包裹的人,最后对行为异常的人进行持续跟踪。同时,随着对于家 居,生产等环境监控要求的提高,火灾检测也逐渐引起各国研究者的广泛重 视,例如在监控背景下检测有无火灾发生,并根据现场状况进行报警等。 运动检测是从图像序列中将变化区域从背景图像中提取出来。运动区域的 有效分割将大大减少后续过程的运算量。然而,背景图像的不稳定性,如阴 影,光照,慢移动(如蜗牛的爬行),静移动(树叶的摆动)等等,也使得运动检 测非常困难。目标分类的目的是从检测到的运动区域中将特定类型物体的运动 区域提取出来。如分类场景中的人、车辆、人群等不同的目标,根据利用的信 息不同,目标分类可以分为基于运动特性的分类和基于形状信息的分类两种方 法。目标跟踪是在连续的图像帧间创建基于位置、速度、形状、纹理、色彩等 5 有关特征的对应匹配。根据不同的跟踪方法可分为基于模型的跟踪、基于区域 的跟踪、基于活动轮廓的跟踪,基于特征的跟踪等。火灾检测是根据背景图像 的变化特征,或是通过综合利用火灾发生时烟雾和火焰的静态特性、动态特性 加以判定,或是通过建立基于火灾的统计模型,把真正发生火灾的 区域从其疑 似烟雾区区别开来,达到检测目的。 对于运动目标的自动跟踪和行为识别算法,已经取得了初步成果,尤其是 国外许多技术已经比较成熟,但是就国内来说起步相对较晚,在自主研发方面 有一定的差距。而火灾检测则属于智能视频监控的另一领域,正处于研究初 期,技术还不太成熟,现有的算法大多存在受干扰影响大,易受光照变化影响 等特点,是现在安防智能视频系统研究的热点之一。 7.4、智能小车相关技术发展现状 智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综 合系统。它集中运用了计算机、传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等 技术,是典型的高新技术综合体。智能车辆关键技术包括如下几个方面[19, 20]。 7.5、汽车设计并行工程应用的主要相关技术 目前,在相当的汽车企业,都已经较好的运用了并行工程技术。首先是在开 发设计软件的突破,使得很多的并行工程技术能够得到充分的应用。在此先介绍 几种在汽车行业可以很好促进并行工程实施的管理技术和几种计算机技术工具 。 管理技术: 协同的工作环境 组织管理和协同工作是并行工程的首要问题。首先要有称职的领导和完善、 良好的组织管理;其次是以产品为中心,全生命周期中各相关地部门和用户代表 组成学科小组进行团队工作,使他们在设计阶段协同工作,同时设计产品和了解 有关的过程。 汽车并行设计过程中的技 术工具: CAX(Computer Aid X)技术 在现代化的汽车设计过程中,已经应用了大量的计算机辅助工程( CAX)技 术。例如,计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助分析(CAE)、计算机辅助制 造(CAM),成为顺利实施并行工程的非常重要的工具。并行工程中 CAX 之间 15 7.6、汽车产品单一数据源相关应用技术 为了应对日益变化的客户需求,快速满足客户需求,整车企业普遍采用可配 置 BOM(Super BOM)形式进行数据管理。各 BOM 视图中除了包含零件及其上下 级关系、单车用量和零件的使用条件、约束等关系集合外,同时还可以包含零部 件所有有价值的属性信息,包括有 CAD 图纸、数模信息、装配要求、装配力矩、 互换信息等。完成企业 BOM 数据管理的基础数据应包含: 7.7、汽车整车开发技术相关概念 2.1.1 设计重用2.1.1 设计重用 在创新设计中,大约有 40%是重用过去零部件设计,约 40%是对已有设计稍作 修改,而只有大约 20%是新设计[34]。对于汽车企业来说,新车型的开发很大程度是 基于已有车型的基础上的变型设计开发。新的车型与已有车型形成同一车型的系列。 汽车企业如果能把新车型的设计开发建立在一个较好或最好的已有设计(最相似的 实例)的基础上,就有可能实现对已有车型设计的重用,从而可以大大的提高设计 的质量和效率。 尽管各种设计重用系统在知识获取方式、自动化程度、形式化及集成化方面存 在 差异,但其采用的关键技术一般都是知识建模、索引和信息检索、知识重用、领 域探索与修改等相关技术。其中研究最为广泛的领域是知识建模和知识重用,支持 技术包括: 基于实例的推理(CBR)。借鉴过去设计实例的经验与知识来求解当前设计 问题。技术路线可归结为 4R 循环,即检索、重用、修改和存储。关键技术 是实例的表示、索引、组织、检索与修改。CBR 是典型的设计重用支持技 术,其中实例的表示(知识建模)对重用效果起着至关重要的作用。 基于模型的推理(MBR)。关键是建立综合知识模型,至少应是过去设计实 例的一级抽象。MBR 与 CBR 的主要区别在于模型代表通用知识,而实例表 示具体知识。一般认为应将 CBR 和 MBR 联合用于设计推理。 第 11 页 计划重用。存储设计决策中的基本原理以及重用适当的设计历史,通过一系 列的辅助决策过程来完成新设计。 定制视图。基于这样一种考虑,要使过去的设计知识得到有效地重用,设计 者需要从不同的视点来观察过去的设计。这种方法试图使存在于过去设计中 的大量隐式知识显式化,以适应设计者的特殊需要。 特征技术、参数化设计。建立系列产品和标准件重用库的关键技术,抽象和 实例化是其主要思想。 8、应用 8.1、虚拟仪器技术在汽车测试上的应用 虚拟仪器是以计算机及网络为基础,以软件为核心的自然科学信息测试、分 析、存储、传输与控制的系统。虚拟仪器技术是在 LabVIEW 诞生以后兴起的一门 技术,是当前测试与控制领域技术的研究热点,从 1986 年 LabVIEW 诞生到 1998 年 LabVIEW 进入中国,国内对于虚拟仪器的研究也已初见成果,在机械参数测试、 机械故障诊断、机械生产过程控制中都得到了广泛的应用。与传统仪器相比,虚 拟仪器具有系统性能升级方便,价格低廉,仪器间的资源可重复利用,开发与维 护费用低,技术更新周期短等优点。因此,采用虚拟仪器技术开发仪表测试系统 比单独用硬件开发测试系统其源代码可重用性强,开发及升级费用低,系统可靠 性好且扩展性强。在”软件即仪器”的概念下,一台仪器不再是传统意义上的仪 器,而是通过计算机软件来实现测控功能的仪器。 随着社会生活水平的提高和消费者需求的多样化,汽车的性能和配置不断地 提高,增加了汽车测试的复杂程度。现代汽车测试系统应该支持多种信号的测量 与分析。虚拟仪器技术的出现为汽车测试提供了高效、便捷的解决方案。近年来 虚拟仪器技术在汽车测试中崭露头角,大量替代传统的汽车测试仪器,并实现了 新的功能。比如汽车性能测试、车载数据采集、CAN 总线控制信号采集、发动机 ECU 测试系统、噪声和振动测试,甚至燃料电池汽车的测试也开始应用虚拟仪器技 术 [18] 。目前,已经实现了用 VC++面向对象技术开发虚拟仪表类来实现快速开发 汽车电子动态仿真系统,并在此基础上开发了汽车 ABS(Anti-lock Breaking System,防抱死控制系统)的 ECU 检测仿真平台;基于数据采集卡的 PC-DAQ 结 4 构开发的汽车检测仪;用 LabVIEW 实现的可测量起动性能、点火系统性能、空载 动力性能、配气相位、振动异响等的发动机虚拟测试仪; 可对汽车的制动性和操 纵稳定性等技术指标进行测试并打印输出相应曲线的测试系统等等 [19-21] 。伟世通 汽车电子有限公司曾使用 NI 产品开发了一系列包括用于气候控制、扩音器和 CD 音响等的测试系统,他们发现,采用 NI 的开发平台,成本低、用途广,还具有良 好的系统集成能力和强大的技术支持。此外,为了减少开发时间和昂贵的样机数 量,本田公司也曾采用 NI 的数据采集卡和 LabVIEW 软件成功开发了在道路测试中 能精确反映所受压力的道路仿真系统(RS)和虚拟道路仿真系统(VRS),开发成 本只有预期的十分之一。 由此可见,虚拟仪器技术在汽车测试领域有着广泛的发展空间和良好的应用 前景。 8.2、智能排样系统的应用实例 本文采用 Visual Basic6.0 与 AutoCAD 的通讯接口—ActiveX Automation 开发技术作为系统的开发工具,开发了智能排样系统,算法程序直接从 AutoCAD 2004 的.dxf 文件读入不规则排样零件,从钣金件管理数据库中选择 排样板材及其几何信息。通过输入排样零件参数,进行排样计算并输出排样 结果。 系统开发的目的是为了工程运用,下面将通过两个测试实例来说明上述 算法的可行性和实用性。 8.3、遗传算法在排样问题中的应用 优化排样问题(求板材利用率最大)属于最优化问题,一般可描述为 下述 数学规划模型: RU stXR fX ..?? max() (2-4) 式中:X =[x1,x2, ,xn]T 为决策变量; f (X)为目标函数;X? R 和 R? U 为约束条件;U 为是基本空间;R 为 U 的一个子集。 满足约束条件的解 x 称为可行解,集合 R 表示由所有满足约束条件的解 所组成的一个集合,叫做可行解集合。它们之间的关系如图 2-4 所示。 对于上述排样问题, 目标函数和约束条件种类 繁多,有的是线性的,有 的是非线性的;有的是连 续的,有的是离散的;有 的是单峰值的,有的是多 峰值的。随着研究的深 入,人们逐渐认识到在很 多复杂情况下要想完全精 确地求出其最优解既不可 能,也不现实,因而求出 其近似最优解或满意解是 人们的主要着眼点之一。 xR U 基本空间 可行解集合 可行解 图 2-4 排样问题的可行解及可行解集合 Fig.2-4 Feasible solution and feasible solution set of the layout problems - 15 - 总的来说,求最优解或近似最优解的方法主要有三种:枚举法、启发式算法和 搜索算法。 (1)枚举法 枚举出可行解集合内的所有可行解,以求出精确最优解。对 于连续函数,该方法要求先对其进行离散化处理,这样就有可能产生离散误 差而永远达不到最优解。另外,当枚举空间比较大时,该方法的求解效率比 较低,有时甚至在目前最先进的计算工具上都无法求解。 (2)启发式算法 寻求一种能产生可行解的启发式规则,以找到一个最优 解或近似最优解。该方法的求解效率虽然比较高,但对每一个需要求解的问 题都必须找出其特有的启发式规则,这个启发式规则无通用性,不适合于其 他问题。 (3)搜索算法 寻求一种搜索算法,该算法在可行解集合的一个子集内进 行搜索操作,以找到问题的 最优解或近似最优解。该方法虽然保证不了一定 能够得到问题的最优解,但若适当地利用一些启发式知识,就可在近似解的 质量和求解效率上达到一种较好的平衡。 随着排样问题种类的不同,以及问题规模的扩大,要寻求到一种能以有 限的代价来解决排样问题的通用方法仍是一个难题。而遗传算法却为我们解 决这类问题提供了一个有效的途径和通用框架,开创了一种新的全局优化搜 索算法。 遗传算法中,将 n 维决策向量 X =[x1,x2, ,xn]T 用 n 个记号 xi(i=1, 2, ,n)所组成的符号串 x 来表示: X=X1,X2, Xn ? X =[x1,x2, ,xn]T (2-5) 把每一个 X,看作一个遗传基因,它的所有可能取值称为等位基因,这 样,X 就可看作是由 n 个遗传基因所组成的一个染色体。一般情况下,染色 体的长度 n 是固定的,但对一些问题 n 也可以是变化的。根据不同的情况, 这里的等位基因可以是一组整数,也可以是某一范围内的实数值,或者是纯 粹的一个记号。最简单的等位基因是由 0 和 1 这两个整数组成的,相应的染 色体就可表示为一个二进制符号串。这种编码所形成的排列形式 X 是个体的 基因型,与它对应的 X 值是个体的表现型。通常个体的表现型和其基因型是 一一对应的,但有时也允许基因型和表现型是多对一的关系。染色体 X 也称 为个体 X,对于每一个个体 X,要按照一定的规则确定出其适应度。个体的 适应度与其对应的个体表现型 X 的目标函数值相关联,X 越接近于目标函数 的最优点,其适应度越大;反之,其适应度越小。 遗传算法中,决策变量 X 组成了问题的解空间。对问题最优解的搜索是 - 16 - 通过对染色体 X 的搜索过程来进行的,从而由所有的染色体 X 就组成了问题 的搜索空间。 生物的进化以集团为主体,与此相对应,遗传算法的运算对象是由 M 个 个体所组成的集合,称为群体;与生物一代一代的自然进化过程相类似,遗 传算法的运算过程是一个反复迭代过程,设第 t 代群体设为(P(t)),经过一代 遗传和进化后,得到第 t+1 代群体(P(t+1))。群体不断地经过遗传和进化操 作,并且按照适者生存的规则,将适应度高的个体更多地遗传到下一代,这 样在最终群体中将会得到一个优良的个体它所对应的表现型 X 将达到或接近 于问题的最优解 X*。 生物的进化过程主要是通过染色体之间的交叉和染色体的变异来完成 的。与此相对应,遗传算法中最优解的搜索过程也模仿生物的这个进化过 程,使用所谓的遗传算子(genetic operators)作用于群体 P(t)中,进行下述遗传 操作,从而得到新一代群体 P(t + 1)。 (1)选择(selection):根据各个个体的适应度,按照一定的规则或方法,从 第 t 代群体 P(t)中选择出一些优良的个体遗传到下一代群体 P(t + 1)。 (2)交叉(crossover):将群体 P(t)内的各个个体随机搭配成对,对每一对个 体,以某个概率(称为交叉概率,crossover rate)交换它们之间的部分染色体。 (3)变异(mutation):对群体 P(t)中的每一个个体,以某一概率(称为变异概 率,mutation rate)改变某一个或某一些基因座上的基因值为其它的等位基因。 遗传算法的运算过程示意图如图 2-5 所示。 群体 P(t) 选择运算 交叉运算 变异运算 群体 P(t+1) 解空间 个体评价 解 码 排样问题解空间 图 2-5 简单的遗传算法流程 Fig.2-5 Simple genetic algorithm processes 遗传算法搜索空间 - 17 - 8.4、智能行为分析系统应用方案 1) 出入口——车牌识别、周界(滞留、徘徊)检测、聚众检测 出入口人员流动频繁,做好对人员来往登记、盘查,以及车辆进出记录工作 非常重要,为创造一个好的工作环境,单纯的依靠安保人员值勤是不够的。在出 入口采用智能视频分析系统进行 7*24 小时车牌识别检测,严格的对进出车辆进行 管理控制。当车辆通过监测区域时,系统自动抓拍车辆牌照、车标等相关信息, 在实时存储上传的同时,可以根据黑名单比对进行肇事、注销等可疑车辆的实时 报警。系统能按照道路实际情况监测一条或多条车道,也能按用户需求调整对车 头或车尾进行监测。 在出入口全天候实现聚众检测,发现有人群聚集现象,实时提醒关注并采取 相关措施,以免造成堵塞与其它突发事件的产生,辅助值勤人员进行日常出入口 秩序的有效管理。 在区域范围内定义非法滞留、徘徊检测,发现有可疑人员逗留时间超过预设 值时,实时向前端告警以提醒关注。用户可灵活调节各区域设置的灵敏度。并对 可疑人员滞留和徘徊的时间做自定义的设置。 2) 围墙——周界(单向越界、双向越界)检测 本身的特殊性决定了其周边的高度安全级别,一方面有着外界的不安定因素 影响,另一方面本身也必须严格保证被监控人员的不可逾越。 为严格防止围墙攀爬与翻越现象,通过本智能视频分析系统进行 24 小时的自 动周界检测,在视频监控范围内自定义一条不可穿越的边界,一旦发现有可疑人 员从单方向或双方向穿越指定边界的行为,系统立刻报警。 3) 房间楼门口——人数统计 宿舍楼门口是被监控人员进出的必经通道。从对囚犯的日常管理来讲, 必须 严格保证进出被监控人员人数的高度统一性。 在宿舍楼出入口区域通过本智能视频分析系统实现实时的人数统计。可以有 效比对进入及离开出入通道的具体人数,准确计算任何时段宿舍楼的人员保有量, 有效辅助日常管理。 系统可指定监测一个或多个出入口,也可以指定统计单一方向或双向的人群 24 流动。经过实时统计的各项数据系统将可以根据具体时段提供灵活的统计报表, 包括时报、日报、周报、月报或年报表等。另外,系统可以提供远程访问功能, 用户可以通过任何一个客户端查看实时数据以及历史数据。 4) 枪械库、金库——周界(非法闯入、越界、滞留、徘徊)检测、物品丢失 检测 枪械库是管理的核心重地,在任何情况下都不允许有人随意靠近或者闯入。 军械库房如果出现管理漏洞,后果将不堪设想。 对于枪械库这种需要保证高度安全级别的区域,通过智能行为分析系统周界 检测功能对区域进行 7*24 小时的安全防范。 首先,可以在区域附近对非法滞留和徘徊现象进行检测,排除周边的不安全 因素,达到区域范围附近的绝对安全,当发现有可疑人员在视频监控区域内逗留 或者徘徊时间超过预设值时,立刻报警提醒前端人员注意。 其次,在视频监控下靠近区域的主要通道定义一条不可穿越的边界,一旦有 人越过这条线就会立刻报警,提醒前端人员注意并及时采取措施。系统支持边界 敏感度自定义调整。另外定义这些重要区域为非法闯入事件的核心区域,发现有 人在任何时段进入该区域都会触犯系统实时的记录和报警。这将极大的提高安全 技防能力,更加有效的保障正常秩序。 在器材库和枪械库等这些重要的敏感区域范围内利用本智能行为分 析系统实 现物品丢失检测,及时关注区域内各物品的存放情况,一旦有物品移动或者丢失 现象,系统立刻自动报警提醒关注,以便于在第一时间采取相关措施进行处理。 8.5、智能卡应用模块 3.2.1 门禁系统3.2.1 门禁系统 门禁系统主要负责对安全防范区域内各办公场所的人员出入控制管理;就是 53 用来解决什么人在什么时间内能进入什么地方的问题,用于加强大楼内部管理和 重点部门的自动安全防范。 方案实施: 3.2.1.1 门禁子系统结构图 如图3-8所示为门禁系统结构图。系统设置一台管理主机,放置在监控中心; 在管理主机上安装门禁管理软件,负责对整个门禁系统的维护管理;门禁控制器 为系统的核心部件,负责整个系统输入、输出信息的处理和储存、控制等,为方 便现场施工和日常维护,门禁控制器就近安装在门点附近,所有门禁控制器通过 网络方式联接到监控中心门禁管理主机; 图 3-8 门禁系统 在公司大门、办公室等防范区域门口设置读卡门禁点,安装读卡器;每一员 工发放一张智能卡,员工通过读卡方式进入管理区域(房间),通过对智能卡的分 级权限管理,实现对整个大楼安全的有效管理。 为实现区域防跟随功能,针对该大楼安全管理的严格要求,本方案在部分重 54 要房间的内、外均设置读卡器,或者采用进门安装按键读卡器,出门安装一般读 卡器,对出入均做控制。 在门上安装磁力锁或电插锁做为门禁系统的执行部件,门禁控制器通过对感 应卡权限的判断,决定是否打开门锁; 各房间内设置出门按钮,通过按 出门按钮出门;通过门框上安装门磁,实现 对门状态的实时监视;系统通过联动输出点与闭路监控,防盗及消防报警等其他 系统协调联动;发行后的智能卡印上照片,可以作为员工工作证。 3.2.1.2 门禁系统主要功能 实现对指定区域分级、分时段的通行权限管理,限制外来人员随意进入公司, 并根据员工的职位或工作性质确定其通行级别和允许通行的时段,有效防止内盗 外盗。 实时显示、记录所有事件数据;读卡器读卡数据实时传送给计算机,可在管 理中心电脑中立即显示;持卡人(姓名、照片等)、事件时间、门点地址、事件类 型(进门刷卡记录、出门刷卡记录、按钮开门、无效卡读卡、开门超时、强行开 门等)并如实记录且记录不可更改。报警事件发生时,计算机屏幕上会弹出醒目 的报警提示框。 配合双向读卡门点设计,系统可将我市些门点设置为反潜回,限定能在该区 域进、出的工作人员必须按照‘进门?出门?进门?出门’的循环方式进出,否 则该持卡人会被锁定在生产区内或生产区外; 支持多卡开门模式;可设定我市些重要门点如财务室、密库、仓库等,只有 多个人同时读卡才能开门; 支持防胁迫密码输入功能;当用户被歹徒劫持进门时,可读卡后输入约定胁 迫码进门,在歹徒不知情的情况下,中心将能及时接收此胁迫信息并启动应急处 理机制,确实保障该用户及工作区域的安全(需配合带键盘读卡器); 系统可采集各种事故信号(火警、匪警等),及时记录并报警; 系统可通过联动输出点与楼宇自动化、闭路监控、防盗及消防报警等其他系 统协调联动;当门禁控制系统接到火灾报警信号后,系统能够自动打开控制区域 内的所有大门,有利于控制区域内的人员逃生;如果在重要部 位安装有摄像机, 系统还可自动联动切换摄像机画面,对需要监控的部位进行监控,并进行录像; 控制器可脱机(与管理主机失去联系)工作,并且不影响进出门;当门禁与 管理中心重新建立通讯时,控制器能实时上传事件信息; 55 电子地图远程开门。在控制中心,拥有权限的管理人员,在电子地图上可对 各门点进行直接的开/闭控制。通过电子地图,可直观实时了解各个门禁点的开关 状态。当发生开门超时或强行开门等报警事件时,门图标也会发生相应变化,计 算机同时发生报警声音提示。 系统充分考虑安全性,可设置不少于12个操作员并设置不同的密码,系统的 操作员可以分为多个级别,级别低的操作员只能对信息进行监视,而级别最高的 操作员可以对系统内的任何权限进行修改。 设备运行状况监控。通过通讯服务器(CS),管理中心可实时了解系统各个设备 的运行情况。当我市个门禁控制器通讯不正常时,会出现醒目的报警提示。 可直接通过计算机将指纹数据下传到指纹控制器,或者通过SK200/400下传到 指纹读卡器(利用Smartkey的多阶层技术)。 8.6、CRM在汽车行业中的应用 CRM在国外先进国家起步较早,发展也较为迅速,已经成功应用于各个行业。 在美国,CRM己应用多年,《财富》100强中的企业多数都使用了 CRM软件。 CRM在中国国内起步较晚,但却有巨大的发展潜力。随着中国加入WTO, 国内企业面临了更严峻的竞争形势,而客户资源必定将成为竞争的核心,如何保 持住优质的客户、管理好企 业的客户资源,同时为客户提供高度满意的个性化服 务,将成为企业关注的重点。市场越是开放,竞争越激烈,企业就越需要拥有CRM 系统。而国内企业借助CRM,也将实现企业的管理和运营与国际市场接轨,进一 步提髙企业的管理水平与服务能力,使企业能够真正成为市场中的弄潮者。 上海通用汽车公司是中国第一家引入CRM的汽车企业。2000年9月9日系 统正式上线。面对汽车市场需求的巨大增长,汽车制造商们原有的以手工操作为 主的客户信息管理以及服务手段,远远不能够满足客观现实的需要,实施先进的 CRM系统,无疑成为了汽车制造商们管理客户信息,提升自身服务水准的必由之 路。正是由于汽车市场上需求的”井喷”,才迎来了汽车行业中CRM应用的新突 破。 2003年2月18日,北京吉普的”北京吉普客户服务中心”正式投入试运行。 客户只需要拨通客服电话,即可享受爱车咨询、售后服务、道路救援等全方位、 全天候24小时的周到服务。 2003年6月13日,南京菲亚特客户服务中心正式启动。只要拨打客服热线, 23 北京交通大学硕士专业学位论文 CRM与企业营销的关系分析 就可以获得产品、销售、服务、配件咨询、意见建议、道路救援、投诉、客户回 访等方面的服务。 一汽大众、上海大众也先后以呼叫中心为切入点实施了 CRM系统。作为当今 欧洲最大的汽车制造厂商,大众公司将CRM视为客户资源战略的重要部分。大众 公司将车友倶乐部和直接营销的宣传活动的专业化,作为客户关系管理的启动。 例如,引进个性化的客户联系项目。客户会收到一个欢迎邮包,里面包含了不同 季节的多种产品的信息。在这个项目中,广告媒体倡导制造商和 客户要进行双向 沟通。如此就可以得到每一位客户的有价值的信息,并且每位客户的联系电话、 通讯地址等联系方式会随时得到更新,以保证沟通活动的正确性和有效性,这些 重要的信息为汽车制造商针对客户进行”一对一”营销奠定了数据信息基础。 2003年,华晨宝马引入CRM系统。对中国的宝马汽车用户和经销商进行统 一的销售和售后服务管理。 在2010年,轰动整个车坛的事件不外乎丰田在全球范围内的召回事件了。美 国在11月份开始大范围召回丰田汽车,涉及数量最多的质量问题是油门踏板存在 故障隐患,在国际范围内存在该问题而被召回的车型有:卡罗拉、雅力士、RAV4、 凯美瑞、汉兰达、威驰等。对比到我国,自2009年11月份丰田在美国召回数百 万辆丰田轿车开始,丰田汽车在我国首度因为油门制动系统故障召回RAV4的时 间为2010年1月29日,丰田公司对问题汽车的快速市场反映,源于丰田汽车公 司良好的客户关系管理理念及其软件的应用。 8.7、镁合金在汽车上的应用 1.2.1 汽车的轻量化发展趋势1.2.1 汽车的轻量化发展趋势 能源、资源和环境是当今世界各国极为关注的三大问题,汽车工业的发展和 应用的普及同这三大问题密切相关。随着全球汽车工业的不断发展,世界汽车保 有量正在飞速增长,石油资源大量消耗,环境问题日趋严重。有关研究数据表明, 若汽车整备质量降低 10%,燃油效率可提高 6%~8%;若滚动阻力减 10%,燃油效率 3 可提高 3%;若车桥、变速器等机构的传动效率提高 10%,燃油效率可提高 7%。由此 可见,伴随 轻量化而来的突出优点就是油耗的显著降低。尤其汽车车身约占汽车总 质量的 30%,对空载而言,约 70%的油耗是用在车身质量上的,因此车身的轻质化对 减轻汽车自重,提高整车燃料经济性至关重要[15-16]。鉴于此,研制与开发出排放更 少、能效更低、安全性更高的新一代汽车产品已成为汽车界的最大发展目标。要 实现这一目标,汽车的轻量化是必然选择。 世界交通运输车辆总趋势是轻量化。与二十年前相比,国外汽车自重减轻 20 %~26%。未来汽车不管选用何种动力,都必须轻量化,尤以轿车最为突出。轻 量化、节能降耗和降低排放污染是发展轿车的三项战略性课题,其轻量化是关键。 世界各国制定出中长远轿车减重目标(中型轿车),美国为l000kg以下,西欧为900kg 以下[17]。针对我国石油资源严重短缺的问题,我国控制汽车燃料消耗量的第一个 强制性国家标准《乘用车燃料消耗量限值标准》(GB19578-2004)按照整车装备质 量对乘用车燃料消耗的限值提出了要求,促进了我国汽车轻量化发展趋势。 汽车轻量化技术包括:? 优化汽车结构设计,? 选用轻质材料,并采用先 进的制造技术,获得质轻、净形、优质、价廉的汽车零部件,是汽车轻量化的重 要途径,引起了世界汽车行业的高度重视。实践证明,选用轻金属(铝、镁)和塑料 等轻质材料代替钢铁,能有效的减轻车重[17]。在铝材和塑料已被广泛应用,汽车 排放法规日趋严格,节能降耗更为迫切的新形势下,世界汽车业把目光投向镁合 金,认为它是比铝合金和塑料更为优良的轻质材料,对汽车的减重效果更明显、 节能降耗更有效、环境保护更有利。 8.8、GPS在汽车性能测试中的应用 随着全球定位系统的不断改进,软硬件的不断完善,GPS卫星定位技术 的应用领域正在不断地扩大。除了航空航天定位导航,GPS在普通定位导航、 调度指挥、车辆监控管理的应用已经相当成熟。 汽车性能测试试验需要高精度的位置信息,要把GPS技术用于汽车的性 能测试并组成相应的测试系统就必须尽量消除GPS定位误差。使用差分技术, 可以完全消除卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差,绝大程度上 消除传播延迟误差。因此,可以将差分定位技术应用于汽车性能测试中来提高 汽车定位数据的精度。 西华大学硕士学位论文 在汽车性能测试的过程中,首先将GPS提供的高精确经纬度通过高斯- 克吕格坐标转换可以将经纬度变为平面坐标X、Y值,然后把通过坐标转换得 到的一系列点坐标(X,Y)按照时间顺序依次连结成线便得到汽车的运动轨 迹,根据轨迹点坐标以及时间可以求出汽车在该点的速度和加速度。 2.5本章 本章对GPS定位原理进行了阐述,并对基于C/A码的测量定位进行误差 分析。结果表明,采用载波相位差分定位,可以基本消除卫星时钟偏差和星历 误差,提高了定位精度,可以满足汽车试验的精度要求。 西华大学硕士学位论文 第三章测试系统的硬件架构 3.1系统总体架构 为了获得更高的试验精度,满足现代汽车高速、行驶工况复杂的要求,新 系统采用性能更优良、精度更高的GPS接收机设备来替换原有的非接触式汽 车性能测试仪。 本测试系统是一套车载测试系统,在汽车行驶过程中能实时测试汽车试验 数据。差分定位时移动站GPS接收机根据基准站发送过 来的差分修正信息修 正其实测伪距,然后将修正后的定位信息能过串口传送给笔记本电脑。陀螺仪 同样是通过串口将其相应的数据传送至笔记本电脑,电脑在接收数据后通过相 应的软件对它们进行数据处理。汽车运动性能测试系统的硬件架构如图3一1所 示。 卫星定位系统 陀螺仪 汽车运动性能 测试与分析系统 一王 系统软件七 笔记本电脑(数据采集) 串口程序(RS一232) 试验项目 Fig.3一1 the Struettire oftheAutomotiveTestsystem 图3一1汽车运动性能测试系统组成