智能建筑集成控制系统设计分析.doc

智能建筑集成控制系统设计分析
<P>智能建筑集成控制系统设计分析</P>
<P>　　关键词:智能楼宇设备;控制;系统集成<BR>摘要:作为建筑智能化系统集成的应用实例,该系统构建了综合局域网络及现场控制总线网络,通过智能建筑专用软件平台,良好的实现了各相关功能子系统的互连、信息交换及资源共享,并为日常管理提供了先进的智能化管理手段。 <BR>&nbsp;</P>
<P>　　 <BR>　　一、智能建筑控制系统的设计 <BR>　　系统集成大体上可以归纳为两个方面的内容:设备的集成和信息的集成。所谓设备集成是指通过相似或兼容的技术实现不同系统在同一技术平台上实现,从而达到减少设备投入,简化施工,减少维护的目的,比如综合布线、LONWORKS现场总线、BACnet等技术均可实现多个系统共用一个通讯平台。所谓信息集成是指不同系统之间往往需要交换信息,或需要综合多个系统提供的信息做出判断,这就要求不同系统之间的信息能够共享。 <BR>　　整个控制系统由就地计算机控制系统、中央操作站和现场显示触摸屏三个部分构成,其中就地计算机控制系统称为下位机,中央操作站称和现场显示触摸屏为上位机。下位机采用直接数字控制器(DDC),上位机采用基于Windows2000Pro操作系统。就地计算机控制系统和中央操作站一起组成了完善的DCS集散控制系统。 <BR>　　(一)就地计算机控制系统。就地计算机控制系统控制现场设备,同时完成对各种接入传感器的数据采集,然后通过通讯口向上位机传输所采集的模拟量、设备运行状态等重要运行数据。另外,当设备运行出现异常时,DDC负责记录报警信息,包括报警对象、报警时间、报警点的值、恢复正常的时间等,并向上位机传送报警信息。概括的说,就地计算机是整个控制系统中真正对设备直接控制的关键部分。 <BR>　　(二)中央操作站。中央操作站通过专门的工业通讯网络与就地计算机一起构成完整的集散控制系统(DCS),一方面,它接收来自DDC发送的实时数据,利用自身的计算处理能力,对采集来的数据进行统计处理,形成完善的历史曲线、报警记录等统计数据,并提供诸如报表打印等一系列管理功能;另一方面,通过上位机可以完成所有下位机系统的远程参数整定(Remote Setting)、控制功能选择、设备远程操作(Remote Operate)等工作,起到一个总管理者的作用。 <BR>　　(三)数据交换的实现。在中央操作站和DDC通讯时,使用主从方式,中央操作站作为Master发送指令给DDC,DDC作为Slave处于被动状态,被传送的一组数据成为“帧”。 <BR>　　本协议每一个数据都是以无符号的8位数据传送,每次只能传送0~255之间的数,如果大于255就要将其分解。 <BR>　　传送,先传送低位,再传送高位,传送结束后再还原;如果是字符,则传送字符的ASCII码的值。其中,‘@'作为通讯的起始符,表示传送一组数据的开始;LenL表示传送数据长度的低8位,LenH是高8位。NodeNum是节点号,当中央操作站和多个DDC相联时,用来标识DDC;CodeNum表示命令码,用来判断是向DDC读或写数据;Data是要传送的数据;ChkSum是校验和,计算方法是从NodeNum开始累加到ChkSum前一个字节为止,在累加过程中,如果溢出将溢出部分丢弃。‘$'是通讯的终止符,表示传送一组数据结束。 <BR>　　(四)四通信方式。 <BR>　　数据在通信线路上传输有方向性,按照数据在某一时间传输的方向,线路通信方式可以分为单工通信、半双工和全双工通信方式。系统采用485总线通信,因此线路通信方式为半双工方式。传输速率是指单位时间内传输的信息量,它是衡量系统传输的主要指标。调制速率是脉冲信号在经过调制后的传输速率。信号在调制过程中,单位时间内调制信号波形变化次数,也就是单位时间内能调制的调制次数,其单位是波特(Baud)。 <BR>　　二、集成系统要解决的问题 <BR>　　系统的复杂性和因素的模糊性,给系统带来了新的问题。 <BR>　　(一)约束指标的不确定性 <BR>　　决策约束指标可能不是定量的指标,往往是类似如“较大”、“很高”、“非常快”等自然描述语言。 <BR>　　(二)推理规则的过于经验化 <BR>　　此时,决策所需的规则往往是经验式的。规则的前件或后件所包含的概念外延不清晰。用精确数学模型已经不能较好的描述这些大量存在的模糊概念了。 <BR>　　(三)知识获取的不完全性 <BR>　　由于受认知过程的复杂性和认识水平的制约,此时人们获得的数据往往是不精确的,即有所了解,但不全面;有所掌握,但不肯定;有所估计,但不确切。 <BR>　　三、小结 <BR>　　作为建筑智能化系统集成的应用实例,该系统构建了综合局域网络及现场控制总线网络,通过智能建筑专用软件平台,良好的实现了各相关功能子系统的互连、信息交换及资源共享,并为日常管理提供了先进的智能化管理手段。 <BR>　　 <BR>　　参考文献: <BR>　　[1]徐应声.智能建筑系统集成化技术[J].建筑学报,1992 <BR>　　[2]胡崇岳.智能建筑自动化技术[M].北京:机械工业出版社,1999 </P>
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<P>基于能耗和距离的WSN分簇路由算法</P>
<P>　　关键词:无线传感器网络;分簇路由算法;能耗均衡 <BR>摘要:本文针对LEACH算法中没有考虑簇头间能耗均衡和远离基站簇头过早失效的问题,提出一种基于能耗和距离的WSN分簇路由算法。仿真结果显示,该算法能有效克服LEACH存在的这两个缺陷,有效提高网络生命期。 </P>
<P><BR>　　Clustered Routing of WSN against Energy&amp;Distance <BR>　　Yao Lijun Li Kangman <BR>　　(Hengyang Normal University,Hengyang421008,China) <BR>　　Abstract:LEACH algorithm doesn’t consider energy-consumption balance between cluster-heads and its cluster-head away from the base station often prematurely fail. This paper proposes a clustered routing algorithm based on energy and distance for wireless sensor network.Simulation results show that the algorithm can effectively overcome these two falws of LEACH, improve the network lifetime. <BR>　　Keywords:Wireless sensor network;Clustered routing algorithm;Energy balance <BR>　　过去多年以来,传感器网络在数据收集和处理方面的协同工作和协作管理采集活动的潜在应用价值受到越来越多的关注。然而,由于现代无线传感器网络具有节点能源受限且通常无法补充、节点微型化等形态特征。因此,如何高效使用能量来最大化网络生命周期是无线传感器网络面临的首要挑战[1]。对wsn路由协议研究表明,分簇路由协议[2][3]可以对簇内成员感知的数据进行融合转发,能有效简化对传感网网络的查询,从而节省能量延长网络生命周期。 <BR>　　低能耗自适应分簇协议LEACH[4]基本思想是:通过等概率地随机循环选择簇头,将整个网络的能量负载平均到每个传感器网络节点,从而达到降低网络能量耗费、延长网络生命周期的目的。然而,该算法主要集中于均衡簇成员节点之间的能量消耗,没有考虑到簇头之间的能量消耗均衡问题。再者,其由于规定簇头直接与基站通信,造成了远离基站的簇头过早失效。本文针对这两点,提出一种新的分簇路由算法。 <BR>　　本算法首先根据节点的剩余能量来合理选择簇头,剩余能量高的优先选择为簇头,最终有效平衡全网能量。簇头选好后,对于成员节点来说,根据与簇头的距离和自身的能量消耗决定加入哪个簇,从而有效延长网络生命周期。这样就可以让簇头节点的选举与节点剩余能量直接相关,避免同构成簇算法遇到的问题。对于远离基站的节点会较早失效的问题,算法规定每个簇头通过成员节点的位置估计感知到相同事件的邻居簇,然后进行局部的多跳数据融合,以达到节能的目的。 <BR>　　一、网络模型 <BR>　　本文采用的网络模型如下:①所有节点随机静态分布在1个二维平面区域中,在该区域的外部存在1个基站;②节点具有数据融合功能;③所有节点的射频发射功率可以调节;④节点在最大的功率下可以直接与基站进行通信;⑤所有节点同构,并且对突发事件具有相同的感知半径;⑥节点知道自身的位置;⑦网络突发事件的出现概率较小,在同一时刻仅出现1次突发事件。 <BR>　　传感器节点的能耗主要由计算能耗和无线射频模块收发报文的通信能耗构成。节点的通信能耗模型以及相关参数的选择与无线模型[2]相同,节点传输kbit数据至距离d处,以及接收kbit数据需要的能耗分别为 , <BR>　　对于服从4次方衰减的无线电,本文仅考虑节点的通信能耗。 <BR>　　二、成簇算法 <BR>　　在网络建立阶段,基站需要用一个给定的发送功率向网络内广播一个信号。每个传感器节点在收到此信号后,根据接收信号的强度计算它到基站的近似距离。每轮循环的过程是:在簇建立阶段,基站每个节点选取一个介于0和1之间的随机数,如果这个数小于某个阈值,该节点成为候选簇头。然后,通过竞争算法确定最终簇头,簇头向周围节点广播自己成为簇头的消息。每个节点根据提出的能量消耗函数来确定加入哪个簇,并回复该簇头。持续一段时间后,网络重新进入启动阶段,进行下一轮分簇。 <BR>　　能量消耗函数f(i,j)为 ,其中1≤i≤CH,CH为加入第j个簇头的簇成员数量,1≤i≤CH,CH为簇头数量。节点i加入簇头CHj的条件就是使f(i,j)最小。其中Ei表示节点i的当前能量,ECHj表示簇头j的当前能量。f(i,j)既引入了距离因素,又引入了能量因素,更能有效平衡当前簇头区的能量消耗。只要能量消耗率函数最小,簇成员和簇头消耗能量均最低,进而全网络消耗能量低,因此能有效延长网络的生命周期。 <BR>　　对于LEACH算法规定簇头直接与基站通信从而造成了远离基站的簇头过早失效的问题,通常通过固定多跳方式解决,但造成额外的能耗。本算法估计感知到相同事件的簇,从而确定下一跳的汇聚点。 <BR>　　三、结论 <BR>　　使用MATLAB对算法进行仿真测试,假设100个节点均匀分布在(0,0)和(100,100)的二维区域内,基站的位置在(175,50),设每一轮节点成为簇头的概率为0.05。消耗率函数参数 是平衡簇头和成员之间的权值。 <BR>　　图1显示w值从0.1到1范围内的仿真,从图1可以看出w在0.5或0.6处效果最好。图2显示在不同传感半径下LEACH和本算法生命期的对比,从图可以看出,随着传感半径的增大,各个协议中网络的生命期均有所下降,在各传感半径下本算法的网络生命期要明显高于LEACH。 <BR>　　参考文献: <BR>　　[1]liu yue-yang,Ji Hong,Yue Guang-xin. Routing protocol with optimal location of aggregation in wireless sensor networks [J].The Uournal of China Universities of Posts and Telecommnications, 2006,13(1):125-131 <BR></P>
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摘要：本文从评论大学教育的依据出发，提出了一种“教学过程信息采集软件系统”的设计方案，论述了该方案的设计目标和现实意义。认为教学过程信息采集系统是对教学过程和教学内容的一种数字化的“录像”，它使得教学活动具备了随时再现的“可视性”，对提高教学质量影响深远。<br>　　关键词<br>本文来自：计算机毕业网 ：教学质量；教学平台；教学方法<br>　　　　　　<br>　　1问题的提出：为什么众说不一？<br>　　<br>　　近年来，企业界呼吁提高大学生综合素质的呼声受到教育界的高度重视，一时间对于大学生的学习过程和素质成长问题众说纷纭。<br>　　2005年，21世纪教育科学研究院联合搜狐网站进行了一次教育满意度问卷调查，结果显示，68.9%的公众表示对当前大学的教育质量很不满意或不太满意。中国青年报社会调查中心与腾讯网新闻中心联合开展了一项调查，结果显示，34.7%的受访者在谈到自己的大学生活时，都觉得“后悔”。但是，许多实例也足以说明中国的大学教育依然是推动中国科学技术进步的坚实基础，并且正在取得丰硕成果。<br>　　我们愿意相信人们都在坦诚的讲述着自己认为真实的事情，我们愿意相信人们没有刻意地“制造”着各种能够支持自己观点的“统计数据”，人们努力地避免着以偏盖全的错误。但是，为什么众说不一呢？造成这种现实的原因是什么呢？ <br>　　上大学前，听到这些截然不同的见解没有什么感觉。仁者见仁，智者见智，对问题有不同看法是经常的。上大学以后，亲身经历了大学教育，有了切肤的感受也就有了表态的冲动，更有了协调各方意见的想法。<br>　　我们怀着极大的热情研究了一个解决问题的软件方案。以往因为没有这样的软件系统，所以人们无法清晰的、客观的、有说服力的用统计数据说话，希望采用这个软件系统以后，人们评议大学教育的时候，不论持什么观点，都能够依据事实说话。更希望它成为一面“镜子”，还原出学生真实的学习过程，看到学生的成长，也为老师提高教学质量做个参考。<br>　　<br>　　2教学过程信息采集的意义<br>　　<br>　　假如能够为每一节课程进行录像，不仅记录每节课程讲述的内容，记录课上、课下学生们与老师的交流，而且从每一位同学的视角记录他们学习的所有疑问、交流、心得等等学习过程的信息，那么我们就可以通过对这些信息的回放来研究课程的质量，研究学生的学习表现和学习质量，由此评估大学教育质量也将是客观真实的。<br>　　也许有人反对这种统计评估方案，他们认为教学过程并不是大学教育的全部。是的，但是教学过程是大学教育最主要的成分，从时间使用角度看，大学生活基本可以概括为教学过程的课上时间和课下时间，如果学生的业余活动时间比用于课程学习的时间还多，那是不正常的。也许有人说素质教育是大学教育的主要任务，专业课程作为大学生课业的主要内容，但却不是所有学生学习的最有意义的内容，大学教育的主要任务是素质教育。是的，正如联合国文教组报告说的，学生在大学里实际上是学四种东西。第一，learning to know(学习怎样去理解)；第二，learning to do(学习怎样去实践)；第三，learning to live together(学习怎样与人相处)；第四，learning to be(学习怎样成就自己)。这“4个learn”在哪一门课程中吗？不，它们在各个专业的任何一门课程中，如果说大学教育完成了教育任务，那么这“4个learn”就应该在任何专业的任何一门课程教学过程中落实进去、在教学效果方面体现出来。<br>　　众所周知，今天的网络信息技术具备了构建这种教学过程信息采集的能力。今天的大学校园网络环境也具备了运用这种技术的硬件条件。<br>　　可以预见，一方面，当我们能够方便、快捷地看到学生从一年级到四年级每一次提问、答辩和实践活动的学习轨迹，真实、客观地反映出每个学生的学习和成长过程的时候，那时，我们对这些客观记录和个人成长历程的思考一定会发人深省，也一定很好地促进每个学生积极进取，奋发成才。另一方面，教学过程信息采集系统是对教学过程和教学内容的一种数字化的“录像”，它使得教学活动具备了随时再现的“可视性”，必将有效地提高教师搞好教学工作的自觉性，为教学管理工作带来扎扎实实的促进。<br>　　当然，这个软件系统兼顾了课上时间和课下时间，它用于课堂时最佳的使用环境是人手一机的教学环境。目前高等院校普遍具有网络信息环境，各学校都在努力提高硬件设备的使用率，经过调整是可以满足更多课程需要的。时逢国家教育部、财政部于今年年初正式启动实施了“高等学校本科教学质量与教学改革工程”，本软件一定会得到众多关注教学过程质量的领导和老师们的重视，具有广泛的用户群。而更为重要、无庸置疑的是，深入研究本课题的现实意义和历史意义远远超过它的经济价值。<br>　　<br>　　3教学过程信息采集软件系统的设计原则<br>　　<br>　　教学过程信息采集软件系统设计的基本原则应该是详实地记录课程教学的全过程。包括教学大纲、教学日历、实际教学的课程内容，包括学生与老师之间的所有能够反映教学过程和教学质量的交流互动。还应该具有对这些记录信息从多个视角进行分析的功能，例如从教师的视角分析整个班级的学习状况，分析某个同学的学习状况，分析学生对某个知识点的理解状况等等，也具有从某个学生的角度对自己参与课程的态度和水平的分析功能。还应该具有从教学管理角度分析不同教师教学特色的功能，也具有分析不同班级整体学习状态的功能。当然应该具有使用者的权限管理，防止不恰当的使用给学生和老师带来消极影响。<br>　　教学过程信息采集软件系统另外的设计原则，应该是“清晰、客观、有说服力”。也就是说，采集的信息必须经过有效的设计，使之具备如下特点：<br>　　1) 它是真实的，或者经过处理能够反映真实的教学过程。<br>　　2) 它是客观的，是难以大规模伪造或没有伪造必要的。<br>　　3) 它是清晰的，是随时可以用方便的形式表现和观察的。<br>　　4) 它是具有说服力的，是能够用来进行科学的统计分析的；没有人为的因素影响或人为因素影响是可以观察和分析的。<br>　　5) 与抽样问卷调查的显著区别在于它是自然的、真实的过程记录，不是某一时刻、受很多随机因素影响的采样信息。<br>　　6) 教师在课下使用这个软件应置身于“答疑解惑”的教学指导过程中，在课上使用软件时只是增加了与学生沟通的工具，而不应影响老师讲课以及对课堂的控制，也不会分散学生听课的注意力。<br>　　7) 有利于辅助老师培养学生“4个learn”的能力，成为老师施展教学艺术的信息化助手，成为学生“自主学习”的平台。<br>　　进一步说，教学过程信息采集系统与网络论坛或QQ聊天系统在应用设计理念上有着巨大的差别。它的功能是用于记录课程研讨活动，它以课程讲授的知识体系为“纵轴”——记载了教师讲授课程的实际内容，是教案的纲领性数据信息，它以教学日历(时间)为“横轴”，有序的采集课程的实际进展过程和所有参与者及其参与活动情况，它用于记录教师和学生课前预习、课上讨论、课后研讨的所有过程信息。例如教师布置的议题、作业，分类采集学生与教师之间、学生与学生之间的学习讨论信息等等。采集系统还应该具有基本的数据统计分析功能，例如统计分析所谓“课程热度”指标、统计分析不同学生对于知识点“理解水平”等等。<br>　　而关于分析记录信息的设计方案，要着重于帮助学生和老师看到学习态度、学习方法和教学方法的个体差异，以及这些差异对个体、群体的学习效果和能力成长的影响。另外也能够统计分析学习态度、学习方法、教学方法等等诸多方面的个体和群体特征，要着重于为教学方法与策略的选择提供依据；要着重于如何使记录信息将成为可以广泛交流和深入解读的“教学和教育的资源”。<br>　　<br>　　4教学过程信息采集系统的初步实现及有关调查<br>　　<br>　　下面是我们设计的教学过程信息采集系统的几个使用界面，应该说基本上反映了采集方案的整个面貌。<br>　　学生登录后的首页包含“我的学习记事”、“通知信息”、“热点议题”等内容。<br>　　<br>　　<br>　　这个软件设计思想一经提出就吸引了许多同学的关注，曾经组织文传学院和计算机学院的30多名学生分4个小组进行方案的设计讨论。我们强烈地感受到学生对大学生活的热爱和对自身成长的思考。我们也曾经采访过学生精心推荐出来的多名有代表性的老师，他们反响不一，有人明确表态“如果这个软件开发出来我马上采用”，也有老师关心数据信息的访问权限问题。 <br>　　<br>　　参考文献<br>　　[1] 王胜军,焦婷婷. 民调显示34.7％的受访者后悔上大学[J]. 中国青年报,2006年8月14日.<br>　　[2] 金耀基. 人文教育在现代大学中的位序[J]. 中国大学教学,2003,(11).<br>　　作者简介<br>　　刘乙坐、陆海峰、刘健励、励薇薇是浙江万里学院文传学院学生，张炜钢是计算机与信息学院学生，刘学俊是计算机与信息学院老师。该软件系统系计算机与信息学院教学改革项目化实验课程的一个开发项目，已申报浙江省新苗项目，并开发完成了1.0版本，该项目组正在研发2.0版本。<br>　　联系方式：lm88134005@ zjwllyz@<br>　　基金项目：中国高等教育学会“十一五”教育科学研究规划课题“计算机应用型人才‘项目组、角色化’培养模式研究与实践”(06AIJ0070059)；浙江省新世纪高等教育教学改革研究项目“计算机实践性课程‘项目化’训练模式的研究”(yb06091)<br> </p> <p> </p> <p>
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<P>摘要:基于摄像的定位系统具有广泛的应用领域,本文设计和实现了一个室内飞行实验的定位系统,它能实时给出小型飞行器的位置,姿态等信息。本文详细分析了标定的原理,基于OpenCV与张氏算法给出了标定的实现,并介绍了定位软件的原理和基本算法,在图像处理过程中还给出了图像扫描的一种优化方法,提高了图像识别效率。 <BR>　　关键词:小型无人直升机;标定;定位 </P>
<P>　　 <BR>　　Research and Implementation of Flight Positioning System <BR>　　Base on Cameras <BR>　　Di Yueping,Hu Fei <BR>　　(Software College of Shanghai Transportation University,Shanghai200240,China) <BR>　　Abstract:Indoor flight positioning system can give real-time location and other information of small unmanned helicopter.This paper analyzes the principle of calibration,give the implementation based on OpencV and zhang algorithm,introduced the principle of localization software and basic algorithm. In the image processing this paper gives an optimal method of image scanning.Improve the efficiency ofimage recognition. <BR>　　Keywords:Small unmanned helicopter;Calibration;Location <BR>　　 <BR>　　随着电子技术、计算机技术、信号处理理论和人工智能理论的发展,应用于各个领域的定位理论和技术上术有了长足的进步。在工业、军事、民用和科学探索等领域都有着很广泛的应用空间。 <BR>　　定位技术主要分为卫星定位,无线网定位,摄像机定位等。它们有着自己的优势,适用于不同的应用场合,其中卫星定位用于户外侦查勘测;无线网络定位用于机场、高档写字楼、研究机构等场所;基于摄像机的定位技术还运用于医学手术定位,机器人导航等等。其中基于摄像机的立体视觉定位技术近年来被广泛的研究和运用,国外开展立体视觉技术的研究比较早,涉及的领域也较为广泛,主要是用于机器人导航、微操作系统的参数检测、三维测量和虚拟现实等方面[1]。 <BR>　　本文研究的定位系统,通过六个摄像机对运动物体的图像拍摄,来实时确定空间目标物体的空间精确位置、姿态等信息。并且将这些信息实时传递给飞行器控制系统,支持飞行控制算法的计算,是室内环境下飞行控制技术研究的关键技术平台之一。 <BR>　　一、摄像系统标定技术 <BR>　　系统标定技术是三维视觉系统的基础,三维物体的位置信息是从摄像机获取的图像信息中得到的。为了保证空间点到摄像机图像像素点对应关系的精确性,摄像机的系统定标必不可少。标定参数分为内参数和外参数,内参数指的是相机内部几何和光学特性,比如摄像机的焦距,镜头畸变系数等。外部参数指的是摄像机架设位置和外部参考系之间的相对位置关系,包括旋转举证R以及平移向 <BR>　　量 等。 <BR>　　(一)传统标定方案 <BR>　　传统标定需要借助定标块,一般定标块形状结构已知,精度很高,作为空间参照物,通过世界坐标系下的点和图像坐标系下点之间的对应关系来建立模型的参数约束,然后通过优化算法来求解这些参数[2]。 <BR>　　(二)自标定方法 <BR>　　摄像机自标定方法由Fuageraus 和Manybank[3][4]在1992年首次提出,在以后不断成熟和发展。摄像机自标定技术主要从图像序列中得到的约束关系来计算摄像机的内外参数,而不像传统标定方法中需要参照物的尺寸,如果不知道场景的几何知识和相机的运动情况,所有的自标定方案都是非线性的,从而需要很复杂的计算。目前自标定的研究主要有以下几种[5][6]:利用本质矩阵和基本矩阵的摄像机标定方法[7];利用绝对二次曲线和外极线变换性质的标定方法[8][9][10];利用主动系统控制摄像机做特定运动的自标定方法[11][12];利用多幅图像之间的直线对应关系的摄像机定标方法[13][14]。自标定方法不需要标定块,只需要依靠多幅图像对应点之间的关系就可以进行标定。 <BR>　　(三)标定原理介绍 <BR>　　在系统标定过程中,有三个坐标系的概念是十分重要的,下面介绍这三个重要坐标系: <BR>　　1.世界坐标系,即真实空间中的坐标系。 <BR>　　2.摄像机坐标系,以摄像机为原点的坐标系统,其中摄像机光轴为Z轴,记为 。 <BR>　　3.图像平面坐标系,即在摄像机成像平面上建立的坐标系,记做记为 。 <BR>　　在室内定位视觉系统中,我们希望输入是二维图像坐标系下面的坐标,输出的是世界坐标系下运动对象的精确位置。从几何模型可以得出每一个坐标之间都有一个关系和约束。由几何成像模型的关系可以知道,三个坐标系的转换关系可以分为以下几步: <BR>　　1.世界坐标系与摄像头坐标系的变换,三维空间的刚体变换 <BR>　　2.摄像头坐标系与图像坐标系的变换 <BR>　　3.以毫米为单位的图像坐标系与以像素为单位的图像坐标系的变换。 <BR>　　从世界坐标系到摄像机坐标系的变换,空间任意一点P在世界坐标系下为 到摄像机坐标系P的变换表示: <BR>　　 <BR>　　 (1) <BR>　　R为3 3的正交变化矩阵 <BR>　　T为3 1的平移向量 <BR>　　摄像机坐标系下的 点与投影点 存在比例关系,从摄像机坐标(xc,yc,zc,1)到图像坐标(xu,yu,1),存在几何关系 <BR>　　写成齐次坐标方程为: <BR>　　 (3) <BR>　　摄像机在每幅摄像机采集的图片的过程中,图片在计算机内部是以m n的二维数组的形式储存,其中m行n列的图像中的每个元素就为像素。其数值就为像点的灰度。图像坐标系的原点在像素坐标系上坐标为 (u0,v0),而每个像素在X轴,Y轴方向上物理尺寸为(dx,dy),则有如下关系: <BR>　　 (4) <BR>　　则从图像坐标系到计算机像素坐标系的变换(Xu,Yu,l)到(u,v,l)的变换: <BR>　　总结出从世界坐标系P(X,Y,Z,1)到像素坐标系(u, v,1)转换关系 <BR>　　 ( 6) <BR>　　在张氏标定法中可将上式写为[15]: <BR>　　 ( 7) <BR>　　在这里,假定模板平面在世界坐标系Z=0的平面上。其中K为摄像机的内参数矩阵,[X,Y,1]为模板平面上点的齐次坐标,[u,v,1]为模板平面上点到图像平面上对应点的齐次坐标,[r1,r2,r3]和t分别是摄像机坐标系相对于世界坐标系的旋转矩阵和平移向量。 <BR>　　 <BR>　　根据旋转矩阵的性质, <BR>　　即 和 <BR>　　每幅图像可以获得以下两个对内参数矩阵的基本约束 <BR>　　由于摄像机有5个位置内参数,所以当所摄取得的图像数目大于3时,就可以唯一求解出K。 <BR>　　1.系统标定算法实现 <BR>　　在此定标方法中,我们采用opencv库,具体实现如下: <BR>　　首先采集图像 <BR>　　void CCalibrationToolDlg::OnGetPic() </P>
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摘要：理工科非计算机专业的“数据库原理与应用”的教学中，存在基本原理枯燥难懂、实际应用目标不明两大问题。为解决这些问题，本文引入了PBL基于问题的教学法，通过引导学生对相关问题的探索和研究，变学生的被动学习为主动学习，在教学实践中获得了良好的教学效果。<br>　　关键词<br>本文来自：计算机毕业网 ：数据库；PBL；基于问题<br>　　　　　　<br>　　1引言<br>　　<br>　　对于计算机科学与技术专业的本科生，不仅需要深入了解数据库系统的基本理论和核心技术，还必须能够设计和实现大型的数据库应用系统，因此有必要开设一系列的相关课程。例如，清华大学计算机科学与技术系开设的数据库系列课程就覆盖了：数据库设计与应用、数据库系统中的数据存储、数据库系统的核心技术、数据库系统的实现、并行与分布式数据库系统、数据库系统的扩展和前沿研究等多个内容[1]。<br>　　而对于其他理工科非计算机专业的学生，我们的要求相对降低：学生不必了解数据库管理系统的底层存储和核心技术，但是需要了解数据库系统的基本原理；同时他们不需要具体了解并行、分布式等数据库系统的扩展和前沿技术，但是对于主流的大型/商用数据库系统，他们需要掌握基本的应用和开发过程。由于教学要求的不同和教学时数的限制，大部分高校为理工科非计算机专业的学生开设了“数据库原理与应用”为必修课程，部分学校还设置了配套的课程设计环节，或者增加了“Access/SQL Server数据库系统应用”为选修课程。<br>　　<br>　　2教学现状与问题<br>　　<br>　　2.1基本要求<br>　　“数据库原理与应用”是一门重要的理工专业基础课程，该课程概念性和实践性都很强，注重培养学生应用理论知识解决实际问题的能力，要求学生在掌握基本的数据库原理的同时，能够了解数据库系统的设计开发过程，并学会使用相应的软件工具。<br>　　 2.2主要内容<br>　　该课程的主要教学内容包括基本原理和实际应用两部分。基本原

理部分包括：基本概念、系统结构、数据模型、关系数据库、SQL语言、数据建模、数据库设计等内容。虽然教师授课时会根据学生专业、所选教材等不同的情况做一些适当的调整，但是大体内容基本相同。<br>　　实际应用部分主要包括数据库建模与设计软件的应用，SQL语言的应用，关系型数据库系统的基本管理和简单数据库应用系统的开发等。但是各学校和专业对相关软件和教材的选择则各有千秋，对系统开发和实现的要求也大不相同。<br>　　2.3存在的问题<br>　　1) 基本原理部分枯燥难懂<br>　　国内经典数据库教材对数据库系统结构、关系模型、规范化理论等基本原理作了准确、深入、详尽的阐述，而这些正是大部分学生感觉最枯燥难懂的一部分，学习兴趣受到了很大的影响。部分教师在授课时会适当减少相关的内容和难度，但是并不能完全解决问题，因为作为数据库基本理论的重要组成，其中任何一部分都不能完全放弃不讲，而蜻蜓点水式的讲授又很难起到作用。<b

r>　　2) 实际应用部分目标不明<br>　　国内大部分教材都没有给出数据库应用系统建模、设计和实现的实际应用背景，而且也很少涉及相关软件的基本应用，因此教师的授课缺乏目的性，学生的学习也比较盲目，最后取得的教学效果非常有限。部分教师自行编写了一些相关的课程讲义和实验指导，但是其系统性、通用性等还有待进一步的观察和检验。怎样结合实际，提高学生在数据库系统应用和开发上的实践水平仍然是一个亟待解决的问题。<br>　　<br>　　3PBL教学法的应用<br>　　<br>　　为探索解决“数据库原理与应用”教学中存在的两大问题，我们引入了PBL(Problem Based Learning)教学法。PBL即以问题为导向的学习方法，1969年由美国的神经病学教授Barrows在加拿大的McMaster大学首创。70年代以后，PBL在北美获得了很大的发展，而我国于80年代后期在上海、西安等地的医学院校也引进了PBL教学法。目前，PBL已成为全世界医学院校公认的一种方法，得到了世界医学教育联合会、WHO等国际组织的高度评价。PBL在医学课程教学上的成功经验，使得越来越多的专业领域开始尝试采用这种有效的教学方法。<br>　　3.1PBL基本思想与方法<br>　　与传统的以学科为基础的教学法有很大不同，PBL 强调以学生的主动学习为主，而不是传统教学中的以教师讲授为主，因此称为学习(Learning)，而不是教学(Teaching)。PBL 将学习与更大的任务或问题挂钩，使学习者投入于问题中；它设计真实性任务，强调把学习设置到复杂的、有意义的问题情景中，通过学习者的自主探究和合作来解决问题，从而学习隐含在问题背后的科学知识，形成解决问题的技能和自主学习的能力。<br>　　典型的PBL教学过程包括问题的定义、解决和迁移三个步骤。首先针对某个教学要点教师给出基本要求，并引导学生将任务领域转化为问题空间，实现对问题的表征和理解；然后指导学生应用随机试误、斜坡攀爬、手段与目的分析等方法探索解决问题的某一条路径；最后学生通过总结和提高，将获得的经验迁移到解决其他更复杂的问题当中[2]。<br>　　3.2PBL在理论教学中的应用<br>　　针对数据库基本原理部分枯燥难懂的问题，我们对不同的知识点设计了相应的背景问题，并要求学生给出解决的方法，然后通过对各种方法的总结，得出适当的结论，加深了对相关理论的理解，获得了很好的教学效果。<br>　　例如，在讲授数据模型和关系模型时，一般的教学思路都是首先阐述数据模型的概念，然后按时间线索列举出层次、网状、关系等常用的数据