测试方案中的测试策略范文

导语：如何才能写好一篇测试方案中的测试策略，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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体育教学作为高校教育中难以或缺的一部分，对有效增强大学生的体质发挥极其重要的作用，“体育作为一门以身体练习为主要手段的课程”，其中的“身体练习”是体育课的根本内核，性质属于肌肉活动，施以游戏或竞技，并以增进运动技能或提升体能为其核心的全面教育，作为一种独特的身体活动，在“健康第一”指导思想的引导下，高校体育工作已取得令人瞩目的成就，同时其作为一把“双刃剑”，特有的对抗性和挑战性决定此项身体活动具有不安全特征，容易引发各种意外伤害，而一旦出现安全事故，则直接影响到教学活动的正常进行，同时还会对大学生的身心健康带来负面影响。近年来大学生在体育教学中出现的意外伤害，日益引起全社会的关注。目前有些高校体育教师为了避免事故的发生，在体育教学中往往采取一些消极的办法，如刻意降低教材难度，对稍有难度的教材干脆删掉，甚至会采取“软禁”手段敷衍了事，直接影响体育教学大纲的贯彻，不利于体育教学的发展，也影响了大学生身体机能的提高。本文立足高校体育教学实践中的安全事故，深入分析成因，并提出一系列行之有效的预防策略，以期确保大学生们的人身安全，从而有利于高校的和谐稳定。

二、高校体育教学过程中安全事故的成因分析

1、安全管理工作不到位

高校体育部门的相关安全管理工作不到位是引发高校体育教学安全事故的一个重要因素，如作为高校体育教学单位没有配备基本的急救用品，缺乏专门的体育教学安全制度，致使体育安全管理制度不够健全，体育教学安全管理过于盲目，是高校体育教学中安全事故的潜在隐患。

2、大学生的态度不端正

部分大学生学习上缺乏明确的目标，认为体育成绩好坏无关紧要，缺乏崇高的理想与志向，致使其在课堂上表现为：注意力分散，莽撞行事，好胜心的促使其擅自行事，从而引发伤害事故。

3、大学生的身体状况普遍不佳

近几年的体测数据显示：超重及肥胖率持续上升，其心肺功能衰弱，协调性差，在体育教学中容易疲劳，稍微加大运动量则会出现运动性贫血甚至会引发休克现象，如此孱弱的体质很容易出现伤害事故。

4、体育场地器材设施存在安全隐患

大部分体育器材长期在室外，经过日晒雨淋，器材损坏在所难免，如果场地器材的安全检查力度不够，大学生在使用的过程中很容易出现身体的伤害事故。

5、课堂组织松散

部分高校体育教师责任心不强，对安全的重视程度不够，缺乏对学生安全教育的宣传，在组织教学时不能严格要求学生，致使学生在上课的过程中场面混乱，很容易造成身体的伤害。

三、预防高校体育教学中安全事故的策略

1、提高体育教师及大学生的安全意识

安全意识作为保证高校体育教学得以安全顺利进行的必要条件，高校体育教师及大学生的安全意识作为实现高校体育教学安全的重要因素，所以，在上课前作为体育教师务必要强调安全的重要性，一旦出现伤害事故，则必须严格按照急救的基本步骤，科学合理实施处理，并将伤害控制到最小程度。

2、增加体育经费投入，注重对体育场地、器材的养护

体育经费作为高校体育教学顺利安全进行的物质基础，充足的经费能够确保场地建设，维修器材设施，确保场地器材的安全，每个学期开学前需要对所有体育场地、器材实施全面的检查与维修，并加强日常的养护，消除在体育场地、器材方面的安全隐患。

3、注重体育教学的监督、检查与评价

高校领导者需重视体育教学安全，将增强大学生身体健康，避免出现体育教学安全事故作为大事来抓，并长期加以关注，要联合学校医院及体育部门，建立专门的安全组织，对体育教学过程中的安全问题实施监督、检查与评价。

4、将体育教学过程中的伤害事故实施风险转移

风险转移指的是单位或个人为了避免承担风险损失，有意识地把损失或者与损失相关的财务后果转移至其他单位或个人来承担。在高校体育教学中，可充分借助合同或协议，将一部分教学损失转移至第三方，对体育教学中发生频率低，伤害严重的风险，如学生猝死事故，可用转移风险的策略，如建议大学生购买保险，而作为保险公司也可根据体育教学特点开发出一系列新的保险品种，如此以来，既可以减轻学校负担，降低体育教师对大学生伤害事故的恐惧，也可以减轻学生家长对事故的承受能力。

5、积极构建并完善高校体育教学安全体系

运用体育教学安全体系，可有效减少高校体育教学过程中存在的危险因素，减少或避免因体育教学活动而引发的伤害事故，从而确保体育教学活动的顺利实施。首先，制定安全方针。只有制定明确的安全方针，才可以明确学校体育教学过程中整体安全管理目标，从而为落实安全工作提供保障;其次，寻找安全隐患。通过认真分析高校的体育教学活动来辨识危险源，具体可通过考察教学活动场所和体育教学过程中所积累的经验及教训等多层面综合考虑;第三，对危险源实施风险评价与控制。

6、科学组织体育教学活动

科学组织体育教学活动，作为减少或避免高校体育教学中出现安全事故的一项有效措施，作为高校体育教师在开展教学时，需要从多个方面入手规范组织教学，不仅需保障课堂教学的组织纪律，还应该根据不同学生合理安排运动负荷，并根据季节及天气的变化，及时调整教学时间、地点和内容，从而确保体育教学活动的安全进行。

7、充分做好准备活动

充分的准备活动，能够有效减少学生运动伤害的发生，准备活动的内容需根据教学内容而定，既有一般性准备活动同时还要配备专门性准备活动，尤其对运动过程中负担较大或容易伤的部位，需格外做一些力量性及伸展性练习，最大程度上降低运动伤害的发生。

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一、资料和方法

1.1一般资料

本次调查研究的对象为：2013年8月-2015年8月期间在本院接受血透室护理的60例血透患者，其中男患者37例，女患者23例，他们的年龄为（33-85）岁，平均年龄为（52.3 3.5）岁。

1.2方法

采用数据调查、分析回顾的方式，对2013年8月-2015年8月期间在本院接受血透室护理的60例血透患者的临床资料进行分析、总结、归纳，并且结合本院的实际情况，整理得出出血透室护理中的不安全因素。

二、结果

2.1设备配置不合理

血透室护理所应用的设备均应当是精尖设备，而且所使用的设备数量较大，对专业化操作要求比较高，另外，由于血透室的设备技术难度较大，其操作具有较大的难度，因此，若血透室设备配置不合理或者操作不专业、不规范，则会导致一系列的安全隐患，与此同时，血透室设备往往与医院的水路、电路交叉分布现象较为严重，容易引发水灾、火灾等。

2.2管理系统不健全不完善

管理体系包括：护理人员的配置、护理监督以及上下班制度等。其中护理人员配置不合理，即：血透科专业的护理人力资源比较匮乏，而且血透科的工作频率比较快、工作强度比较大，给护理人员造成的工作压力比较大（精神高度集中），容易导致护理人员力不从心，从而引发安全隐患的发生率。另外，目前，该院的血透室护理监督的力度不足，且缺乏科学、规范的护理监督机制，与其他科室相脱节，且不重视细节护理，大部分的护理人员按照常规性护理手段对待血透患者，不免的会使得不安全因素增加。除此之外，不科学的护理人员上下班制度，往哪个容易导致交接班过程中产生一系列的安全隐患，而且血透室护理对护理人员的专业性（技术娴熟、素质高、经验丰富等）要求比较高，在不科学的交接班制度下，护理人员对潜在的风险认知不足，容易引发不可估量的安全隐患的发生。

2.3护理人员综合素质差

血透室护理人员的综合素质差主要表现为：（1）安全防范意识差。未严格的按照相关护理制度进行科学规范的操作；（2）社会责任意识差。缺乏耐心，不注重细节护理，对血透患者的生命安全采取忽视甚至漠视的态度；（3）缺乏安全隐患预判能力。难以有效的对安全隐患进行事先的控制；（4）技术不娴熟、理论知识根基差。

2.4忽视细节护理（护理质量差）

由于上述的各种原因，再加上血透室护理人员自身忽视细节护理，对整个血透室护理要求的认知比较片面或者对整个血透室护理的重要性认知存在偏差，容易导致护理质量差，从而引发一系列的安全隐患。

三、讨论

针对调查的不安全因素结果，针对性的探讨不安全因素的预防策略，如下：

3.1规范设备配置

护理人员上岗之前，均要对其进行设备规范操作培训，并且向所有的护理人员发放设备操作手册，并且要安排专业的设备操作人员对其进行实际操作训练[3]，另外，积极的要求护理人员认真的学习掌握设备的检查、维修、保养技术，除此之外，加强各种紧急预案的制定，及时的规避水灾、火灾的发生，且做好相应的演习和培训，全面的提升设备配置的规范性。

3.2建立健全管理体系

结合本院的实际水平，在医生、护理人员等的共同努力下，根据血透室护理特点，制定出科学的管理体系，并且在日常的护理中，加强互相监督，与其他科室加强联系[4]，并且制定规范的、详细的奖惩制度，从而有效的规范护理人员的行为，全面的提升管理水平，从而推动护理质量的提升。

3.3全面的提升护理人员的综合素质

通过各种各样的方式，全面的提升护理人员的综合素质，如：开设综合素质培训班、定期的安排护理人员到其他危重科进行学习、邀请专业教授开展讲座等[5]。总之，全面提升护理人员的综合素质的方式有很多，最重要的是提升他们的安全防范意识、社会责任意识、安全隐患预判能力等。

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关键词:氯化反应 自动化改造 实现策略

中图分类号:TP273 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)06(b)-0097-01

纵观当前的化工企业,其生产过程的自动化控制程度存在着较大的差异,有不少的中小型化工企业生产设备的自动化控制水平相对比较低,例如,不少化工生产设备缺乏安全联锁装置、自动化控制装置以及紧急停车自动控制系统,不仅生产安全可靠性比较低,而且生产效率也不是非常理想。

1 DCS系统和ESD系统

DCS(Distributed Control System,即分布式控制系统)和ESD(Emergency Shutdown Device,即紧急停车系统)是氯化反应自动化控制方案常用的自动化控制和安全联锁方式。对氯化反应控制等危险工艺自动改造过程中,必须要确保最为基本的安全水平,例如,改造过程中必须要有联锁停车功能、液位超高/超低自动报警功能、压力异常报警功能、温度异常报警功能。

第一,DCS系统。DCS系统充分融合了系统控制技术、网络通信技术、计算机技术以及多媒体显像技术等四种先进技术为一体,能够在一定程度上代表工业自动控制技术的发展水平。在应用危险工艺自动改造中氯化反应控制方案的过程中装配DCS分散控制系统能够有效提升生产设备的平稳程度和控制精度,优化了生产工艺指标,其生产自动化水平也得到了有效提升。DCS系统集散控制系统作为一种典型的多级计算机系统工程,借助于通信网络可以过程控制级组、监控级组连接成为一个整体,特别适合于大规模的连续过程控制。

第二,ESD系统。相对于DCS系统,ESD系统的安全级别要显著高出不少,这主要是因为ESD系统根据完全独立的原则,所以它和DCS系统是相互独立的。通产而言,ESD系统没有进行人为干预的必要性,因而一般情况下它处于静态中。但是ESD系统作为一种安全保护系统,它必须要实时动态监测生产装置的安全可靠性,因此它必须要具备高于生产过程控制的优先等级。具体而言,如果化工生产装置出现了紧急情况,则ESD系统可以直接下达保护联锁信号,而不需要DCS系统的“允许”,因此,可以更加快速地保护现场的生产设备,防止因为事故未得到有效控制而造成更大的损失。在发生紧急情况时,相对于ESD系统,操作人员需要在危急时刻做出判断与相应操作时,其不可靠性和滞后性非常显著,根据相关资料统计,如果操作人员需要紧急情况发生后的1min内做出决策,其决策正确率仅为0.1%。由此可见,ESD系统设置则显得非常必要。

2 基本单元控制模式简介

第一种模式:危险物体储罐控制模式。首先,仪表控制设计。设计的具体要求主要体现在以下三个方面:(1)温度仪表控制设计,主要包括远传温度指示仪表、就地温度指示仪表,并且这两种仪表具备温度异常报警功能,对于具有加热系统的则需要设计温度调节功能。(2)流量仪表控制设计,主要在进料管线和出料管线上面装配流量仪表。(3)液位仪表控制设计,主要包括远传液位指示仪表、就地液位指示仪表,另外,还具有液位过高/过低报警功能、过高/过低液位联锁功能。其次,安全控制装置。设计的具体要求主要体现在以下7个方面:(1)装配有阻燃式呼吸阀。(2)为了能够让罐内氮封压力维持在正常范围内,装配有氮封压力调节。(3)超高液位联锁、液位过高/过低报警、液位远传指示、液位现场指示、现场流量指示。(4)能够进行压力指示和压力异常报警,并与温度联锁实现冷却水地自动化喷洒。(5)装配有有毒气体浓度监测报警设备与燃气体浓度监测报警设备。(6)装配有温度指示、温度异常报警和温度联锁设备。(7)装配有泡沫灭火设备。

第二种模式:蒸馏塔系统控制模式。蒸馏的主要目的便是分离混合液,使其达到某种纯度标准,是目前最为常见的传质过程。参数调节主要包括回流量调节、加热量调节、冷却两调节、釜液量调节、馏出量调节以及进料量调节等方面,主要是调节回流比、回流罐液位、产品量、进料量、塔釜液位以及压力等参数。

3 氯化反应的优化控制方案

目前一些企业依然采用人工或半自动的方法来控制反应过程,依靠一定人工判别及控制。下面是某企业在自控改造前应用的控制方案有以下几点。

第一,反应过程:在6000L反应釜中加入水300kg,三氯甲烷1500kg,巯基吡啶钠盐300kg,搅拌冷却到0℃,逐渐通入次氯酸钠400kg并保温反应2h后得到氯化成品。

第二,流程控制叙述:此反应控制仅对反应釜夹套冷冻盐水进行调节和连锁。受监控参数主要为反应釜内压力和温度。控制方案为:根据温度来调节冷冻盐水流量,已到达保温效果;当温度或压力达到上线时,连锁全开冷冻盐水阀门。此自控方案无法满足氯化反应的监控要求,安全联锁也不足以到达足够的安全效果。针对以上不足,提出新的自控改造方案:首先,根据氯化反应的工艺监控参数以及反应的危险性,在这里将设置双仪表分别进入DCS和 ESD系统进行必要的调节和安全联锁。其次,对氯化反应釜温度和压力、氯化反应釜搅拌速率、氯化剂进料流量、冷却系统中冷却介质的温度、压力等进行监控。

当反应釜内温度高、压力高及电机故障时,ESD系统联锁控制冷冻盐水阀门全开,切断次氯酸钠进料。在反应进行时监控次氯酸钠的流速,瞬时调节流速;并累积其流量,当达到一定量时,切断进料阀。此外,若氧化剂是氯气等高毒物时,对于阀门的选型建议使用隔膜式阀门,以保证阀门关闭时不泄露。对于一个现代大型生产厂家来说,DCS系统已经存在,只是需要补充一套ESD系统。仪表和阀门的维护也只是在日常工作中增加了一些工作量。相比其安全性,此投资还是比较有价值的。

参考文献

[1] 罗小青.浅谈化工企业危险工艺自动化控制及安全联锁改造[J].化工设计通讯,2010(4):142～143.

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【关键词】多信号模型;测试性分析;故障诊断;分层有向图

Abstract：To complex electronic equipment，testability analysis is advantageous to improve test effect of equipment.During TEAMS testability，multi-signal model is built by a causal relationship of the system using a multilayer direction graph and used to describe TEAMS result of complex electronic equipment in fault spaces.TEAMS testability can build complex electronic equipment’s fault diagnosis model in highly efficient and flexible way，and also can improve electronic system fault isolation rate.In practice，TEAMS can be used to design complex electronic equipment’s testability，analysis fault model influence，diagnose fault and evaluate testability，adapt to the needs of fault diagnosis in complex electronic systems.

Key words：Multi-signal model; system testability; fault diagnosis; multilayer direction graph

1.引言

在大型复杂军用武器装备中，故障诊断的准确性、快速性、可靠性的要求更高，如何通过武器系统测试性分析来准确地判定产品工作状态并隔离其内部故障，使系统的监控、测试与诊断简便而且迅速，是提高武器装备可维修性的重要途径。基于TEAMS（testability engineering and maintenance system---测试性工程和维护系统）的多信号模型测试性分析工具是一种新型的系统测试性表示方法，是在单信号结构模型上叠加相关模型的集合，利用分层有向图表示系统属性（结构、规格等）的相关关系，对故障传播特性建模的模型分析方法，可应用于复杂系统的测试性设计、故障模式影响与危害度分析、TPS开发、故障诊断和测试性评估等。基于多信号模型测试性分析，一方面有助于系统设计人员为系统提供更高故障检测率和故障隔离率的，以及科学合理的测试接口，提高产品自诊断能力和外部诊断能力;另一方面也为自动测试设备（ATE）的设计人员提供综合诊断方案设计的理论基础，方便有效地确定产品状态和隔离故障。

2.测试性分析模型的建立

多信号模型在形式上与系统的原理图近似，其中“信号”等同于传递函数中的独立变量，或者组成系统性能规范的相互区分的属性， TEAMS利用模块化推理的优点和能力，通过参数反馈、方法更新和专家输入等手段，使得系统测试和维护的解决方案逐步完善。TEAMS可用来对大规模相互连接系统进行多信号建模，并得到元件与测试间的依赖关系，简化了装备的复杂性、故障容错率。

2.1 构建系统的结构模型

在电子系统中，所有可能的信号数量是一个可数集，在测试性分析中，“信号”之间力求区分明显和相互独立，确保一个信号存在故障而不影响其他信号。

在TEAMS软件中，系统的结构模型能够从图形用户界面直接构建。TEAMS支持支持SYSTEM、SUBSYSTEM、LRU、SRU、MODULE、SUBMODULE、COMPONENT、FAILURE八个层（如图1所示）。

对于复杂电子系统，可以通过结合实际需求对系统结构组成进行逐级分解的方法来构建系统的结构模型。系统模型的最低一级可以根据需要划分到现场可更换单元（LRU）或者SRU，即为现场可更换的模块/组件/电路板。LRU的确定是根据实际的维修需要而确定的，有时需要把复杂度较大同时在现场难以深入维修的组合甚至机柜作为LRU层，有时又需要把部分分离元器件分别作为LRU处理，尽量把现场维修的时间缩短到最短，更换的电路单元规模降到最小。

例如某导航系统的组成结构可以与TEAMS多信号模型建立如下对应关系：导航系统为系统模块对应system层，下面包含分机柜子系统对应subsystem层，而分机柜子系统下又可能包含分机柜抽屉子系统，其对应模型级别同样为subsystem层，在各种子系统下又包含现场可更换的模块/组件/电路板，其对应层TEAMS多信号模型的LRU层。

图1 多信号模型层次结构

2.2 测试点上信号的添加

通过分析模型系统的系统级功能，并关联到多信号模型中的最低一级模块，建立完整的信号走向图，通过信号集将任何独特的属性都可定义一个相联系的信号。例如，在某导航系统中，信号接收可分为对数接收、线性接收、导航接收等通道，如果系统功能只有一个接收功能的话，其故障诊断策略树必须覆盖对数接收、线性接收、导航接收等通道，需要测试的点较多、测试时间较长，如果将系统功能设为对数接收功能、线性接收功能、导航接收功能，就可以通过对系统功能的检查将原故障诊断策略树分为三棵小树，大大减小了故障诊断策略树的规模，缩短了测试时间。

2.3 模型有效性验证

多信号模型的构建效果可以从以下2个方面来验证。①多信号模型的构建可以由简而繁，逐步完善，即在开始阶段先根据一些常识性的知识和系统结构组成构建系统的初步模型，其后随着对系统认知的深入和应用需求的提出，通过在已有模型上增加定义信号等逐步完善模型;②多信号模型的构建与测试点的设置无关。

2.4 测试性设计指标

应用多信号模型进行测试性分析的内容和流程如图2所示。

图2 电子装备测试性分析流程

首先根据产品的结构和功能设计以及测试方案构建系统的多信号模型，由多信号模型能够完成反馈回路分析，基于多信号模型可以生成故障--测试相关矩阵，进一步完成产品的单故障特性分析、多故障特性分析和测试性参数分析。评价测试方案两个重要的指标是故障检测率（FDR）和故障隔离率（FIR）。

故障检测率（FDR）可表示为：

FDR=ND/N×100%

式中，ND为在规定条件下正确检测出的故障数;N为在规定工作时间内发生的故障总数。

故障隔离率（FIR）可表示为：

FIR=NL/ND×100%

式中，NL为正确隔离到L个单元的故障数。

3.某型导航设备测试性分析的实现

3.1 TEAMS系统测试性指标分析

在进行某型导航测试性指标分析，根据设备各个组成部分的结构特征和功能，建立多信号模型，运用TEAMS系统输入自身的BITE以及系统预留测试点作为系统的测试诊断方案，建立故障-测试矩阵，对电台的故障检测率和故障隔离率进行定义，运行TEAMS系统，得到电台的测试性设计评估结果为：故障覆盖率（Percentage Fault Detection）为88.89%，故障隔离率（Percentage Fault Isolation）为38.50%。

3.2 测试性指标分析的改进

由于故障隔离率较低，结合实际维修情况，需要对测试点添加位置进行取舍，取舍原则是容易完成测试的测试点优先添加，测试过程复杂且用时较长的测试点放在其次，对于无法完成测试的测试点要坚决剔除。在测试性改进过程中，TEAMS软件会针对冗余测试进行提醒，将相关测试点从测试诊断方案中剔除。同时，TEAMS软件也会对故障测试无法覆盖的模块进行提示。通过对设备测试性设计的改进，得出最终的测试方案，TEAMS评估结果如图3所示，可以看到其测试性指标已经得到极大的改观。

从图3可以看出，故障覆盖率为100.00%;故障隔离率为100.00%。

根据TEAMS生成的测试性改进后的指标可以看到：该导航设备如果按照改进后的测试性设计作为测试诊断方案， TEAMS系统最终给出的故障覆盖率可以达到100%，即在该设备的现场故障诊断中，通过对改进后测试点的测试，可以对设备的各个组成部分和所有的测试点进行测试性分析。而设备的故障隔离率也达到了100%，说明通过TEAMS系统可以进行故障准确诊断和定位。

4.结论

电子系统的多信号模型的建立和测试性的分析评估是故障诊断工作的基础，其目标是实现电子系统的最优故障测试诊断工作。作为测试技术的核心，故障诊断策略是指故障检测和隔离时的测试顺序。基于多信号模型的诊断策略的设计是在被测对象多信号模型基础上，根据相应的测试优选算法，以测试选出的先后顺序制定诊断测试策略。在测试性设计改进结束后，TEAMS软件可根据维修需要和测试诊断知识生成不同等级、不同诊断要素所需的测试诊断数据和诊断内容，根据人工智能算法自动生成最优化的诊断策略二叉树，通过对该诊断二叉树的查询和遍历，维修人员可以很方便地判断并隔离出故障。

总之，采用多信号模型描述复杂电子装备的因果依赖关系，在故障空间使用TEAMS进行建模，可高效灵活地构建复杂电子装备的故障诊断模型，提高电子系统的故障隔离率。该方法诊断速度快，能适应复杂电子系统的故障诊断。

参考文献

[1]冯广斌，连光耀，黄考利.一种基于多信号模型的测试性分析系统[J].计算机测量与控制，2011，19（9）：2104-2104.

[2]张巧炫.龙兵.杨兴霁.基于多信号模型的可测性指标体系研究[J].电子测量技术，2011，34（10）：19-22.

[3]石君友，张鑫，邹天刚.多信号建模与诊断策略设计技术应用[J].系统工程与电子技术，2011，33（4）：811-815.

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【关键词】教育信息化；个性化学习；电子学习；软件平台

【中图分类号】G40-057 【文献标识码】A 【论文编号】1009―8097 (2008) 10―0093―04

引言

教与学是一对不可分割的共同体，大多数学生不可能摒弃基于课堂的集体学习，但这种学习方式受到诸多条件的限制。一方面，由于时空的局限性和师资的有限性，学生很难根据自己的基础和能力进行创造性学习；另一方面，教师在教学中精力有限，不能按照学生的学习基础和学习能力来为他们差异性的安排课程。那么，如何让在学习基础和学习能力上存在差异的学生有效率地进行自主学习；如何让教师个性化地了解学生从而针对学生的不同特点来重新组织与调整教学；如何根据学生自身的认知特点及学习兴趣个性化的安排相应水平的学习资源，以上问题都已成为教育技术领域的重要课题[1]。

许多教学科研机构已经认识到个性化学习的重要性[2,3]，尤其是在英国，2007年1月4日，由英国政府委托的“2020年教与学评议”专家组了题为《2020愿景：2020年教与学评议组的报告》，描述了在2020年实现个性学习的教育愿景[4]，提出了个性化学习中亟待解决的问题。就当前已有技术解决方案来看，基本上离教学理论所诉求的“因材施教”存在着相当的距离，并没有实质性地利用计算机与互联网的特性进行教育资源与服务的重新整合、互动以及对个性知识需求的重构与再构[5]；依然没有办法长期跟踪、分析、评价并反馈个体学生的学习状况；依然没有办法为教师、家长和学生提供相对合理的需求分析与指导方针，依然没有办法根据需求给出相应的个性化学习解决方案[6]。因此，本文将教师作为个性化学习平台中一个重要角色，并充分利用计算机技术的辅助功能，使二者结合为学生提供个性化学习服务，为教师和家长指导学生进行复习提供依据，基于此，研究与开发了一个师生共建的个性化学习服务平台ISI（Individualized System of Instruction），并进行了商业化推广，命名为文曲星家教新干线[7]。

一 平台描述

ISI学习服务平台是一个基于测试、诊断、评价与反馈的、运行于互联网、移动通信网间的个性化学习平台，它通过对学习资源信息和学生行为信息进行收集、统计与分析，最终为教师设计个性化教学方案提供帮助，为学生提供精确、省时、高效的个性化课后复习方案。下面将此平台从功能结构、软件结构和物理结构三个方面进行描述。

1 功能结构

ISI平台的整体功能模型如图1所示，此平台将用户分为管理员、学生、教师三种角色，而家长一般只是通过邮件的形式获得测控分析的结果。管理员的职责是实现平台的一般性日常管理，如教师管理、学生管理、资源管理等。

学生通过知识梳理功能复习章节的疑难知识点，通过同步测控来诊断学习能力和知识薄弱环节，通过智能训练来弥补知识薄弱环节，实现因材施教、个性化学习。通过测控分析为学生提供一个自我诊断报告，为自己的进一步复习提供依据。

教师通过测控分析功能来了解班级学生的整体学习状况（包括：整体水平、成绩起伏、共同错题等），以及每个学生的具体学习情况（包括：学习能力、知识薄弱环节、遗忘规律等），从而修改自己的教学策略，为需要帮助的学生提供个性化诊断报告。再通过通过试卷搜索和智能组卷功能来干预学生的复习路径，提供更个性化的学习方案，从而构建了一个教师参与的个性化学习平台。

2 软件结构

ISI个性化学习服务平台的核心结构（如图2所示）主要由学习资源库、学生模型、教师模型、测试模块和教学控制模块、学生行为监控模块构成。学习交互处理\测试交互处理和人机界面是辅助结构，它们负责将教学内容和试题呈现给学生，并负责对学生的交互行为进行反应。下面主要介绍核心部件。

学习资源库由教学内容、测试题和知识关系库三部分组成，其中知识关系将教学内容和测试题关联起来，作为学习过程和测试过程的纽带。

学生模型是对学生能力和学习情况的建模，包括学生档案、学生的认知能力（包括知识、理解、应用、分析、综合、评价六个层次）、学习历史（包括学习方式、学习速度等）、练习历史（包括练习题号、分数、时间等）及每个题目的详细记录。学生档案信息是由学生自己输入的，它作为学生认知能力的起点，以后通过学习来逐渐修改学生的认知能力。学习历史是指在学生学习完后，系统自动的将其学习内容记录到学习历史库中，来检测学生是否学过某个知识的必备知识。当学生学习完某一章节后，系统自动为学生抽取试题进行测试，根据测试情况来修改学生的认知能力，同时将测试结果存储到测试历史库中。

教师模型是对学生能力的评估和教学策略的推荐，包含学生行为评定、学生能力测定、试题评定、教学策略选择等模块。学生行为评定模块根据专家知识库中的测试题目信息及学生的回答情况，给出分析结果及相应认知能力层次的分数比重，为制定相应的教学策略提供依据。学习能力测定模块主要负责评价学生的学习能力，通过评价取得反馈信息以修正、完善教学计划，为教师模型制定正确的教学策略提供条件，保证教学的顺利完成。试题评定模块主要是对试卷的要求进行综合评价，包括测试题目是否符合教学大纲的要求，试题分数的比例是否符合难度比例、认知层次比例和各章节的分配比例。教学策略选择模块负责依据测评结果选择学习方案和继续测试方案。

教学控制模块负责分析、解释知识库中的教学规则，选择相应的教学内容和教学策略，建立和修改学生模型的某些信息，控制教学的进行。在本框架中，教学策略分为三个层次：系统级和对象级、专家级。系统级策略是由经验丰富的教学专家提供，是不同科目之间的一般性教学规则，它们在系统开发时已经加入到系统中。对象级策略由系统根据学生模型自动生成，是形成个性化教学的依据。专家级策略主要是由系统中的教师进行策略设计，形成学习和测试方案，它的级别最高，是保证教学方案更有效的方法。

测试模块主要负责智能组卷和判卷。它根据学生的当前认知能力和学生的学习历史随机生成试卷，要求题目保持合适的认知能力和难度。然后学生对试题进行解答，由测试模块进行判卷，同时把测试过的试题和测试结果存入测试历史数据库中。

学习行为监控负责学习过程中交互行为的捕捉，完成对学生行为的跟踪，跟踪内容将包括学习的知识点，起始时间，持续时间，浏览次数，测试的题目，知识点，起始时间，持续时间，修改次数等。它们将作为学习能力、学习效果测评的依据。

3 物理结构

物理结构则从网络分布上描述了ISI个性化学习服务平台（如图3），形成了客户\服务器式的体系结构，主要包括用户认证管理服务器系统、学习资源管理服务器系统、自适应学习管理服务器系统、教学辅导与管理服务器系统、学习行为数据分析管理系统和阀值信息管理服务器系统六大服务器和客户端：平台应用终端系统。

（1） 用户认证管理服务器系统，主要包括连接、分配、验证、计费等部分，负责通过网络对用户进身份识别、权限识别、并根据用户终端类型和分布式服务器的状况合理安排由哪一站点对用户提供服务，同时验证用户的收费情况，管理用户的权限有效期等。

（2） 学习资源管理服务器系统，主要包括学习资源元数据管理程序、学习资源元数据库、学习资源元数据挖掘程序、学习资源数据库和学习测评资源数据库。系统管理者利用两个程序实现对学习资源管理服务器内三套数据库的建设与管理。

（3） 自适应学习管理服务器系统，主要包括用户信息收集程序，学生学习历史库，学习评价管理程序，学生认知信息库，学生测试历史信息库，个性学习资源提取程序，个性学习资源数据库。负责进行学生信息的收集、整理、智能评价、反馈以及根据学生行为及评价信息智能安排与学生能力及状态相适应的学习资源。

（4） 教学辅导与管理服务器系统，主要包括问题信息管理程序，学习资源检索程序，学生状态分析及定位程序，学习评价信息查询管理程序，学习资源布置程序，教学诊断库，教学策略库。它主要负责帮助教师及时了解学生的学习进度与程度，查询教学参考内容，及时给学生以决策评价。

（5） 学习行为数据分析管理系统，包括学习者数据分析管理程序，学习者模型建模程序（通过学生对反馈的评价建模），它主要负责分析学习资源与学生行为之间的关系，分析教师行为与学生行为之间的关系，分析教师行为与学生结果之间的关系，是一个对学生与教师建模的工作，是把心理学观点引入系统的关键部分。

（6） 阀值信息管理服务器系统，主要包括阀值信息管理程序与阀值信息程序，负责把学生的测评报告反馈给学生本人、其指导教师或者家长，从而对学生起到及时督促、鼓励、矫正的作用。

（7） 平台应用终端系统，平台应用终端分为四种类型，分别安装至各学生、教师、机构用户以及系统管理者的计算机上，供他们操纵所需内容，如个人基本资料、教学或学习资料、测评报告、组卷等。

二 分析与讨论

鉴于教学中日益增加的个性化需求，ISI个性化学习服务平台利用网络把学生、教师以及管理者联系起来，通过对学生数据的收集、统计与分析，提供一套测试、诊断、分析、评价相结合的学生行为评定机制，使得教师和学生可以在ISI个性化学习服务平台上进行有针对性的高效交流与互动，能快速、简单、精确、高效地满足对教与学的个性化需求，从而克服教与学的盲目性，合理地调配时间。这种交流与互动不仅有助于基于网络的教与学，而且也有助于面对面的教与学。

针对现有的教育服务机制只能提供粗放型教育资源的缺点，ISI个性化学习服务平台通过定义学习资源元数据对学习资源进行描述，使学习资源属性能够被唯一确定并且单位最小化，从而有利于对知识体系进行快速有效地组合、重组与管理，为个性化教学提供资源基础。通过对学生个人学习行为的跟踪和教师富有针对性的干预，ISI提供了一套学生状态定位系统，通过把学生信息与学习资源进行关联，建立学生的学习能力属性，使得每一个学生学习状态模型能够被快速建立、定位、分析、统计与比较，从而为个性化复习方案提供技术基础。

ISI个性化学习服务平台也提供一套新型的互动教育模式，便得教与学的互动不再只基于过去传统模式中“一问一答”的状况，教师不仅可以随时掌握学生的学习状态，而且可以随时给出指导意见并可干预学生的学习路径，帮助学生制定更准确的个性化学习方案。ISI也是一个学习内容测评分析平台，通过对学习测评内容的信度、效度、难度、区分度以及相关性等数据的评价，教师可以为学生个体或班级提供有针对性的个性指导与计划调整，使学生和家长能精确、快速地把握学生学习动态，起到良好的教育配合作用。ISI个性化学习服务平台具有内容无关性与平台无关性，学习内容可以在PC机、手持式设备（手机、PDA、学习机）等多种交互设备上呈现，学生可以依据自身需要选择交互设备和信息呈现方式，从而实现设备层的个性化。

在此平台开发和商业化过程中，邀请了北京师范大学亚太实验学校等多所中学对平台的个性化学习能力进行了实验研究，在学习效率、成绩提高程度、学生对平台的评价等多方面进行了问卷调查和系统自动跟踪，通过统计分析，得出如下结论：此平台通过记录分析学生易出错知识点的相关试题，并依据它们进行个性化复习与测验使得学生学习具有针对性，从而使学习效率平均提高了31%，学习成绩每科平均提高5-10分；同时，95.3%的受访学生认为此平台能有效控制自己的复习进度，符合他们的个人学习能力水平。

三 结论

ISI个性化学习服务平台是一项提高教师教学效率与学生学习效率的一个双向互动的教学服务平台，教师可以依据学生的学习情况以及自己的判断修改平台提供给学生的个性化学习方案，使得教学策略更具有效性和实用性。实践表明，师生共建个性化学习平台对学生和教师都有很大的帮助。

参考文献

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[2]沈孝山.自适应学习平台的设计与开发[DB/OL].省略/grid20/detail.aspx?QueryID=2&CurRec=1, 2006-09-11/2008-07-16.>

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【关键词】云资源池 VMware 无 入侵检测系统 入侵防护系统

doi：10.3969/j.issn.1006-1010.2016.20.018 中图分类号：TP391 文献标志码：A 文章编号：1006-1010（2016）20-0092-05

1 引言

随着云计算及虚拟化技术快速演进，大量的数据中心服务器工作负荷将实现虚拟化。通常的部署方式是在单一物理系统中运行多个虚拟机，从而使资源得到更高效的利用，这样就可以大幅削减设备的资本支出、降低与电力和冷却相关的能源成本以及节省物理空间。根据Gartner统计报告，到2016年为止80%的服务器将采用虚拟化部署。

虚拟环境下的服务器和虚拟桌面仍然会碰到与传统物理计算机相同的安全性问题，如病毒、蠕虫、木马程序和恶意软件的入侵。并且虚拟环境更加复杂，安全防护需要考虑虚拟机的密度、虚拟机的启动间隙防护、虚拟机之间的攻击、虚拟机的管理复杂性等。由于大量使用了虚拟化技术，使得过去常规的安全手段已经无法有效解决日益突出的安全问题，所以在虚拟环境下的服务器需要考虑如何有效地进行安全防范。

2 传统安全防护存在的问题

传统的针对病毒防护解决方案都是通过安装程序（Agent）到虚拟主机的操作系统中，在服务器虚拟化后，要实现针对病毒的实时防护，同样需要将防病毒客户端即程序安装在各个虚拟机中，但是服务器虚拟化的目的是整合资源，最大化地发挥服务器资源的利用率，而传统的防病毒技术需要在每个虚拟主机中安装程序，如1台服务器虚拟5台主机，传统方法需要安装5套，这样在扫描时就需要消耗虚拟主机的计算资源，并且在病毒库更新时带来更多的网络资源消耗。传统的病毒防护解决方案如图1所示：

当这些系统被迁移到虚拟环境时，众多虚拟机同时更新病毒特征库或进行按需全盘扫描可能使内存、存储和CPU（Central Processing Unit，中央处理器）使用率出现尖峰，导致这些虚拟机在这段时间内都无法正常提供服务，这种情况通常称为杀毒风暴。同时，由于杀毒风暴的存在，虚拟机的密度也不能太高，比如可以承载50台虚拟机的服务器资源池只能建立30台虚拟机。目前最常见的做法是使按需扫描调度随机化，但这种做法也不理想。

3 VMware平台安全架构介绍

VMware是一款众所周知的虚拟化软件，该软件通过虚拟化服务器底层硬件以提供用户可在服务器上同时运行不同的操作系统环境。目前虚拟化软件以VMware为主，包括虚拟化软件思杰的Citrix、华为的Fusion、微软的Hyper-V、开源KVM（Kernel-based Virtual Machine，内核级虚拟化技术）等。

VMware在平台的安全中，对外开放各种接口方式来实现第三方的安全控制。用户的VMware ESXi主机需要统一接受一个vCenter中心管理，并通过vCenter中心对每台主机分别自动部署vShield Endpoint和安全虚拟机，这些安全虚拟机将在每个物理主机上自动部署。在添加一台物理主机后，当新加VMware ESXi物理主机接受vCenter管理平台管理时，将自动生成部署安全虚拟机和vShield Endpoint。目前采用VMsafe API（Application Programming Interface，应用程序编程接口）和vShield Endpoint的接口，通过在ESXi上部署安全虚拟应用层来实现对虚拟机的安全防护；利用vShield Endpoint实现防病毒及防恶意软件，利用VMsafe API实现网络IDS（Intrusion Detection System，入侵检测系统）/IPS（Intrusion Prevention System，入侵防护系统）。VMware平台安全架构如图2所示：

4 云资源池下的防护安全方案

通过上述分析可以看出，在云资源时代，目前以VMware为主的虚拟环境中，安全防护面临的是从病毒防护、访问控制到入侵检测/防护的一系列问题，因此本文设计了一套完整的安全防护策略，如图3所示：

4.1 无病毒防护设计

在虚拟化环境中，有的防病毒软件存在严重的资源消耗问题，影响服务器的运行。目前可以采用无的方式来解决服务器资源问题，通过VMware的虚拟化层提供的API接口实现。无技术是指在每台VMware ESXi物理服务器上部署一台安全虚拟机，以一台安全虚拟机方式运行而不需要在其它各个业务虚拟机安装任何程序，通过该虚拟机来保护所有在VMware ESXi物理服务器上的虚拟主机。同时，当业务虚拟机任意启用运行或者物理服务器切换到时，都不出现防护空档，这一切是传统解决方案无法完成的。

VMware虚拟系统通过开放VMsafe API和vShield Endpoint的接口，在虚拟化层VMware ESXi上部署安全虚拟机，实现虚拟系统和虚拟主机之间的安全防护，这样避免了在虚拟主机的操作系统中安装程序，以无方式实现了实时的恶意软件的防护。防毒引擎扫描时不需要消耗网络和处理器的资源，在最大化利用服务器资源的同时提供全面恶意软件的实时防护。

4.2 无防火墙的设计

传统的防火墙技术通常以硬件形式存在，用于访问控制和安全区域间的划分。计算资源虚拟化后导致边界模糊，很多的信息交换在虚拟系统内部就实现了，而传统防火墙在物理网络层提供访问控制，如何在虚拟系统内部实现访问控制和病毒传播抑制是虚拟系统面临的最基本安全问题。

无的防火墙提供全面基于状态检测细粒度的访问控制功能，可以实现针对虚拟交换机基于网口的访问控制和虚拟系统之间的区域逻辑隔离；同时，支持各种泛洪攻击的识别和拦截。通过与底层的紧密集合，以达到对上层虚拟机无的防护。

4.3 无入侵检测/防护的设计

传统环境下的网络安全拓扑图在网络出口处部署网关防护设备，如防火墙、防毒墙等各类安全设备，用来隔离网络之间的攻击和病毒扩散问题，部署IDS监控对服务器的非法访问行为，在服务器上部署防病毒软件，保护核心服务器的安全运行。而在虚拟化环境下，一台物理服务器平台上将运行数个甚至数十个业务虚拟机，这些传统的安全防护措施将不再有效。因此，针对虚拟化环境应该部署针对虚拟化环境的无解决方案。

在主机及网络层面同时进行入侵检测和防护，这在安全基础设施建设是非常必要的，然而在云计算和虚拟化的环境中，由于传统的入侵检测工具需要在每台虚拟机中安装程序，当运行在虚拟化的网络或系统中时，会出现和有防病毒软件类似的问题。此外，在虚拟环境中，虚拟交换机不支持建立镜像端口、禁止将数据流拷贝至IDS传感器。面对虚拟网络内部流量时，部署在传统物理网区域中的IPS系统无法很好地集成到虚拟环境中，这样会面对多种的技术问题，导致网络入侵检测很难实现。因此，与有运行恶意软件一样，基于主机的IDS系统会消耗共享的资源，导致运行资源风暴、密度不够等问题。

无入侵检测/防护在VMware的VMsafe接口可以允许虚拟交换机或端口组以混合模式运行时，虚拟的IDS传感器可以检测到同一虚拟段上的网络流量。无IDS/IPS除了提供传统IDS/IPS系统功能外，还提供虚拟环境中基于政策的监控和分析工具，确保虚拟网络的安全性，如网络行为的分析及精确的流量监控、分析、访问控制等。通过无方式可以让其在虚拟系统中占用更少的资源，避免过度消耗宿主机的硬件能力。

4.4 方案优点及问题

方案优点具体如下：

（1）简化部署。采用无模式，管理员无需在模板机部署和更新程序，减少虚拟机的体积和管理工作量。

（2）避免病毒扫描风暴。在无模式下，运行于同一物理服务器上的多台虚拟机的扫描工作统一进行调度，资源占用得到有效控制，避免了病毒扫描风暴的发生。

（3）减少资源占用。在无模式下，不占用主机的CPU、内存和磁盘资源。

（4）随时保持最新。采用无模式，只要保证安全虚拟机随时在线、及时更新，每台虚拟机就不用更新病毒库。

（5）更高的密度、更低的成本。由于无模式可以节省资源占用，消除病毒扫描风暴，因此可以提高部署密度和节省硬件采购成本。

当然，无安全防护方案也存在一些问题。目前该方案主要是针对采用VMware虚拟化软件部署的云环境，因为VMware提供了相应的程序接口。同时，随着VMware新版本的推出，相应的程序接口也在不断地调整，无安全防护方案在各种VMware版本下开发设计也不同。此外，如果云环境采用其它虚拟化软件部署，安全接口的标准化程度不如VMware，则设计架构需要调整，且实现难度较大。

5 性能测试对比分析

性能测试主要包括验证与传统方式下安全防护在性能和资源占用方面的对比，具体如下：

（1）CPU资源占用测试：说明此次测试CPU的性能消耗对比传统扫描方式的测试结果。

（2）内存资源占用功能测试：说明此次测试内存的性能消耗对比传统扫描方式的测试结果。

（3）磁盘I/O占用测试：说明此次测试磁盘I/O的性能消耗对比传统扫描方式的测试结果。

（4）网络占用测试：说明此次测试网络消耗对比传统扫描方式的测试结果。

本次测试开启了10个Windows 7环境虚拟机，测试结果如表1和表2所示：

本次测试开启了虚拟化安全所必需的虚拟机包括vShield、vCenter和厂家自己配置的负载安全的虚拟机，以及进行性能测试的10个Windows 7环境虚拟机，可以看到，对比CPU使用情况、内存消耗、磁盘读取速度和扫描速度，无方案与传统有防病毒方案的性能开销差距越突出。而在用户的实际工作和生产环境中，单个主机上能够运行到50至100个虚拟机环境，这种环境下无方式在资源和防护方面的优势更加明显。也就是说，单个主机上运行的虚拟机越多，就越能体现无方式的优势。而有方式进行扫描和更新时，虚拟机越多，主机资源负担就会越重，在这种环境中会因为安全产品的运行而造成资源的浪费。

6 结束语

本文分析了传统安全防护方案存在的问题，包括安全防护软件的管理问题及性能问题，研究了云资源下的防护系统，给出了无病毒防护设计、无防火墙的设计、无入侵检测/防护的设计等关键技术，并分析了无技术优点及问题。在实际性能测试中，对比传统防病毒软件和虚拟化安全无解决方案，当同时进行安全防护时，本文中的无方案的性能表现明显优于传统防护方案。

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[10] 王景学. 云计算虚拟机防护系统设计与实现[D]. 西安： 西安电子科技大学， 2014.

篇7

关键词：AEBS；移动目标；侧面牵引

1.前言

随着中国汽车工业的飞速发展和汽车保有量的大幅提高，我国每年由于交通事故造成的人员伤亡和财产损失在大幅增加。因此，汽车安全性能越来越受到广大消费者的关注，更多的世界最新安全技术研究成果被引入中国，提前紧急制动系统（Advanced Emergency Bmking svstem，简称AEBS）就是受到广泛认可的一种主动安全技术。

AEBS依靠雷达、摄像头、GPS等各类传感器系统来监测前方车辆，实时获取本车与前方车辆之间的相对速度、距离等参数，并计算即将发生的情况。在危险情况下，AEBS可以自动采取适当策略对车辆进行预警或制动动作，以避免碰撞或减轻其影响。自2013年开始，这种系统已成为欧盟新设计车辆的标准，法规号为ECE R131。

2.ECE R131试验方法

根据ECE R131各条款解读可知，该法规的适用范围是装备AEBS系统的M2、N2、M3，N3类车型，同时也建议推广至其他车型。法规对AEBS的复合电子控制系统安全性要求和AEBS性能要求两方面都有明确规定。在实际检测过程中，对前者的检测主要采取文件审查的方式进行，由制造商向检测机构提供相应的技术文件予以阐明检测样车所装配的AEBS的各项技术参数和安全概念。对后者的检测则采取道路试验的方式进行，这是该法规检测中的关键部分。

关于AEBS性能要求，主要是检测试验样车对静态目标、动态目标和虚假目标的识别能力和预警制动能力，测试场景如表1所示。

ECE R131规定，AEBS工作时分为碰撞预警阶段和紧急制动阶段，两种阶段的预警时间、预警方式以及车速降低量等要满足表2、表3中的限值要求。法规还指出，用于测试AEBS的目标车必须是批量生产的M1类轿车或者类似结构的具有车辆特征的柔性目标。

3.移动目标车设计方案

根据法规认证的行业经验可知，在评估ECER131法规检测能力时，一款满足各种技术指标的移动目标车是该法规检测可操作性的重要环节。在对法规条文进行专业研读的基础上，通过对法规认证行业的市场调查发现，目前存在两种移动目标车的技术方案：一种是可遥控无人驾驶移动目标车，另外一种是用一辆汽车在其后方牵引一辆移动目标车行驶。

第一种方案体积小、机动性好，安全性较高，但结构复杂且成本超高，第二种方案成本稍低，但却存在如下缺陷：为了防止试验车辆与前方牵引汽车发生碰撞，中间需要长度超过30m长的牵引装置，整体结构庞大，安装连接不便；行驶稳定性差，只能以较低车速行驶；转弯不便，对试验场地要求苛刻，另外当试验车驾驶员操作不当时，试验车车轮易与牵引装置发生剐蹭或碾压造成翻车危险。

针对上述技术方案存在的问题，设计了一种利用侧面拖车模拟目标车的测试方案：首先，移动目标车可以摆放在测试通道上作为静态测试目标来使用；其次，移动目标车可以通过常用货车横向牵引行驶，移动目标车与牵引汽车之间通过牵引杆连接，利用电磁吸合装置可以控制牵引杆与移动目标车之间的吸合或断开。当试验车辆与移动目标车碰撞时，牵引杆能自动脱落，移动目标车与牵引汽车分离之后可与试验车辆一起向前行驶。

初步设想，期望该方案能够避免试验失败时可能产生的安全问题，同时要有安装方便、使用灵活和成本低廉的优势。

4.移动目标车的试验验证

根据法规的检测场景，同时考虑到新设计方案可能存在的风险，验证方案采取先易后难风险递增的方式进行，首先进行静态目标场景测试，然后进行动态目标场景的AEBS成功测试，最后进行动态目标场景的AEBS失败测试，测试结果如下：

4.1静态目标试验验证

如图1所示，把目标车摆放在测试通道上，试验车以80km/h的车速匀速接近目标车，利用专业的测试设备实时测量试验车的车速及其与目标车之间的距离，按照公式（1）计算碰撞时g，图2的测试曲线表明AEBS成功识别目标车并进行制动，测试过程未发生碰撞，具体结果见表4。

4.2AEBS测试成功的动态目标试验验证

如图3所示，牵引车辆以12km/h的车速拖拽目标车前行，试验车以80km/h的车速匀速接近目标车。图4的测试曲线表明AEBS成功识别目标车并进行制动，测试过程未发生碰撞，具体结果见表5。

4.3AEBS测试失败的动态目标试验验证

如图5所示，牵引车辆以12km/h的车速拖拽目标车前行，试验车以80km/h的车速匀速接近目标车。在测试过程中，试验车辆与移动目标车发生碰撞而导致AEBS测试失败，碰撞之前的瞬间牵引杆自动脱落，因此牵引车辆未受影响。目标车受撞击而向前驶去，由于目标车受碰撞的部位采用柔性设计，试验车辆也未受损伤。测试曲线见图6，具体结果见表6。

通过大量的测试数据，得出以下几点：

首先，本文所设计的移动目标车能够被试验样车正常识别，因此满足ECE R131条款6.3.1中关于AEBS特征探测的要求。

其次，该测试方案对牵引车辆、试验车辆均不会产生不利影响或损伤，即使AEBS测试失败，也不会产生安全问题。

最后，该测试方案结构简单可靠，可以反复利用，能够显著提高工作效率和经济效益。

综上所述，本文所设计的移动目标车满足各项技术指标，达到预期的设计目的。

篇8

【关键词】光电探头；循迹方法

1.问题的提出

在许多的场地机器人比赛的项目中，机器人循迹运行是非常为普遍的一个项目。为了循迹准确和防止机器人小车冲出线路需要做许多黑白检测电路来进行循迹，按照目前的文章和实物可以见到的循迹多为多红外光电对管电路（以下简称探头）进行循迹，有如下几种组合形式（投影示意图），如图1所示：

可能还有更多种探测形式，但思路多是以更多的探头来进行更多点的检测线路已达到更精确的循迹控制，已见到的有5～13个探头阵列，在小车机器人的前后各安放一列，再加上防冲出探测头已超过10个循迹探头，使得MPU的I/O口用量增加，程序编制和控制策略更加复杂。

如何采用最少的探头同样达到较佳的探测和循迹是本文讨论的主要问题。

2.方案设计

为了讨论解决上述提出的问题，我们采用了以下几种方案进行设计和制作。

2.1 方案设计

按照循迹的基本原理，我们提出三种可能情况以便设计方案：黑白（白黑）探测、双边界探测、单边界探测等三个基本讨论点。

2.2 黑白探测

本文采用了以下方案循迹：①双探头跨在寻线两端（2枚探头）、②多探头两边在线外，中间的在线内（一行4枚探头）、③前三角（3枚探头和4枚探头，本文为后者）、④菱形（4枚探头）。

2.3 双边界探测

这种探测也是较为经典的设计依据，本文采用了⑤左右双探头（4枚探头）、⑥前后左右双探头（8枚探头），两个方案。如果有多余探头空置不用。

2.4 单边界探测

仅考虑黑白（白黑）边界为依据进行循迹，本文采用了⑦单探头、⑧前双探头、⑨前后双探头（4枚探头），三个方案。

2.5 机器小车介绍

小车采用前后左2电机和右2电机分别独立控制，旋转中心就是小车的中心如图2所示。

为了讨论方便，我们在小车的投影图上设置了A’、A、B、C、D、E、F，5个位置，在这些位置上安放了探头，同时小车在转弯时，我们让其左右两侧的电机组同步反转，使小车可以于原地转圈的方式进行转弯，以便开展讨论。

2.6 场地介绍

本次测试采用全国职业院校2010机器人竞赛——机器人设计与制作测试比赛场地。本次比赛场地采用黑场地之间铺有30mm宽的白线，场地投影见图3（图中单位为mm）：

3.方案的实践

本文的重点是采用最少的探头达到较佳的循迹效果，所以我们先对方案进行筛选。

限于篇幅，筛选和讨论过程省略，本次实践测试采用了①③⑤⑦⑧等5个方案进行实践探讨，而在实践过程中，我们发现方案③⑦⑧效果较好，因此本文仅对方案③⑦⑧进行讨论。

在测试和讨论过程，探头的灵敏度调节只保证能区分黑与白的灵敏度（忽略探头反馈线路信号是连续变化的这一特点），只有0、1数字量的信号、探头探测距离固定为10～15mm之间，一律采用自制的RPR220反射型红外发射接收对管电路。

在这些方案中，方案③为前三角形探头接法，分别在A、A’、B、D四点上接入探头；方案⑦为单探头接法，仅仅在A’单点上接入一个探头；方案⑧为双探头，在A’（或A）点上接入两个对称探头；这样共有4种实践接法。

在这些接法中，有几个参数是可变的，调整距离将影响探测结果。图4中，L1表示B、D点两枚探头之间的距离（即循迹线的宽度），图4中L2表示两枚探头之间的距离，（分别在循迹线和场地之间的宽度），L3表述前探头与后边的探头之间的距离。下图4描述的就是这三种探头接法与小车中心关系的示意图。

3.1 对于方案③讨论

方案③循迹原理：A’的探头在循线中，B、D探头在循线外，A一定在循线中，小车加速前进，当A’在循线外，减速前行，当B或D探头在循线内，则向右或向左拐弯（原地转向），直到A进入循线后慢速前进并继续转弯，而当A’进入循线后，加速前进。

方案③有4个探头，互相之间的距离对循迹影响比较大。其影响主要表现在A’与C的距离问题上，A’与C过近则减速距离太短，容易冲出循线，过长则会使转弯探测半径增大，转弯时间增加，进而影响速度。本次实际设计中L3≈80mm，L3’≈30mm，L1≈70mm。

3.2 对于方案⑦讨论

方案⑦循迹原理：A’永远反黑白运动。小车前进一小步，如果探头由黑变到白，则小车向黑色区域转弯，然后前进一小步；如果探头由白变到黑，则小车向白色区域转弯，继续前进一小步；如果连续黑或白，则小车连续转弯一小步，直到发生黑白转变，小车的步距是小车前进的关键。同时，小车的路线必定不是直线，而是之字形的路线，运动过程中小车整体车身晃动比较严重。实际测试L3为70mm。

方案⑦最为简单，只有1个探头，L3的距离在50～80mm之间都非常准确，小于50mm也能正常转弯，而40mm就以下会出现循线脱离现象，测试中最短距离为30mm。实际设计L3调整到70mm。

3.3 对于方案⑧讨论

方案⑧循迹原理：两个探头分别跨在循线和场地边界，当其中的一个探头发生变化（如由白到黑），则可采用两种措施：a.立即减速，并且原地转弯，直到回到探头原来的跟踪颜色；b.一边的轮子减速，另一边的轮子加速，直到回到探头原来的跟踪颜色。

方案⑧有两个参数，两探头间距L2，和探头到中心距L3，测试中L3受整体车长控制，选在80～30mm之间，L2=15mm，L2的距离受器件影响，无法调的再小，如果可以调整，探头贴地也不会有太大影响，而L3的距离影响较大，当小于50mm后，由于加速的影响，小车容易冲出循线而失控。实际设计L3为70mm，并且采用措施a不宜冲出线。

4.结果讨论

按照这3个方案设计，每个方案在相同的轨迹（寻迹线长约为3100毫米）上运行5次，记录运行时间和成功率，如表1所示。

4.1 方案结果讨论

方案③循迹基本可靠，但小车的速度不易控制，稍快一点就会冲出循线继而失控。因此，小车的速度调整的比较慢，用时较长。

方案⑦循迹可靠，极少有冲出循线范围的现象，小车基本为匀速运动。

方案⑧循迹可靠，极少有冲出循线范围的现象，在直线段有明显的加速运动，在偏离循线时有明显减速转弯运动。

4.2 影响因素讨论

总体影响为小车的运动中心与车体重心不重合，带来的循迹误差在方案③⑦⑧中的影响是不一样的，方案⑦和⑧都具有影响最小的结果。

线迹接头处形状影响是转弯方向的重要因素，参考图5。

当小车转弯，探头重新测到线迹时，接头的形状会对转弯判断发生失误。

4.3 结论

篇9

有效而又有成本效率地进行市场细分,这是企业进行邮件营销时一直苦苦追求而又难以实现的目标。在最近的一次假日营销中,一家零售商下决心通过邮件渠道,将自己的客户基础进行细分,更有针对性地发送邮件,从而实现盈利最大化。

为此,这家零售商和广告公司奥美(Oglivy)合作,希望奥美帮他们克服许多企业同样面临的两个最大障碍:在进行客户锁定和客户细分时,如何处理获得的相关数据,以及如何在提升绩效的同时保持合理的成本。

■ 数据困境

像大多数企业一样,这家零售商竭尽全力去了解自己的客户,搜集交易数据以及线上点击和浏览习惯等。但这样搜集到的数据并不完善,只能作为一些分析模型的基本数据。

这家零售商希望奥美能够设计一套客户数据分析方案,从而更好地界定假日里的客户细分行为。经过一番数据分析研究,针对这家零售商和邮件营销团队的战略目标,双方最终制订了一套方案。

这家零售商进行了一次集群分析(Cluster Analysis),审视自己在过去两年里节假日里的交易情况。之后由奥美分析师在此基础上创建客户集群,基于节假日里消费者最倾向选购的产品目录,将购物行为相似的客户归为一个群体。

但这样的集群分析仍不够完善,因为节假日期间的购买模式是会改变的。因此,奥美和这家零售商合作测定客户的终生价值度及细分群体行为数据,以便进一步锁定传播策略。

新模型测试是很有必要的。首先,由于赠品等不同因素的影响,假日消费模式与一年里其他时候的消费模式有所不同。其次,这家零售商已经准备了其他一些测试方法,然而他们希望在采用其他模式混搭测试之前,先通过集群分析模型测试结果。

这家零售商应用该模型能够创建制定传播策略时需要用到的清单和数据。然而,要想让传播方式和这家零售商的目标内容很好地结合在一起,还必须在创意上做出一些重大的改变。

■ 创意的挑战

针对节假日消费制定营销策略,这家零售商面临的挑战是在保证成本效益的前提下,想办法创建几百个应用型部件,这些应用型部件能够动态性生成信息,针对个人情况调整信息制作邮件。如此大的应用规模意味着必须采用有别于传统的方法,为此有必要组建一个创意团队。

创意团队经过商议最终形成了共识,在发送出去的邮件顶部,需要手工设计一个图案,这个图案要有独特的创意,有新鲜感,要让接收者信服。此后的工作相对简单一些,因为这些工作对创意的要求不高。这就是创意团队必须解决的问题:其一,如何在不增加创意团队负担的情况下,设计一些实用的产品图案;其二,如何利用原始数据,将之转化为邮件内容。

在浏览了这家零售商的电子商务网站之后,很快就确定了第一个问题的解决方案。这家零售商的网站有一个合作伙伴―Scene7,Scene7为这家零售商的网站设计了许多产品图案。因此可以利用这些图案解决第一个难题。由此,这家零售商便能动态地对产品图案进行处理,同时又不增加创意团队的负担。将产品图案进行统一规划,以便为节假日营销使用。

为了解决第二个问题,奥美和这家零售商的ESP合作伙伴Responsys合作。奥美让Responsys参与到策划中,以确保创意团队能够利用原始数据―实际上是一个Excel电子数据表―将之转化为可以运用到邮件中的信息。

解决了这两个问题,比起以往的邮件营销,这家零售商的邮件宣传效率提高了3倍到5倍。

■ 创新邮件营销方式

此举带来的创新包括以下几个方面:

聚群分析测试结果,有助于下一步“模式混搭”策略的创建,有助于改进邮件营销的相关主题。

简化创意制作流程,能够更好地提取信息,更好地对几个可行性的策划方案做出判断―有助于进行一对一的邮件营销交流。

篇10

关键词： 低速电动汽车； 太阳能电池； MPPT； 电流检测

中图分类号： TN212?34； TP393.04 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）08?0176?04

Design and implementation of solar energy charging device for low?speed electric vehicle

L? Yi1， DENG Chunjian1， 2， ZOU Kun1， 2

（1. Zhongshan Institute， University of Electronic Science and Technology of China， Zhongshan 528402， China；

2. University of Electronic Science and Technology of China， Chengdu 610500， China）

Abstract： In order to add the solar battery charging device in the electric vehicle and realize the maxim power point tracking （MPPT）， a specialized solar battery charging control system was designed and implemented. The application background and design requirement of this industry are introduced briefly. The hardware design scheme of the system is described in detail in the aspects of the system structure， power supply topology， boosted circuit and power detection. The software design thought is introduced in the aspects of high?efficiency data acquisition scheme and MPPT algorithm. The schemes of the efficiency test and MPPT effect test are given. The practical application results show that the design scheme has high tracking efficiency， high cost performance， and stable and reliable long?term operation.

Keywords： low?speed electric vehicle； solar power battery； maximum power point tracking； current detection

0 引 言

低速电动汽车的发展一直备受争议，但是近年来伴随着新能源汽车的发展浪潮，低速电动汽车受到了专家学者、相关企业和各级地方政府的广泛关注[1?2]。2015年众多地方政府出台相关管理政策，允许小型电动车合法上牌。虽然目前国家层面的政策还没有出台，但伴随着技术的不断成熟和市场认可度的提升，终于在2015年低速电动汽车产销量出现了爆发式增长，被称为产品元年。中国工程院院士杨裕生在2015节能与新能源汽车产业发展规划成果展览会上提出我国应该量力而行，制定标准，积极发展低速微型车。

低速电动汽车目前普遍采用72 V或64 V的铅酸蓄电池，如果能为其增加太阳能充电装置，将有效增加其单次充电续航里程，提高产品竞争力[3?4]。本系统以此为切入点，针对72 V车型，设计了满足100～150 W太阳能电池的充电控制装置，同时为了提高太阳能电池的利用率，设计并实现了最大功率点跟踪算法，给出了各硬件模块的设计方案和相关算法的设计思路，最终对设计方案的可行性和运行效果进行了测试。经过长时间的实际应用测试，证明该设计方案合理可行，且具有可靠性高、效率高等优点。

1 系统结构

系统结构如图1所示，主要包括了BOOST升压电路、电压电流检测电路和电源模块三大部分。单片机采用了Cortex?M0内核的STM32F030，片内集成具有DMA功能的12位ADC，工作频率为48 MHz，本系统PWM频率为100 kHz，480个调节等级的PWM分辨率满足应用需求。由于本系统升压系数不高，采用了单级BOOST电路。输出电压电流检测用于计算输出功率，MPPT原理上指的是工作在太阳能电池的最大功率点，电池输出功率乘以BOOST升压电路的效率才是输出功率，但是由于检测电池输出电流需要在高边检测，成本较高，因而本系统中采用了检测输出功率的方案，算法目标是使输出功率最大，和MPPT的设计理念是一致的，简化了设计难度，降低了方案的成本。

2 硬件设计

2.1 电源拓扑结构

在MPPT测试中，控制板输入端接太阳能电池板，输出端用6节串联的铅酸蓄电池模拟实际汽车电池。测试中采用两块控制板在相同的光照条件、相同太阳能电池板和相同蓄电池电压的情况下进行同步测试，其中一块为被测控制板，运行MPPT算法；另一块为辅助测试板。从10%～90%循环修改PWM占空比，占空比在一个循环周期内的最大输出功率点便是MPPT算法的最优目标。通过比较两块控制板的输出功率来测试MPPT算法是否能够在不同光照和温度条件下追踪最大功率点。测试结果显示，本项目所设计的MPPT算法能够在不同光照条件下有效跟踪最大功率点，在光照条件突变情况下，调节速度较快，不会发生由于输入电压过低而导致的单片机重启，满足汽车运动过程中光线变化快的要求。

5 结 语

本文针对72 V供电的低速电动汽车设计了满足100～150 W的太阳能电池充电装置，硬件上设计了高效升压电路和功率检测电路，软件上实现了对太阳能电池最大功率点的实时跟踪和蓄电池充电保护。实际测试效果证明，该设计方案升压效率高，温升较小，并能够在不同光照环境下对太阳能电池的最大功率点进行实时跟踪。

参考文献

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[2] 邓攀登.低速电动汽车驱动电机及其控制系统研究[D].荆州：长江大学，2015.

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[5] 方宇，马旭东.一种新型耦合电感式双Boost光伏微逆变器拓扑分析[J].电力系统自动化，2011（17）：32?37.

[6] 易灵芝，何东，王书颢，等.面向直流楼宇供电技术的新型多输入Buck?Boost变换器[J].电力自动化设备，2014（5）：86?92.

[7] 朱铭炼，李臣松，陈新，等.一种应用于光伏系统MPPT的变步长扰动观察法[J].电力电子技术，2010（1）：20?22.

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