理想的系统（通用12篇）
理想的系统 篇1
摘要：以超声波系统的设计为例, 详细介绍了如何构建“理想的系统”, 并探讨了在这个过程中, 技术厂商、设计人员及合作伙伴所发挥的作用以及通力合作的模式。
关键词：理想的系统,处理器,超声波系统
在电子设计领域, 使用极具竞争力的未来产品系列, 设计“业界一流”的产品极为重要。特别是对医疗设计而言, 使用最高品质的组件以确保医疗产品使用寿命尤为重要, 这是因为医疗产品需要经历长时间的批准和使用。为此, 系统设计人员需要设计“理想的系统”。但这意味着什么呢?
我 (Gene) 的大部分工作都是帮助设计人员为其系统寻找理想的数字信号处理器 (DSP) 。记得几年前曾经跟一位试图降低某款个人医疗设备成本的设计人员交谈过。这是一款用于提醒患者服药的相对简单的产品。其设计使用了一款TI的DSP, 大概是TMS320C5x。他们希望将BOM成本降至25美元以下。在评估了各个选项以及其特定需求后, 我们认为DSP不是最佳解决方案。那时TI的产品组合中已经有了MSP430微控制器 (MCU) 与语音产品线。我们建议取消DSP以及支持其工作所需的全部存储器及模拟组件, 用MSP430及语音合成器件取代, 这使BOM成本远远低于客户的预期。最终, 他们的设计没有使用我们的DSP以及相关必备电路, 转而采用成本大幅降低的MCU[1]。
我讲述这件事是为了指出一个非常重要的概念, 那就是说无论利弊权衡如何, 技术厂商的职责就是确保系统设计人员使用最理想的部件设计系统。具体而言, 就是使用运行在理想嵌入式处理器 (其连接理想的模拟信号链部件) 上的适当软件, 采用理想的电源管理。
从组件角度来看, 这句话说起来容易做起来难。在TI, 我的职责是销售器件。但作为系统专家, 我的职责还有帮助客户为其系统选择最佳组件。这就是说, 我的工作是确保系统设计人员使用我能找到的最理想的器件。我们的产品组合由TI提供的各种丰富的部件组成, 包括模拟、嵌入式处理、ASIC、RF以及电源管理。该全系列产品可帮助我们使用业界一流的组件, 轻松地满足任何特定系统限制的需求。另外还有一项优势就是, 如果不是一个器件 (SoC) , 可通过统一封装 (SiP) 理想地集成系统芯片组, 降低芯片数量。如果产品来自于多家厂商, 或者来自于产品组合不丰富的厂商, 则无法做到这一点。
选择
在任何系统设计中, 都需要做出选择。这些选择始于系统需要提供的各种特性与功能。例如, 在考虑医疗产品时, 实际上考虑的是种类繁多的各种系统。每一款最终设备 (系统) 都具有最终用户需要的不同功能集。表1是广泛医疗市场的概貌, 它分为四大类, 每一类具有相似的高级功能与需求。
很明显, 对特定终端设备而言, 该表没有给出完整的特性集, 但指出了每个类别应该重点关注的内容。例如, 要成功实现可植入性, 超低功耗对系统而言非常重要。然而, 在MRI或者超声波等诊断影像系统中, 性能是主要需求。这些高级特性之下是一系列可区分各类别的特点。特定需求, 一方面涵盖从超低功耗到超高性能的需求;另一方面则涵盖从高可靠性与高准确度, 到相对的低准确度与低可靠性的需求。组件成本一般只占总体系统成本的一小部分。这就是说没有一种解决方案能够满足所有医疗应用需求。在有各种产品解决方案时, 可装配出理想的组件集, 但同时难度也不小。
启动一个将理想组件组合在一起的任务, 其方法是从一系列能够充分满足特定最终产品高级需求的组件开始。一种实施方法就是, 查看厂商网站上的互动系统方框图, 并结合选择表, 检查相关配套产品。但这些只是起点, 还需要为应用提炼出一系列特定的理想组件。此外, 找出理想的部件可能还需要咨询厂商的应用人员或咨询师。用户团队、客户支持热线以及本地应用工程师等更多资源可显著简化该流程。
实例:设计“理想”的超声波系统
超声波系统是嵌入式、模拟以及电源管理组件的完美组合, 实现超越实时影像处理需求与电源限制的最佳实例。设计人员在为超声波系统选择组件时, 包括临床目的、尺寸、功能、电源以及产品上市时间等重要标准, 将影响他们所做出的决定和进行的利弊权衡。例如在高端推车式系统中, 影像质量及性能是压倒一切的, 而在超便携系统中, 功耗、成本以及尺寸则将推进设计工作[2,3,4,5]。
超声波的影像采集始于高电压脉冲器及多路复用器, 采用高频率时间延迟脉冲, 激励多个压电元件的一个变送器。然后变送器发送声波, 可通过目标中不同密度及声阻的各种结构 (例如心脏、肝脏) 来传播。结构边缘阻抗的差别将决定超声波反射/继续传播的强度。变送器可通过TI TX810等收发开关固定为接收模式, 将声能转换为模拟信号。
在变送器设计中, 临床最终用途和外形是需要考虑的重要因素。目前, 系统中元件的数量通常为8~512个, 通道越多, 影像质量越高, 同时功耗也越高。便携式系统通过降低通道密度延长电池使用寿命。变送器的中心频率在1 MHz~15 MHz的范围内, 频率波越高影像分辨率就越高, 而穿透深度则会降低, 因为声波会以大约1 dB/cm/MHz的频率衰减, 因而工作频率越低, 越适宜腹部影像等应用, 例如10 MHz变送器适用于表面区域影像。此外, 临床应用还可影响变送器的形状, 弯曲变送器可在腹部影像等应用中, 获得更高的分辨率以及更宽泛的视图。扇形变送器适用于心脏影像, 而线性变送器则适用于浅深度影像。
紧挨着信号链的是模拟前端 (AFE) , 可改善灵敏度与动态范围, 负责对信号衰减提供时间增益补偿, 提升信噪比 (SNR) , 并将信号转换为数字域。为此, 模拟前端通常高度整合了低噪声放大器、电压控制衰减器、可编程增益放大器、抗假信号滤波器以及模数转换器。例如, TI提供诸如AFE58xx系列引脚对引脚兼容型器件等种类繁多的全集成AFE, 为系统开发人员提供可选的各种特性集, 包括SNR与功耗之间的权衡[6,7,8,9]。
一旦进入数字域, 从变送器元件接收到的回波, 可根据采集过程中, 沿给定视线或扫描线使用的时间延迟, 进行延时和计总。这个过程被称为波束成形, 多条扫描线将形成完整的影像帧。解读B模式数据可创建能够显示结构细节的灰阶影像。对于与血流相关的色彩流数据而言, 每条色彩线都是由各种脉冲结果形成的, 也叫系综长度。下一步, 波束成形的数据将进行IQ解调, 在此其将通过向下混频向下转换为基带, 随即通过低通滤波, 消除旁波瓣, 然后进行取样。取样的B模式数据将进一步进行包络检波和对数压缩。取样的色彩流数据进行系综聚合后, 将进行壁滤波器处理, 用高通滤波器从容器壁减少高振幅低速回波, 然后进行色彩流估算, 计算速率、方向、紊流与功耗。最后处理后的数据可通过扫描转换, 用于构造影像, 其可从采集坐标系的数据根据LCD屏幕的显示屏尺寸, 内插到Cartesian坐标系中。
确定性执行、高可靠性与低时延可在确保实时处理功能时发挥极其重要的作用, 这在任何超声波系统设计中都具有十分重要的意义。此外, 软件可编程性还有助于设计人员将代码重复用于从便携式到高端产品的全系列产品中。提供特定的外设与接口也将影响处理器选择。例如, 直接存储器访问对在外部存储器/接口与内部存储器之间, 执行数据传输非常有用, 这有助于CPU集中处理各项任务。
超声波系统设计人员可根据外形、数据量以及功能等产品需求, 寻求性能、功耗以及成本之间的最佳平衡。考虑到这些注意事项, 超声波系统设计人员必须快速将产品投放市场, 采用适当的工具集及软件组件评估各种平台, 启动开发工作。提供各种软件库、可使算法轻松即插即用的综合软件框架、支持处理器间通信等任务的重要API以及实时操作系统, 可确保超声波系统设计人员将大部分时间用于创新和开发“秘密武器”, 减少用于解决系统级问题的时间。此外, 软件库与系统实施实例可为开发人员提供一个在各种平台上评估超声波特定算法性能的快速途径, 设计人员无需为这些通用构建块编写代码。
结论
了解需求, 根据该需求定义产品规范, 然后选择和集成各种适当软硬件组件, 是设计医疗产品的重要步骤。如超声波系统实例所示, 技术厂商可提供技术专业知识、配套产品、知识以及各种丰富系列的长使用寿命模拟、电源以及嵌入式处理解决方案, 可用于设计从便携式到高端产品的各类系统。设计人员对其应用领域以及他们力图满足的需求有充分的理解。设计人员与其合作伙伴通力合作, 可找到构成“理想”系统的理想部件, 对症下药地满足临床需求。
参考文献
[1]PRADHAN D.多核处理器为医疗影像实现创新[Z].德州仪器公司, 2010.
[2]ALI M, MAGEE D, DASGUPTA U.医疗影像超声波系统的信号处理概览[Z].德州仪器公司, 2009.
[3]PAILOOR R, PRADHAN D.便携式超声波解决方案的数字信号处理器[Z].德州仪器公司, 2008.
[4]DASGUPTA U.在德州仪器C64x平台上高效实现超声波色彩多普勒算法[Z].德州仪器公司, 2008.
[5]LI X.TI C64x+DSP上的超声波扫描转换[Z].德州仪器公司, 2009.
[6]GURNANI U, PAILOOR R.在多核DSP环境中实施实时多维信号处理[Z].2010.
[7]MARQUES V, NADESKI M.设计便携式超声波设备[Z].德州仪器, 2009.
[8]德州仪器医疗影像演示应用入门[J]. (2011-7-2) .http://pro cessors.wiki.ti.com/index.php/Medical_Imaging_Demo_Application_Starter_%28MIDAS%29.
[9]德州仪器Keystone器件架构[J]. (2010-11-3) .http://pro-cessors.wiki.ti.com/index.php/Keystone_Device_Architecture.
[10]德州仪器医疗影像模拟与嵌入式处理[Z].2011.http://www.ti.com/medicalimaging.
理想的系统 篇2
丹纳赫传动最新高级动力转向系统为电力及液压转向系统提供理想替代
全球领先的运动控制解决方案供应商丹纳赫传动近期宣布推出一款低噪声、低维护、高稳定性的无刷APS高级动力转向系统,该系统由一个带有减速器的.永磁交流电机和一个带有I/O接口的交流驱动器构成,其CANOPEN接口可实现无缝整合及信息交换,适用于包括一类、二类及三类叉车在内的广泛车辆应用.
作 者：于宇 于亚楠 作者单位：刊 名：工程机械 ISTIC PKU英文刊名：CONSTRUCTION MACHINERY AND EQUIPMENT年，卷(期)：200637(6)分类号：关键词：
理想主义者的理想 篇3
在“理想”二字近乎奢侈的时代，提起理想，让人恍若隔世又如冷水浇头，醍醐灌顶。其实在一百多年前的辛亥革命中，以身殉理想的人实在太多。他们推己及人，以己度人，并自认应该献身民族与国家。伍立杨的新作《中国 1911》，以大开大合的场面为背景，细致入微地刻画出一批仁人志士的影像，再现了风云变幻的年代理想主义者们的真实一面。
這本书里，且不论黄兴、秋瑾、林觉民等早已青史留名者，那些被淹没或被刻意淹没的人，经过伍立杨的打捞，亦露出光亮的一面。武昌起义前，孙中山组织的数次起义均以失败告终。赵声病重时将陈英士等同志召于床前，悲愤地说：“我负死难诸友矣，雪耻唯君等”， 并连吟“出师未捷身先死，长使英雄泪满襟……” 当时两湖革命空气弥漫，各校学生多有参加革命行列者，湘省巡抚余诚格曾诘问湖南高等学堂监督刘人熙：“汝校有革命党人否？”刘人熙答曰：“革命乃圣贤事业，后生辈何足当之？”…… 伍立杨认为：“历时十余年的定点清除（即暗杀），是辛亥革命的重要组成部分，也是核心部分”，“武昌起义则是压垮骆驼的最后一根稻草，是在定点清除的基础上的推导和推倒”。这个过程中，如汪精卫、阎锡山、胡汉民、宋教仁、谭人凤等，皆时时表现出慷慨赴死，义无反顾的一面。相反，当时的所谓精英知识分 子却反应冷淡，如置身世外。就在起义那几天，郑孝胥仍和一班官僚名士赏画、买书、鉴赏古玩玉器；罗振玉举家外逃日本，以避战乱；梁启超则期待北洋军队灭掉清廷，镇服革命党。
浅析光学系统理想成像的条件 篇4
光在传播过程中遇到障碍物时要发生衍射。但当光波的波长与障碍物线度相比很小, 即λ→0时, 光的波动性的典型特征———干涉、衍射效应将自动消失。这时可以忽略光的衍射现象, 近似地按几何光学原理来研究光的传播问题, 波动光学过渡到几何光学。
在这种极限条降下, 我们可以引入光线的概念, 即用代表光的传播方向的几何线来描述光。即几何光线的条件是λ→0。
借助光线这个概念可以描述几何光学的全部定律, 它们是:光的直线传播定律、光的独立传播定律、光的反射定律及折射定律、光路的可逆性原理。这些几何光学定律可以概括为费马原理。
费马原理:光沿着光程为极值的路程传播。可表述为:
2 光学系统理想成像标准
有了光线的概念及几何光学的基本定律, 我们就可以用几何学的方法来研究光的传播以及成像问题。如果从物点发出的所有光线经光学系统以后都交于同一点, 则称此点是物点的完善像。如果物点在垂轴平面上移动时, 其完善像点也在垂轴平面上作线性移动, 则此光学系统成像是理想的。
光学系统的理想成像要求达到以下几个标准:物方同心光束和像方同心光束一一对应, 即物点和像点一一对应。物和像保持形状相似。物和像的对应部分应有相同的颜色。
要达到理想成像标准, 物象共轭的介质折射面应具有特殊的形状。
见图1所示, 设想由点光源S发出球面波, 到达两个透明介质的界面上, 在第二介质中行进的波汇聚到一点S' (S之像) 。
根据费马原理可知, 要使一个从S发出的球面波都汇聚到S', 自S到S'的每条光线必须是等光程的。即
s为物距, s'为像距, 此二量选定之后, 上式右边即为定值, 这样, 一般地就有
这是笛卡尔卵形线方程, 就是说界面是笛卡尔卵形线绕光轴S S'的回转面时, S、S'将是物象共轭点。显然, 若折射面变为球面, 费马原理的上式就不能满足, 虽然每条光线都服从折射定律, 但所有光线不可能汇聚于一点, 于是产生 (球面) 像差。就是说, 球面折射面将破坏光束的单心性。
尽管球面折射面成像不理想, 但在满足一定条件时, 仍可获得满意的效果。
3 近轴光束条件
3.1 新笛卡尔符号规约
为了计算光路, 必须对作图和计算中所用的正负号作出统一规定, 这种规定称为符号规约。本论述采用新笛卡尔符号规约, 内容如下:
(1) 沿轴线段。以顶点或折射点为原点, 物方空间的距离 (如物距、第一焦距等) 以入射光线的方向为准, 像方空间的距离 (如像距、第二焦距等) 以出射光线的方向为准, 凡顺光者为正, 逆光者为负。
(2) 垂轴线段。以主光轴为原点, 所有与主光轴垂直方向的距离 (如物高、像高等) 以主光轴为准, 轴上距离为正, 轴下距离为负。
(3) 角度。角度的测量以锐角为准, 从光轴量起转动到光线的方向, 逆时针者为正, 顺时针者为负。
(4) 光路图上只标记角度和线段的绝对值, 若某一字母表示负的数值, 则在其前标以负号。
3.2 轴上物点经单球面的折射
见图2所示, 球面的一部分OM是折射率分别为n和n'的两个透明介质的分界面, 球面的曲率中心为R。自发光点S发出的光线SM经过单球面折射后与主光轴SR相交于S'。
在三角形SMR中, 按正弦定律有:
同理, 由三角形S'MR得:
在折射点M, 按折射定律有:
将 (1) (2) 代入 (3) 得:
其中p和p'的数值, 可由三角公式算出:
将 (4) 的两端平方并以上列p2和p'2值代入, 则有:
此时表明:在已知n、n'和r的条件下, 对于自同一发光点S发出的各光线, 经球面折射后, 其与主光轴的交点S'的位置, 不仅取决于s的数值, 而且除了几个特殊情况外, 还与折射点对曲率中心的张角φ的大小有关。即发光点所在的物空间的单心光束, 经球面折射后, 除几个特例之外, 均变成非单心的光束;或者说, 球面折射破坏光束的单心性, 一般不能给出完善的像。
但是, 当角φ很小, 以至于cosφ可视为1的弧度值无实际差别, -p可视为-s, p'可视为s'时, 则无论从 (4) 或 (5) , s'值均唯一地决定于s。在主光轴上发光点发出的单心光束经球面折射仍保持为单心光束, 即对该发光点能获得“点像”。
在 (4) 中, 令-P=-s, P′=s′, 立即得到决定近轴区域主光轴上物 (S) 和像 (S′) 的位置的近轴球面折射公式
引入焦距概念后, 立即得到:
此式称为高斯公式。
3近轴光束条件
根据以上讨论, 可以得出近轴光束条件:
(1) 与主轴成角度的光线, 其角度不应过大, 以致其角度的弧度值可以近似等于该角的正弦或正切值。
(2) 平行于主轴的光束不应过宽, 使其对应的出射或入射光束张角不应过大, 以满足条件 (1) 。
上述条件可以简单地表述为:成像光束的孔径角u→0。
4 近轴物点条件
4.1 轴外物点经单球面的折射
设在球面的曲率中心处放有一小圆孔的屏, 并且它的圆心R在主光轴上 (见图3) 。
由于这个屏, 使从以R为中心的物空间球面S1SS2上每一点发出的、以其法线为轴的元光束, 均有相同条件 (cosφ≈1) 。因而在以元光束成像的情况下, 与物空间球面S1SS2上各点共轭的像点, 将在以R为中心的另一个球面S1'S'S2'上。即用元光束经球面折射成像时, 一对共轭面是两个同心的球面。当我们对成像的物面的大小做一定的限制, 即限制元光束的光轴对主光轴的夹角———视场角很小, 致使ω≈tgω, 弧段S1S与垂轴直线段P1S间无可计较的差别时, 则可认为共轭面是两个垂直于光轴的平面。可见, 对于垂轴的直线段或平面, 即使用元光束通过球面折射成像, 也只能在ω≈tgω的近轴区域才有完善的像。
4.2 近轴物点条件
通过以上讨论, 可以得到近轴物点条件, 内容为:
各个物点的成像光束对主轴的夹角———视场角较小, 满足视场角的正切值近似等于角的弧度值。
简单表述为:成像光束的视场角ω→0。
5 实际光学系统
利用光学系统的近轴区可以获得完善成像, 但近轴区只有很小的孔径 (即成像光束的孔径角) 和很小的视场 (即成像范围) , 而光学系统的功能, 包括对物体细节的分辨能力、对光能量的传递能力以及传递光学信息的多少等, 正好是被这两个因素决定的。要使光学系统有良好的功能, 其孔径和视场要远比近轴区所限定的为大。
为使光学系统在具有大的孔径和视场时能良好成像, 必须对像差做精细校正和平衡, 所以高性能的实际光学系统需要有较复杂的结构形式。
6 结束语
通过以上讨论, 得出光学系统理想成像的条件为:
(1) 光线存在条件:光波波长λ→0
(2) 近轴光束条件:成像光束的孔径角u→0
(3) 近轴物点条件:成像光束的视场角ω→0
应当说, 除平面反射镜以外, 没有像差的光学系统———理想光学系统是不存在的。尽管实际光学系统远非理想光学系统那样简单, 但近轴光学理论仍然是进行光学系统的整体分析和计算有关光学参量的必要基础。
参考文献
[1]母国光, 战元令.光学[M].北京:人民教育出版社, 1978.9.
[2]赵凯华, 钟锡.光学[M].北京:北京大学出版社, 2008.6.
现实的理想和理想的现实 篇5
在很多少男少女的心中，都曾有一个梦：有一天，美丽的公主和白马王子相遇，历经磨难，终于走到一起，从此过上了幸福的生活。
这是儿时的童话，没有人会相信现实中真的会发生，因为，发生了就不是童话了。
虽是童话，但现实中谁不想呢。待嫁闺中的女孩，常听到过来人说这样的话：女人最美好的时光就那么几年，赶紧趁着年轻嫁了吧，岁数大了就找不着好的啦。这话如针，扎得女孩们把自己打扮得无比靓丽，以期快点遇到白马王子。男孩子也不甘落后，苦心寻觅心中那个美丽如公主般的她。
漂亮的身姿，靓丽的容颜，成功的事业，都能够为自己的魅力加分。但，让人不得不面对的是，时光会让青春的容颜不在，让挺拔的身姿佝偻，事业也不会永远辉煌。
其实，人的持久魅力，不在于外在的装点，而在于内心的宁静。
宁静的心灵，来自那份与人为善的淳朴和包容，来自那份困苦一肩挑的乐观和承载，来自那份不为金钱、地位、挫折所俘获的自信和自尊。
其实，与其花力气追求更好的另一半，不如让自己变得足够好。因为你身边的一切，都是你自己吸引而来。生活就像一面镜子，你对它哭，它就对你哭，你对它笑，它就对你笑。
真正懂得爱自己的人，才懂得什么是真正的爱。那是一种心与心的连接，是心灵深处的同频共振。真正的爱，因尊重而平等，是一种彼此都付出多于一点得到的良性循环。爱如此，复何求。
童话，是理想中的现实;现实，是生活中的童话。童话和现实的重合，是理想和生活的合一，理想即生活，生活即理想。对当下的接纳，对未来的臣服，让人无论何时、无论何地、无论何事，都是活在现实的理想和理想的现实里。
郑刚:生活的理想就是理想的生活 篇6
在摩托旅行中除了人的影响以外，危险的情况随时可能发生。以前的新藏线危险程度比现在要大得多，那时候的路况比较差。郑刚由于几个月的艰难跋涉体力已经完全透支’，高原反应、低温和旅途中的疲劳更使得他比以前迟钝了不少，在这些原因的影响下，他摩托生涯中最严重的事故发生了。在车经过界山达坂之后，海拔略有降低但是回头弯特别多，在转弯处一处靠近斜坡的位置坍塌了很大一块，当阿尔卑斯400的灯光照到的时候已经完全晚了，后轮直接抱死的阿尔卑斯在碎石上疯狂往前滑行，直接从坍塌的缺口冲了下去。摩托车在贴着悬崖下坠二十几米后，随着一声巨大的撞击声，车停止了下滑，这样的巨大撞击直接造成右脚踝关节断裂，在这样的条件下他确实感到很绝望。但是受上天眷顾的他落到了下面的公路上，阿里地区因为海拔很高，晚上在户外会感觉到难以忍受的寒冷，为了给身体保温他费力地刨开周围的泥土把自己埋起来只露出头呼吸，因为他需要等到路过的车辆来给予他救援，所以尽量要维持自己的体温，最后在经过漫长的等待后一辆路过的车辆救了他。
2005年，郑刚骑行了川藏线，川藏线秀丽的景色给了他很深刻的印象：“一大早我在鸟儿的鸣叫中醒来，推开窗子，映入眼帘的是晨雾中隐约可见的佛塔、窗下金黄的青稞，还有远处的青山绿水、雪山白云。徜徉在湖边，此时的我不想拍照，生怕快门的声音打破这份超然的宁静，真想这里能成为我的归宿。”大自然的美景自然而超脱，使人更愿意永远的停留在那一刻，渐渐郑刚对大自然也会有不一样的情感，反而更愿意用摩托旅行这样的方式去拥抱大自然。
理想的系统 篇7
近年来作为对抗固定分配信道使用不足和有效提高无线频谱资源使用效率的关键技术[1],认知无线电(Cognitive radio)已经得到了全世界的普遍关注。在认知无线电系统中,认知用户终端可以通过感知环境和调节发射参数来利用已被授权给主用户的频谱进行通信。但是,由于认知用户和主用户是在同一时间使用相同频段进行传送,因此认知用户势必会对主用户的通信产生干扰。所以,为了量化和管理认知无线电系统的干扰,人们提出了干扰温度线这个概念[1,2]。所谓干扰温度线就是当认知用户和主用户同时接入授权频段时,主用户能够接受的来自认知用户干扰的一个最大限度,即一个干扰最大门限值。如果认知用户对主用户的干扰超过了这个门限,认知用户就不得不降低自己的传输功率甚至停止传送。作为一种新的空间分集技术,协作通信可以有效的减小信道衰落对通信系统性能的影响,并提高系统吞吐量。中继通信是用户协作通信中最普遍有效的一种协作方式,Laneman[3]对多种中继模式进行了讨论,其中利用平行编码的译码-转发(para1le1DF)策略可有效改善系统性能,提高信道容量。目前,基于不同的研究角度[4],人们提出了认知中继的概念。认知中继的主要思想就是让认知用户作为中继节点协作源节点进行数据传输,从而将协作分集技术和认知无线电技术的优点结合起来,进一步提高通信系统的性能。
在认知中继系统中,利用在源节点的信道状态信息可以有效地降低系统的中断概率[5,6,7]。例如,在文献[5]中,作者提出了一种基于机会中继协作方案,通过动态分配每一个网络节点的传输时隙和传输功率来达到最小化中断概率的目的。遗憾的是,这种方案的实施需要节点在任意时刻都能够获得完全理想的信道状态信息,而这在实际情况往往是不能实现的。文献[8]研究了在非理想信道状态信息下普通协作通信网络的性能。该文章通过源节点中继和目的节点发送训练序列来获得任意时刻各个信道的状态信息。本文在以上研究的基础上,建立了非理想信道状态信息下基于DF中继模式的认知协作中继系统数学模型,给出了系统中断概率的表达式,并通过仿真验证了理论分析的正确性。
2 系统模型
本文考虑了一个主用户干扰受限的认知中继协作通信系统。该系统由主用户网络和认知网络两个部分组成。假设认知源节点与目的节点,认知源节点与中继节点,认知节点与主用户节点以及中继节点与目的节点之间的传输信道为相互独立的类似静态瑞利衰落信道,且衰落系数都服从正态分布。其模型如图 1所示。
各个信道的功率增益服从指数分布,这里表示为:
undefined
其均值表示为:
undefined
认知中继系统通信过程分为两个阶段:信道估计阶段和数据传输阶段。假设源和中继使用相同的传输功率。信道估计阶段和数据传输阶段系统的功率分别为Pt和Pd,且Pt+Pd≤P,P为系统总功率。在信道估计阶段目的节点根据源节点发出的已知测试序列[9,10]来评估信道状态,并将得出的信道系数反馈给源节点。系统中继采用DF(decode and forward)模式,整个协作数据传输也分为两个阶段,即源节点广播阶段和中继转发阶段。1)源节点将自己要发送的信息进行广播,中继节点和目的节点对其进行监听,能够正确解调源节点所发信息的中继节点ri,将构成中继协作域R(N);2)从R(N)中选择最佳中继将解调的信息重新编码后再发送一遍,目的节点此时将两个阶段的信息进行最大化合并(MRC)。
3 基于非理想信道状态信息 的系统中断概率分析
3.1 信道估计
对于单天线系统,在信道估计时需要发送至少一个测试序列来评估信道系数[10]。在测试阶段,认知源节点广播一个测试序列,中继和目的节点根据监听到的测试序列分别对源节点到中继节点hsr,源节点到目的节点hsd的信道系数进行估计。中继和目的节点接收到的信号为:
undefined
xs表示认知源节点广播的测试信号,nd和nr都是满足方差为N0且相互独立的高斯白噪声(AWGN)。这里假设节点都采用最小均方误差(MMSE)的方法进行信道估计[7]。因此,信道系数可以进一步表示为:
undefined
其中undefinedi为信道估计,undefinedi为错误估计。hi为相互独立的瑞利衰落信道,且满足均值为0,方差为σundefined的正态分布。可以知道undefinedi为复杂随机高斯变量,且undefined为加性高斯白噪声方差。不难发现当测试功率Pt趋近于无穷大时,信道错误评估就会趋近于0,因此理想的信道系数估计就可以被获得。以hsd为例,可以得到:undefined。为了书写方便把接收端的干扰噪声记为undefined,其中undefined为信道评估错误因子方差。由此推出undefined服从参数为undefined的指数分布。
3.2 系统中断概率分析
设定主用户网络中存在一个主用户p。认知网络由一个源节点k1,一个目的节点k2和M个潜在的认知中继节点组成。其中认知用户通信时产生的干扰不得超过主用户设定的干扰门限,在这里定义为干扰温度线Q,即:pdhsp≤Q。认知用户可以允许的最大瞬时传送功率为Q/hsp。所以,源到认知用户接收端的接收信噪比SNR:
undefined
假设信道系数服从指数分布,分别为Γsd,Γsp,Γsr和Γrp。由上可得:undefined。可以得出认知用户接收端信噪比SNR的概率密度函数(PDF)为:
undefined
累积密度函数(CDF)为:
undefined
假定R(N)为在数据传输的第一个时隙能够成功对源节点广播信息进行解码的中继的集合。协作域R(N)是所有中继节点Srelay的子集,在这里定义为:
undefined
其中所有的对数函数的底都为2,R为认知系统的频谱利用率。根据公式(3)可以得到,能够正确解调源节点广播信息即成为协作中继节点的概率:
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其中Γsri和Γsp分别为源节点S到第i个中继节点和到主用户的信道增益系数,Nsri为第i个中继节点处的干扰噪声。
定义系统中断概率Pout为互信息I小于认知网络的需求传输速率R,即P(I
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在上述约束条件下每个潜在的协作中继节点能否成功解码并转发源信息是相互独立的,因此各信道之间的状态系数也相互独立。可以得出构成任一中继协作域的概率为:
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由此,考虑协作域R(N)中认知中继对目的节点的协作,在认知网络一次完整的传输过程中,经过最大化合并(MRC)后目的节点接收到互信息量为:
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γrid为第i个中继节点到认知用户接收端的接收信噪比。当R(N)≠∅时认知系统的条件中断概率可表示为:
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由(3)可得:
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这里,设定σundefined=σundefined,σundefined=σundefined,σundefined=σundefined,即:每个中继节点到源节点和目的节点的信道状态参量相同。将(6)式和(9)式代入(5)式就可以得到认知中继系统的中断概率:
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其中Nr为参与协作的中继数量。
4 仿真和性能分析
在仿真中设定各信道都为瑞利衰落信道,且σundefined=σundefined=σundefined=σundefined=10dB,R=1bit/s,Pt=Pd=0.5W。图 2仿真的是在不同干扰温度线下认知中继系统中断概率的性能,结果显示随着干扰温度线Q的增加,系统中断概率有了明显的下降。这是因为,干扰温度线Q的增加也就意味着认知用户在利用主用户空闲频谱进行通信时可以采用更大的传输功率,从而降低中断概率,提高认知系统的性能。另外,从图中不难看出随着协作域中中继数量的增加,认知中继系统可以获得更高的分集增益。
图 3比较了在参与协作的中继节点相同的情况下理想信道状态信息与存在评估误差的非理想信道状态信息之间系统的中断概率。但非理想信道状态信息下系统的中断概率曲线更加贴近实际。
5 结束语
本文在考虑了认知无线通信网络干扰受限问题的情况下,建立了贴近于实际的非理想信道状态信息下认知中继系统的数学模型,推导出了非理想信道状态信息下认知中继系统中断概率的表达式,仿真证明该模型能够比较精确的表示非理想信道状态信息下认知中继系统中断概率的性能。同时比较了不同信道状态信息下系统的中断概率。从仿真结果中可以看出,通过中断概率性能的变化所反映出的系统分集增益会随着参与协作的认知中继个数的增加而提高。此外,还可以得出,在频谱共享环境下,增大主用户的干扰门限值,可以有效地提高认知网络性能。
摘要：本文针对存在信道估计误差的情况,分析了非理想信道状态信息下认知中继系统的性能。建立了非理想信道状态信息下认知中继系统的数学模型,推导出了非理想信道状态信息下认知中继系统中断概率的表达式。理论分析表明在非理想信道状态信息下认知中继系统的性能较理想状态有所下降,但更符合实际情况。同时数值仿真结果验证了理论分析的正确性。
关键词：认知中继,中断概率,信道估计,误差
参考文献
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理想的系统 篇8
FAN公司位于德国马尔科茨肖尔加斯特市, 在农业固液分离领域拥有超过25年的技术经验。BRU牛床垫料再生系统于2005年投入市场, 目前在美国、俄罗斯、中国、匈牙利都拥有许多成功的案例, 并深受用户的喜爱。
1 理想的生物型牛床垫料
良好的牛床对奶牛健康至关重要, 因此如何选择适合的牛床垫料不是一件轻松的事情。所有垫料材料都有各自的优缺点:稻草可能含有未知的细菌污染物, 并且储存成本高;沙子吸收性差, 而且容易对机器设备造成磨损而导致运行成本高昂;木屑要么价格太高, 要么难以持续供给。所有这些垫料都需要首先运送到牧场, 经过使用后又需要额外的废弃处理成本。上述都是使用传统垫料所要面对的常见问题。现在, FAN公司制造的BRU牛床垫料再生系统使得一切问题都迎刃而解。BRU再生垫料成本低廉, 新鲜, 每天持续生产, 吸收性好, 是一种干净卫生、质量稳定、容易被奶牛接受的上好垫料。
2 BRU牛床垫料再生系统的概念
让我们来认识一下BRU的概念:BRU直接将本牧场每天产生的奶牛粪污转化成新鲜的牛床垫料, 不需要额外的仓储空间, 同时减少了粪污内的固体物质含量以及粪污总量。
3 全自动生产
首先, 粪污被从收集池泵送到FAN螺旋挤压分离机中, 在那里未消化的纤维从液体中被分离出来。分离后的固体物质继续由一个拥有专利的输送系统送入一个10m长的转鼓中。
4 快速制肥
固体物质在转鼓中停留8~22h。在这段时间, 微生物会对其进行作用。无需额外的能源提供, 通过自然的好氧反应, 不锈钢转鼓中的温度能够升至65~75℃, 因此固体物质不仅变得更干, 而且更加感觉卫生。“生物净化过程是一种快速制肥的过程”保尔集团总经理Heimo Wiesinger先生说。
5 生物型牛床垫料:Manicow
转鼓中的温度保持在65~75℃, 可能引起奶牛乳房炎的致病细菌几乎100%地都会被杀灭。乳房炎会对奶牛场产生持续不断的巨大经济损失。新鲜的生物型牛床垫料已经成为提高奶牛场产奶量的重要前提之一。
6 每日新鲜
上述提到的转鼓内的生化过程通过温度传感器和通风系统进行控制。在BRU系统出口处, 垫料的干度可以达到40%~42%。通过传输带, 垫料可以被输送至一个临时储存空间。每日垫料的生产量12~48m3, 可供300~2000头奶牛用。
7 BRU的优势
干燥, 吸收性好;每日产生新鲜的垫料;卫生等级高;无需再花费资金购买牛床垫料;减少相当大存储成本;减少粪污处理费用;操作简单;质量稳定;生态环保;奶牛的接受度高;提高奶牛的舒适度意味着增加产奶量。
张大宪:一个理想主义者的理想 篇9
2002年, 张大宪成了北京新天第小区的一名普通的业主, 过着北京普通老百姓的日子。
一年后的一天, 筹备组建业主大会的工作人员突然敲响了张大宪的家门。“让我填个自荐表, 选业委会成员, 我以为业委会就跟居委会一样的, 开开会, 送点米面油, 我当场给拒绝了。”张大宪回忆。
原来, 2002年以前, 张大宪最感兴趣的是房地产投资, 用他的话说:“我只会买房子, 物业公司怎么样我可不关注。”生长在建筑设计师家庭的张大宪, 从小的梦想是当一名建筑设计师。他常常幻想, 如果人民大会堂是我设计的, 那我该多有成就感啊!但由于历史原因, 从小的梦想也只能是一个梦想。张大宪怀揣着这一梦想游历了世界各国, 日本的榻榻米不受性格粗犷的张大宪喜欢;美国、韩国都市里的塔楼也让他觉得很憋闷;甚至觉得郊外的小别墅也有些小里小气。张大宪的目光最终还是聚焦到了欧洲, 简练、现代、充满活力, 色彩大胆而时尚的德式风格、罗马立柱式的建筑让张大宪驻足观看, 久久不会离去。他现在闭着眼睛都能浮现那些建筑的样子:清晰的转角、简洁的造型、精确的比例、功能的强调以及良好的施工品质能给人光洁而严谨的整体感觉;不对称的平面、粗重的花岗岩、高坡度的楼顶、厚实的砖石墙、窄小的窗口、半圆形的拱卷、轻盈剔透的飞扶壁、彩色玻璃镶嵌的修长花窗, 也常会触动他体内最柔弱的神经。
他最欣赏的是德式建筑的空间营造。德式建筑简洁大气, 非常注重人的活动空间, 无论内部外部都通过有层次的空间营造 (走廊、中庭、院落等) 来满足人的需要。而这恰恰是北京现代建筑中所缺乏的。尽管投资过多套房产, 但张大宪没觉得有特别满意的房屋, 尤其是北京的住宅小区。“小区、大楼、电梯、家……一道道的门把人心都隔开了。如果我是一个设计师, 我会设计楼宇式的四合院, 打开户主的心门。”
自称“只会买房子“的张大宪, 新天第小区的这套房子只是他投资业务的其中之一, 组建新天第小区业委会更是“八杆子打不着”的事儿, 甚至他都不知道业委会是什么, 难道跟居委会一样?
由于张大宪的社会地位, 业主大会的工作人员三番五次地找上门来, 当第三次叩响张大宪的家门的时候, 张大宪的老婆忍不住说了一句:“张大宪你充什么牛, 填个表有什么?”于是, 张大宪只好把表填了。
自从当选业委会成员后, 张大宪才了解成立业委会的原因。原来新天第小区的物业费收缴率仅44%, 前期物业萌生退意, 居民感到生活乱了套。业委会成立以后要从中选出主任, 张大宪环视屋内的委员们, 有一个是打过交道的, 便把他的名字写在了选票上。没想到后来除了自己的这一票, 别人都投了张大宪。
突然成了“张主任”的他有些压力, 于是便把有关物权和物业的资料都复印过来, 关着门在家研习了一周, 又和业委员成员们一起探讨, 渐渐悟出些门道来。
新官上任三把火
新官上任三把火, 张大宪的第一把火就放在了物业公司上。张大宪拿着文件找到开发商和物业, 指着一块最不起眼的公共用地温和地说, “看文件上, 这个地儿, 这收入应该给我们吧。”各方一抬眼, 闹了半天就要这点东西啊, 给你给你。
“咱找了一最容易攻破的小事儿, 但你只要做了, 业委会的威信就起来了。”
张大宪拿到手的就是公摊面积收益, “一年二十多万。有了这二十多万, 能为业主们做多少事!”果然, 业委会为这笔收益设立专业账户专款专用。用这笔钱, 老张做了几件事:改造社区监控系统, 业主免费收看卫星电视, 建立各种娱乐设施, “六一”给孩子们买礼物, 定期组织大家一起出游、聚会、球赛等各种社区活动, 业主每年在社区内享受一次医疗体检服务……
之后, 张大宪又把目光对准了商家。和其他许多社区一样, 居民住宅商用问题一直是矛盾焦点。商家进入会带来公共设施过度磨损、普通居民生活受影响、社区不安全因素增多等问题。但民宅商用也确实是现实需要, 况且业主们也需要社区诊所、洗衣店、咨询公司等商业机构。
面对这团搅不开的浊水, 张大宪提出了一个“一元方案”:所有在社区开办公司的, 按每平方米每月多交纳一元。一元钱的55%用于电梯及公区设备设施的维修基金;25%用于招聘更高档次保安队伍;10%用于提高保洁员待遇, 增加保洁人员;10%作为机动。这个方法得到了业主大会的认同, 同意票占收回票的88.09%。
第三把火, 张大宪对准了物业费。“业主们对社区、对物业的满意度, 真正的硬指标是物业费缴纳率!”张大宪一语点出了本质当时, 由于部分业主不满意开发商的遗留问题, 拒绝缴纳物业费, 导致小区的物业费收缴率只有44%。而物业公司因为无力追缴, 不得已计划把欠费业主告上法庭。张大宪得知后, 找到物业公司, 提出由业委会帮助追缴。“我们业委会委员每人‘承包’几个欠费业主, 带开发商代表和物业公司工作人员上门, 帮助业主解决问题, 当场明确责任, 很多问题迎刃而解。”在业委会的协助下, 小区物业费收缴率已经达到92%。
为什么业委会要帮着物业公司向欠费业主追缴物业费?因为张大宪对物业费有着独到见解:“物业费不仅仅是消费, 而且还是投资。如果大家不缴纳物业费, 物业公司服务跟不上, 小区品质只能下降;相反, 如果进入良性循环, 小区物业搞得好, 大家的房子也就得到保值增值。”
早在2006年6月, 新天第业委会就已经将700万元的公共维修基金, 从活期存款转为定期和活期结合的存款方式。仅此一项, 700多万元5年后的增值就高达100多万元, 而且每年还有递增的备用“活钱”。小区更换水箱使用的48.5万元, 用的正是这部分增值收益。
我只是一颗铺路石
至今已经当了8年业委会主任的张大宪, 因带领大家取得了骄人的成绩, 今年换届的时候又被大家选为主任, 继续连任6年, 张大宪无怨无悔。“我要为大家办好事, 否则对不起大家的信任。”
张大宪常用“欲罢不能”这四个字形容自己的感受。“中国尚处于基层民主化建设的阶段, 业主其实是中产阶级的代名词, 他们要维的权是使自己的物权不受到损害。”这是一个漫长的过程, 张大宪把它作为毕生的事业来经营, 或许在有生之年, 张大宪并不能看到中国实现全面的民主化, 但是他希望能在这个过程中成为一个推动者, 即使只挪动了一小步。基于此, 张大宪总结出了具体实施的目标:
第一, 要做党的政策领导下, 宣传、推广、培训广大业主成熟起来, 认识到业主的权利和义务是相等的, 若想获得权利, 义务首先要尽到。
第二, 业主的专业化知识、主人翁意识要进一步提高, 进一步推动基层民主化建设, 业主应该更清醒地认识到, 按时交纳物业费是消费的同时也是投资行为, 是一个保值增值的过程。
第三, 要让个别不交物业费的业主认识到, 在损害自己权益的同时, 也损害交纳物业费业主的权益。同等的付出, 才能有同等的回报, 与物业公司是服务的关系。
第四, 业委会不是单独的维权单位, 他需要宣传、普及专业化的知识, 站在和谐多赢的平台上处理事情。本着这个大局再沟通, 让业主住上一个宜居的小区。
张大宪常说, 领头人的素质决定了这个小区的文化。因此他也时刻要求自己在坚持奉献精神和公益精神的同时要保持冷静, 有政治头脑也要有法制观念, 关键时刻能跳到圈外去客观看待整个事情。看起来不是什么难事, 难的是把它作为毕生的坚守。
重建理想——谈高中生的理想教育 篇10
物质上的丰富并没有带来精神上的富有。虽然我们的电视频道从过去几个、十几个, 到现在的一百多个。饭后可供享受的“精神粮食”也是越来越多。饭后从激情的“中央5台的体育频道”到“各个地方台”都要轮流走上一遍。真让他说出看了个之所以然, 一拍脑子, 似乎什么也没有。朋友间的小聚会, 也成了暗地里叫劲的见面。每个人都挖空心思, 恨不得把自己打扮成“名牌标志的logo秀”。见面后, 虽然自我感觉得意洋洋还要装得特别随意和不着痕迹, 似乎总要体现出一种比别人强的优越感。而最要命的是见面后谈话, 让旁人听简直庸俗不堪。家长里短的内容算是高尚, 大部分谈话都与钱有关, 并且那种走寻常路线挣钱的方式已无法得到众人的共鸣, 如何一夜暴富成为最为热议的话题。顺带杂夹着不时的“噱头”和“脱口而出”的脏话, 便构成了当今社会最为普遍和常见的一次小型聚会。
社会风气的“功利化”和“务实化”, 让我们这些做教育的也很受冲击。教育并不是空中楼阁, 是随于社会的。当整个社会开始浮躁化, 学生尤其是高中生其实是最大的受害者。
作为高中生, 刚刚接触社会, 人生观和价值观正在建立。这个年龄在人的一生中是最为宝贵的。古有诗云:“劝君莫惜金缕衣, 劝君惜取少年时。”而我常常对学生说的一句话:“为什么要让你们在这个年龄上高中, 拼高三?因为你们这个年龄的精力、体力是最好的。就像一棵小树一样, 虽然瘦小, 却从内到外透出一种勃勃的生机。”每次说到这话时, 学生都会微笑看着我。他们年轻的脸庞总是散发着一种朝气, 让我从心底涌起一种莫名的感动。每当这时候, 我总会想起那种老话“人之初, 性本善”。而在有的时候, 看到有些穿校服的学生带着社会的坏习气, 游走在大街上。我总在与他们擦肩而过后, 望着他们的背影感叹道:“这真的是学生吗?”那种冷漠, 那种淡然, 那种愤世的神情, 已经完全丧失了一个高中生对生活的热情。于是, 我常常在想:“有什么动力, 能保持一个人对学习的无限热情。”我问过很多人, 也和不同身份的人讨论过这个问题, 不过, 答案最后还是被我找到了, 是“理想。”
在这个耻谈理想的时代, 人们开始“拒绝理想”。有人在光天化日之下可以理直气壮地说:“我刚从监狱里放出来。”可是我们却羞于说:“我有理想。”连中学生的作文, 也透着玩世不恭的痞子味, 并名正言顺更名为“新概念作文”。这让做传统教育的我们情何以堪。
我承认, 现代的社会已经是一种多元化的社会, 各种思想和流派杂夹在其中。我们接受并且包容这些文化。但是传统并不意味着保守, 他也可以是一种开放式的姿态或是一种互动的形式。在传统教育中, 重要的一课就是谈“理想”。做一个积极的, 对社会有用的人在任何时代都不过时。不管是来自最发达的经济体———美国的好莱坞式电影中的个人英雄主义, 还是小资们的最爱, 小清新电影的鼻祖浪漫之都的法国。主人公, 总会在徘徊和迷茫中坚定自己的信念, 并最终找到希望之路。而理想, 正是支撑这一信念的重要组成部分。所以谈“理想”成为我每年第一堂课的重要内容。
第一, 根植于学生的观念中。虽然这件事不难, 但是刚开始, 大家表现得都很迷悯。因为, 这个时候很多高中生的父母已快到“知天命”的年龄, 理想对于他们来说, 已经是过眼云烟了。他们中的很多人既不想“提”也不想“谈”自己的理想。因为生活已经让他们变得麻木。如何让他们正确评价和对待自己孩子的理想也是一种很困难的事。他们中会出现两种极端的人, 一种是因为自己年轻时的理想失败了所以对孩子的要求过高, 成为孩子“生命不能承受之重”。另一种是因为自己年轻时理想成功了, 成天和孩子说“我年轻时如何如何……”引起学生反感, 不愿意和家长沟通。客观和正确地引导孩子的“理想”, 也是我在家长会上对家长所说的话。因为教育不一个人的责任, 是家庭、学校、社会的共同责任。我们并不是要求每个学生的理想都是考一本。这是一种“过于务实”并且“不现实”的态度。而是应该根据学生自身的特点, 建立起属于自己的“理想”。通过一番话教育, 很多同学开始思考自己的未来。
第二, 树立正确的人生观和价值观。人在小的时候很容易判断什么是好的, 什么是坏的。并且能脱口而出, 不加掩饰。现在想想, 那是属于孩子的幸福。伴随着年龄的成长, 我们却发现判读“好”和“坏”越来越困难。社会就像一个麻辣火锅, 谁也摆脱不了他的“辣”味。没有绝对的“好”, 也没有绝对的“坏”。高中生本身的判读能力有限, 很容易陷入思想怪圈, 无法自拔。而我教给他们一种办法, 就是跟着自己的“心”走, 不要违背社会伦理道德, 不要妨碍他人。就像上课说话, 就讲话而言, 也可能是有价值的谈话。但是, 放在课堂这个环境就显得不合适, 并且, 妨碍到了别人, 这就是不对的。每个人的“理想”是不同的, 只要他是积极的, 向上的, 并且在为之努力, 这种行为本身就应该得到尊重。学会尊重别人的理想是起码的道德观。
第三, 拥有一个适合自己的理想。当每个学生思考过这个问题后, 他都会拥有自己的理想。这个理想可以是就近的, 也可以是长远, 也可能是变化的, 这都没有关系, 只要适合自己就好。我们今后的人生轨迹其实一直沿着这个“理想之路”在行走。有的时候, 可能路线会很吻合;有时候, 路线也会出现偏离。但是, 没有关系, 只要理想还在, 总会朝着方向不计成败地前进, 实际上也的确如此。当他们上到高三快结束时, 我将他们当年写给我关于理想的纸条发给他们时, 大家才唏嘘感叹其实自己一直没有走远。
在这个理想失落的年代, 让我们重建理想吧!危机也罢, 困惑也罢———这一切都是属于我们自己的, 属于中国当代教育的。他出现在特定的时期, 特定的年代。他就这样淡然地走到我们面前。我们这一代教育者所要做的, 就是要摆脱困境, 走向未来。重新塑造有理想的高中生, 重塑民族的希望和前进的方向。
理想的系统 篇11
关键词 大学课堂 大学理想 大学精神
中图分类号：G658.3 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2016）12-0007-02
今天的大学，有学者认为，“是传承人类文明，提升人类精神，守护人类尊严的地方，它的核心价值就是追求真知和真理”。此外，大学也应以培养创新型人才为己任，培养学生追求人格独立、思想自由的精神品质。而大学理想和精神的体现，很大程度在于大学课堂，因为大学教育的各项内容和教学指标不少要通过课堂教学才得以完成。以生为本的大学课堂，有互动，会充分调动学生们的积极性和创造性，充满生机活力。但是，目前的大学教学似乎很难摆脱传统课堂的一些缺点，在教学的有效性方面还有待提高。
一、现今大学课堂存在的问题
（一）缺乏师生互动
理想课堂的构建需要师生的共同参与。我国传统的教学方式依然以教师“满堂灌”为主，即教师在讲台上讲解教学内容，而讲台下的学生由于不需参与课堂互动，往往较为随意，有的学生将老师的PPT内容从头抄到尾，基本不作自己的思考。有的不做任何笔记，更有少数学生埋头做着自己的事，低头玩手机。即使有的学生边听边思考，产生了疑问，但是受于教学秩序的限制，几乎很难当场提出自己的疑惑，教师也错过了及时的教学反馈，难以做到有的放矢，使讲授缺少针对性。传统的大学课堂，很少出现学生自己举手提问，师生互相争辩的场面。课堂教学低效化、低质化，教师的启发性不足，学生的积极性难以发挥。
（二）未正确发挥教材功能
教材的作用不只是教，更是引导学生自己学。很多学生并未较好地利用教材，如将其作为考试前唯一参考答案，考前死记硬背教材内容。且教材质量参差不齐，有些教材编写并不合理。如若完全依赖教材，则会误导师生，降低课堂质量。有的学生甚至将教材作为唯一参考资料，不再翻阅和参看原著、第一手资料，于是视野狭窄，知识面也未拓宽，更不要谈创新力和创造力了。
（三）讲课、评价方式单一
以教师讲授为主的授课方式，讲授比较单一。由于传统课堂对师生关系的限制，对教学秩序的严守，即使出现了一些少数提问，“提问往往得不到学生的积极广泛参与，甚至出现‘集体沉默的现象”。单一的授课方式导致压抑沉闷的课堂氛围，课堂互动难以有效开展。这样，教师的讲课热情难以调动，学生上课的兴趣也难以激发，师生难以平等及时地交流，师生个性都难以张扬。仅有少数课程为英文授课、双语授课，大部分课程还是以中文授课为主。
单一的授课方式也导致了单一的成绩评价标准。如有些学生平时不认真听讲，课外阅读也未落实、延伸，但是由于考试前的突击，甚至要比平时刻苦努力的同学得到的期末卷面分数更高。因此，一个简单的卷面分数已经不能科学地衡量一名大学生的实际知识水平。
二、理想的大学课堂模式
（一）师生具有良好的互动
师生互动能有效地提高课堂效率。教师不再是单一的课堂主体，学生们也积极参与其中。以我校2013级的外国文学史（三）一个课堂为例，此门课程教授在耶鲁大学接受了博士后教育，该教授将耶鲁大学的研讨课方式带入国内课堂。将约一百名学生的大班按需要讲授的小说文本数量分为8个学习小组，以小说文本为经，串起教学课时。小说文本的深入剖析以每个学习小组为单位，进行课堂展示，教师只进行必要的补充。以小说文本细读为纬，对于每本小说，教师会提前提出3到5个问题，课上对此进行深入探讨，课堂之中还会临时抛出新问题激发学生进一步思考。这就需要学生课外进行大量的阅读，如阅读小说原文，查找广泛的资料，如相关论著、论文，教材显然已经不能满足学习要求。没有深厚的阅读积累是难以完成课堂讨论的。课堂展示也锻炼了小组的合作分工能力，口头表达能力等。教师学生的关系基本平等，真正做到了教师为主导，学生为主体，甚至打破了教师讲，学生听的传统课堂模式。
（二）教材、讲义灵活运用
理想的大学课堂，教材不应成为教学的束缚，教师应引导学生正确对待教材，万不可迷信教材。北京大学陈平原教授就曾说过只靠著述来建构文学史是不够的。有的教师就没有完全按照教材内容讲授，甚至会告诉学生所用教材的不足之处。这会给学生提供新颖的理论视角，也会培养学生敢于质疑的优秀学术品格。
在我校文学院的某些外国文学、当代文学课堂里，教师还专门设置了公共电子邮箱，将自己授课的PPT、讲义、教材外的推荐书单和其他教学资源等放入其中，每名学生均可进入公邮下载查看相关内容。这就避免了仅仅依托内容极为有限的教材进行授课的缺陷，使师生的学习灵活性、自主性均得以提高。
如在中美共同办学的上海纽约大学的一些上课所用的课程读物“并非现成教材或读本，而是教师选取一些经典名著章节集节成册。著作包括一些将经典哲学家和启蒙思想家”，如柏拉图、孔子等，这有助于接触原典，避免概念化和抽象化，提高思想深度。
有的教师也依照自己的讲义来讲解，而非教材，然后将讲义印发给学生，为使学生集中听课注意力，留出随堂自由思考、提问的时间。而教师自备的讲义往往更加生动有趣，更具有针对性。这样，教师的教学积极性和学生学习的兴趣均得以提高。
（三）丰富的教学手段和评价方式
除了课堂讨论、小组展示、疑难解答等，还可以借助网络平台，如上文提到的设置公共电子邮箱，如我校的云平台，平台上有形式、内容丰富多样的教学资源。
网络课堂还可在线讨论，提交课后作业，可以不受时空的限制，也可以培养学生学习的自主性，借助现代化手段进行学习，适应今后终身学习的理念。但是网络课堂实效性的发挥，只有师生共同认真对待方能达到。
有的优秀网络公开课通过校园网便可获得听课权限，其中不乏名师讲授，全英文授课，满足不同学生的听课需求。
在美国大学的校园网上，教师可以了解学生的基本信息，学生可以了解本课程的大致教学计划和教学要求等，网络成为提高教学质量的重要手段。
多样的课堂形式，也为多样的成绩评价标准提供了可能。如学生的成绩可以由平时成绩和卷面成绩共同组成，平时成绩可以再分为出勤、课堂研讨、小组展示以及课后作业等部分，这样，学生不会也不能再为了一个卷面分数而死记硬背课本知识，不会只重结果，不重过程。如我校的有些课堂的平时成绩占到了60%，有些网络课甚至占到了80%，这样学生们往往注重功在平时，而不再抱有“六十分万岁，多一分浪费”的老观点。我们很难想象一所大学出来的学生，如果都毫无知识积淀，毫无独到见解，毫无良好的逻辑思维能力和灵活的思考方式，我们的大学教育将会变成何种摸样，究竟怎样的机构组织才能培养出现代社会所期待的高素质人才。
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理想的系统 篇12
古今中外许多卓有成就的人, 都源于他们胸怀崇高而远大的理想。周恩来青年时就怀有“为中华之崛起”的理想;马丁·路德·金崇尚“自由平等民主正义”的理想;李白坚信“长风破浪会有时”;莱特兄弟渴望飞上蓝天。可以说, 是理想成就了这些伟人。列夫托尔斯泰说:“一个人没有理想, 就没有坚定的方向, 没有坚定的方向, 就没有真正的生活”。邓小平同志提出新时代“四有”新人时, 就把“有理想”放在首位。
然而, 在现实中有多少人有自己明确而崇高的人生理想, 又有多少人在为着自己的人生理想努力奋斗?尤其在这个物欲横流的浮躁时代, 不乏有人迷失人生理想, 甚至丧失做人的基本原则。
正因为如此, 加强学生的理想教育就显得格外重要。
1 当前中学生理想教育现状令人堪忧
中学阶段, 是学生成长的关键期, 是学生身心发展最快也是最重要的阶段。这个阶段的学生往往在自我和叛逆中却又依赖和盲从, 在激情和冲动中却又胆怯和脆弱。他们对未来充满向往好奇却又迷惘无奈。成长的烦恼、学习的压力时时侵扰着他们日渐丰富的心灵。此时, 无论是学校还是家庭, 给予学生正确的引导, 帮助学生及时建立自己正确而明晰的人生理想, 并鼓励他们为着理想奋勇前进, 都是十分重要的。美国哈佛大学心理研究所“0”点调查课题组的专家调查表明, 有62%以上的人, 人生理想是在中学时期形成的。
然而, 我们的理想教育状况又如何呢?
首先, 家庭教育重功利而轻性情, 人生理想教育有所缺失。家长对孩子的期望值往往停留在读书升学, 找好工作, 出人头地上, 而缺少对孩子远大崇高理想的教育和心理的引导。因此, 不少孩子的人生理想显得自私而狭隘。
更令人堪忧的是, 大批民工带着他们的孩子 (不少民工有两三个孩子) 进入城市。受生存环境的制约, 很多民工一旦把孩子送到学校, 就万事大吉, 一切顺其自然, 根本不会正确的引导孩子树立自己的人生理想。
其次, 学校教育过分重视智育而轻视理想信念教育。“升学率”往往成了评价教育的关键词, 学生的人生理想教育从根本上没有得到应有的重视。
其三, 社会的价值引导使中学生无所适从。市场经济发展, 城市化进程加快, 价值取向的多元化, 影响着学生人生理想的形成。金钱、权势、贪污、腐败、色情、凶杀等负面信息时刻抵消着学生在学校受到的正面教育。面对现实社会, 正处在成长时期的中学生常常会矛盾重重, 无所适从。
基于此, 我对中学生人生理想教育做了一些粗浅的探索。
2 学生理想现状的调查与分析
学生刚升入初中时, 我做了关于人生理想的学生调查, 调查结果统计如下:
可见, 初一学生的人生理想呈现出以下特点:
(1) 约三分之二的学生已经有了或初步有了自己的人生理想。但是由于身心发展的特点决定了有不少学生对自己的人生理想并不明确。
(2) 学生的理想总是美好的, 但往往是建立在对自己的实际情况缺乏理性分析的基础之上的。
(3) 学生的理想有短期的, 也有长远的, 有明确的, 也有模糊的。但多数学生的理想基于家庭的教育 (如父母的期望、亲人的意愿等) 、学校教育 (如教师的宣讲、同学间互相感染等) 和社会环境影响而建立的, 缺乏学生的主体性。
进入初二下期, 我再次对学生的人生理想进行了调查, 其结果如下:
可见初二学生与初一相比, 在人生理想上有很大的变化。
一是虽仍然有一部分学生没有明确的人生理想, 但有理想的人数明显增多。
二是学生的人生理想呈现多元化, 具体化, 也更具有主体性。
三是学生人生理想的现实成分明显增加, 而更加高远的具有责任担当的社会属性的人生理想却很少。
但总体上讲, 初中学生的人生理想具有肤浅性, 从众性和不定性, 受学习成绩和家庭、社会的影响较大, 学生理想缺失的现象较严重。
加强学生的理想教育是学校教育的重要内容, 用智慧的火种点亮学生理想的灯塔, 是教师不可旁贷的重要责任。
3 开展形式多样的理想教育活动
3.1 充分发挥教师的干预作用
对学生进行人生理想教育, 教师的作用仍是至关重要的。因此, 教师要有意识地, 从不同的角度, 用不同的方法引导学生建立适合自己的人生理想, 并帮助他们建立为实现自己的理想而不懈努力的坚强信念。
(1) 进行关于理想问卷调查。通过问卷调查, 既可以了解学生, 又可以给理想教育营造氛围。生在参与活动的时候或多或少会对自己的未来人生做一些思考, 这有助于学生树立自己的人生理想。
(2) 组织关于理想的主题班会。在主题班会上, 我让学生畅谈自己的理想, 讲述有关理想引领人生的故事, 传唱理想歌曲, 观看励志影片等, 使学生明白从小树立远大人生理想的重要意义, 帮助学生明确自己的人生理想。
(3) 把理想教育与学科教学结合起来。中学各学科教材都有人生理想教育的有利因素。教学时有意识地挖掘这些因素, 加强关于人生理想引导和教育, 也会收到良好的效果。
(4) 开展关于理想的征文活动。组织学生通过征文书写自己的人生理想, 表达对美好未来的憧憬, 树立美好的理想, 朝着自己的远大目标努力奋斗。
(5) 召开关于理想的故事会。让学生搜集名人故事, 从他们的故事中得到启发。如匡衡、司马迁、比尔盖茨、诺贝尔、科比、周杰伦等古今中外的名人故事, 都可以让学生受到有益的启示。
(6) 坚持与学生单独交流。通过交流了解学生的生活、学习、思想和心理等方面的情况。同时也有意识的引导学生了解自己, 帮助学生树立自己的人生理想。
(7) 给学生积极的心理暗示。对学生随时保持一种欣赏的态度。让学生经常得到“没问题, 我能行”的积极心理暗示, 使他们能够对自己的理想充满信心。
3.2 充分调动家长参与干预
(1) 利用好家长会这一阵地。与家长们共同探讨学生理想教育问题, 把学校教师对学生的教育通报给家长, 有意识引导家长配合学校教育。从而, 有效地促进理想教育工作。
(2) 做好有针对性的家访。每到一个家庭, 都真心诚意的与家长进行沟通, 敦促家长们重视对孩子的教育, 尤其要教育孩子树立正确的人生理想, 做一个有志向的人。实践证明这样的家访是有成效的。
(3) 建立家校联系机制。如通过《家校联系本》、腾讯QQ、手机等工具与家长保持经常地联系, 保证家校信息通畅, 促使家长与学校一起点亮学生理想的灯塔。
3.3 发挥榜样作用
榜样的力量是无穷的。用鲜活的榜样指引学生树立正确而远大的人生理想, 是理想教育的有效途径。
一是学生身边的榜样。每当学校或班上涌现出优秀的同学, 就把他们的事迹拿来宣传, 或者请这些优秀学生到班上现身说法。让学生真切地受到教育, 鼓起信心和勇气, 去实现自己的理想。
二是从书中寻找榜样。开展读书活动, 学生都读励志书籍, 寻找学习的榜样, 并定期开展读书心得交流和作品展示。学生在书中找到了学习的榜样, 受到了教育和影响。
三是从生活中寻找榜样。生活是教育的最大舞台。来源于生活的榜样给予学生的教育是最深刻、最有效的。要求学生收集身边的亲人、朋友、邻居中通过艰苦奋斗实现自己人生理想的故事。组织专题班会, 互相交流, 让学生从这些人的故事中获益, 从而坚定他们实现自己人生理想的信念。
总之, 作为教师, 我们应不遗余力地用教育的智慧去点亮学生理想的灯塔, 让学生带着美好的人生理想, 在人生的征途中扬帆远航。因为:“理想是石, 敲出星星之火。理想是火, 点燃熄灭的灯。理想是灯, 照亮前行的路。理想是路, 引你走向黎明。”
摘要：中学是学生形成正确的人生理想的重要阶段, 但目前中学生的人生理想存在粗浅、从众、脱离实际, 甚至缺失人生理想的问题。而学校、家庭和社会又常常忽视学生的理想教育。本文拟就学生的理想教育进行探索, 以期帮助学生及时树立正确而远大的人生理想, 并鼓励学生为着理想勇敢前进。