定位　适应　发展论文

定位　适应　发展论文（精选4篇）

定位　适应　发展论文 篇1

随着无线传感网络的广泛应用, 其节点定位成为研究热点。国内外学者提出的无线传感网络定位算法, 根据定位过程是否与实际测量节点间的距离有关, 分为基于测距的和非基于测距的两类。前者通过对参考节点和未知节点间距离和方位等信息的测量, 采用三角测量法、极大似然估计法来计算未知节点的坐标, 可通过多次测量求平均值的方法获得较准确的RSSI值, 因此较为常用。后者无需测量, 但必须依赖网络的连通性实现定位, 易受网络环境因素的干扰, 定位精度较低[1,2]。因此在定位过程中选择最优参考节点的最优RSSI值, 对提高定位精度具有重要意义。

文献[3]提出了平面二维加权质心定位算法, 通过求圆面交叉区域形成三角形的质心, 求得未知节点的位置坐标, 但忽略了未知节点位置的三维特性。文献[4]提出了RSSI三维加权质心定位算法, 但其仍以参考节点和未知节点间的距离为加权因子, 依然存在由距离引进的定位误差。本文提出的改进算法充分考虑未知节点的三维特性, 并以筛选处理过的最优RSSI值作为基础加权因子, 是基于测距和非基于测距的RSSI加权质心定位算法的结合。

1 自适应缩小定位区域

在实际定位环境中, 对于未知节点的当前区域, 参考节点数目和位置均具有随机性, 因此需要先从大量参考节点中筛选出最佳参考节点。参考节点周期性地向未知节点发送包括其自身位置及ID信息的数据包, 未知节点从中提取出参考节点相对应的RSSI值[5]。从所有参考节点中选择RSSI值最大的一个节点作为参考节点记为N1, 再以N1到未知节点间的距离为半径形成的圆周区域所属参考节点中, 选择RSSI值最大的一个记为N2, 到此已经筛选出两个参考节点。选择圆周区域的目的在于根据已选择出的最优节点, 自适应地缩小定位区域, 选择其余最优参考节点, 以此方法继续再找出两个参考节点。本文实验研究中, 需要以4个参考节点到未知节点的距离构造4个球体, 因此首先在大范围区域内筛选出最佳参考节点是下一步研究的前提。

2 改进加权质心算法

2.1 改进算法描述

传统二维定位算法以4个参考节点为基准, 每3个节点和未知节点之间均可构成一个圆形, 3个圆形的交叉点组成的三角形质心即可近似确定为未知节点的位置。但在实际三维定位环境中, 大多球体交叉为一个区域, 球体之间的位置关系有外切、相交、内切、相离、内含几种情况。4个球体相交出现的区域, 即是未知节点出现的近似区域。通过本文第1节内容, 选择出最优的4个参考节点, 作为4个球体的球心, 则4个球体每两个球心连线与球面出现12个交点, 根据球体球心即参考节点位置坐标已知, 可求出12个交点的位置坐标[3]。计算公式为

根据式 (1) 球面方程和式 (2) 两点间的线性方程, 即可求得上述12个交点坐标。本文将这12个交点坐标重新当作筛选过的最优参考节点, 从这些参考节点中任选不在同一个平面上的4个构成4面体。以此为基础进一步研究未知节点的位置坐标信息, 以上操作在一定程度上缩小了定位误差。

如图1所示, 将4面体可看作4个二维平面, 每个平面分别求出质点坐标, 作为未知节点的近似位置[6]。研究选用RSSI的绝对值作为加权因子, 从而避免了传统加权质心算法选用距离作为加权因子带来的误差[7]。无线传感器网络中, 未知节点在同一地点接收多次参考节点发射来的RSSI值, 必然会存在因干扰造成RSSI值发生变化的情况, 但因这属于一个小概率事件, 所以参考节点发射的RSSI值的概率依然服从高斯分布函数, 在本文研究中利用高斯函数结合单传感器分批估计融合理论[8,9], 对RSSI进行滤波处理, 选取最优RSSI值, 作为基础加权因子。以图2为例, 用代表节点的RSSI信号强度值, 4个平面的三维加权因子分别表示为

未知节点坐标用E (X0, Y0, Z0) 表示, 则

根据式 (4) 即可确定未知节点的坐标信息。

2.2 本文改进算法流程

(1) 首先根据RSSI值自适应缩小定位区域, 筛选出4个较优参考节点。通过这个4个参考节点和未知节点间的距离构造4个球体。

(2) 求出4个球心连线和球体的12个交点坐标, 并将交点重新作为最佳参考节点, 进一步缩小定位范围。

(3) 从12个参考节点中任意选取不在同一平面的4个构成4面体, 将每个平面的质心坐标当作未知节点近似位置。

(4) 根据未知节点收到的质心坐标发射的RSSI值, 经高斯函数和分批估计融合理论处理, 将其作为基础加权因子, 并进一步求出每个平面的加权因子。

(5) 求出未知节点坐标, 并重复步骤3-5, 每次选择4个不同的参考节点构成不同的4面体, 多次求出未知节点的坐标。最后对多次坐标值求平均值, 作为未知节点的最终定位坐标。

(6) 定位误差公式为

其中 (X, Y, Z) 是未知节点的真实坐标, (X0, Y0, Z0) 是未知节点的定位坐标。若实验过程中进行n次定位估算, 则最终未知节点的平均定位误差为e0, 则

3 算法仿真分析

采用Matlab 2010b软件对本文改进算法进行仿真, 选择100 m×2 m×4 m的学校实验室外走廊通道为实际仿真实验环境。选择载频为2.4 GHz的无线信号, 通信范围设置约为100 m。节点安排布置如图3所示, 在走廊两端分别放置两个参考节点, 中间位置设置一个参考节点N5。实验过程中, 定位节点E接收各个参考节点发送的RSSI值, 若N1和N2的RSSI值是最大的, 则可确定定位节点在N1、N2、N5组成的区域中;若N3、N4的RSSI值为最大, 则可确定定位节点在N3、N4、N5组成的区域中[10], 自适应缩小定位区域, 能大幅简化定位流程, 排除其余参考节点的干扰。

图4的实验仿真结果表明, 传统的加权质心算法和本文改进后的算法, 在定位节点到走廊两端信标节点的距离发生变化时, 因受环境因素及路径衰减系数变化的影响, 整体变化趋势一致, 均是从定位误差低到高再到低的变化。但本文改进算法整体定位误差比传统加权质心算法低, 并且变化幅度较小, 定位性能趋于稳定, 定位误差范围在2~5 m之间。图5的实验仿真结果表明, 定位误差随着定位测试时间的变化而不断变化。在刚开始5 s内, 两种算法定位误差均为最大, 随后在20 s时刻, 误差均达到最低值。仿真结果表明, 改进算法在一定程度上提高了定位精度, 对环境具有较好的适应性。

4 结束语

文中采用了信号强度值RSSI自适应缩小定位区域, 并用其作为加权因子的三维空间定位方法。实验仿真结果表明, 改进的算法对于传统加权质心算法在定位精度和稳定性上均有所提高, 具有一定的实用意义。但本文改进算法考虑的参考节点均为静态, 如何将移动的参考节点应用到定位过程中是下一步的工作重点。

摘要：针对无线传感网络RSSI加权质心定位算法精度较低的问题, 提出了一种采用RSSI值作为加权因子的三维加权质心定位算法。依据RSSI值自适应缩小定位区域, 并根据筛选出的最优参考节点构建三维球体定位模型。仿真结果表明, 改进的定位算法在相同测试条件下, 在精度与稳定性上相较传统加权质心算法有了大幅提高。

关键词：自适应,最优参考节点,交点坐标,RSSI加权因子

参考文献

[1]Chen C C, Chang C Y, Li Y N.Range-free localization scheme in wireless sensor networks based on bilateration[J/OL].International Journal of Distributed Sensor Networks, (2013-05-16) [2015-02-15]http://dx.doi.org/10.1155.2013/620248.

[2]于海存, 石为人, 冉启可, 等.基于虚拟静态锚节点的加权质心定位算法[J].传感技术学报, 2013, 26 (9) :1276-1282.

[3]丁恩杰, 乔欣, 常飞.基于RSSI的WSNs J加权质心定位算法[J].传感器与微系统, 2013, 32 (7) :53-56.

[4]陈豫章.基于RSSI的室内三维定位技术研究与实现[D].云南:云南大学信息学院, 2013.

[5]王琦.基于RSSI测距的室内定位技术[J].电子科技, 2012, 26 (6) :64-67.

[6]陈群, 高星伟, 郭杭.一种基于RSSI的三维加权质心定位算法[J].测绘科学, 2013, 38 (4) :91-93.

[7]陈钧, 李稳操.基于RSSI的三维加权质心定位研究[J].软件, 2014, 35 (3) :77-78.

[8]李勇, 鲁黎, 张强.一种消除盲区的无线传感器网络四边加权质心定位算法[J].科技视界, 2014 (3) :56-58.

[9]马春英, 张启英.基于高斯函数及分批估计融合理论的无线网络定位算法[J].长春工业大学学报:自然科学版, 2012, 33 (1) :59-63.

[10]陈娇, 吴斌, 董艳侠.基于RSSI自适应选择定位算法的研究[J].工业控制计算机, 2014, 27 (10) :36-38.

定位　适应　发展论文 篇2

面对知识经济时代，在经济发展方式转变过程中，地方高校更应转变教育观念，准确定位，主动投身社会实践，突出社会服务职能，为经济社会发展提供科技、文化和人才支撑，实现自身与地方共同发展的“双赢”局面，不断提高服务社会的能力。

一、主动适应，树立地方高校服务社会的观念

增强服务社会能力，三大职能协调发展，首先就要树立主动适应社会、服务社会的办学理念。地方高校领导要充分认识到：地方高校为地方服务是地方经济社会发展的客观需要，是地方高校生存和发展的必然选择，更是激发地方高校活力和动力的源泉。

1.强化服务意识，树立主动适应社会的服务观

纵观高等教育发展，从“象牙塔”到“社会服务站”，为经济社会发展服务是高等教育发展的必然趋势，从某种意义上讲，大学的社会地位和公众形象不仅取决于自身人才培养和科学研究的水平，而且更多地来源于大学对经济社会的贡献力和影响力。高校在为经济建设服务的同时，自身的价值也得到充分体现，得到社会的承认、信任和支持，更为自己的可持续发展创造了更好的条件。因此，地方高校要充分发挥和利用与地方的地缘优势、情感优势、智力优势，以理性的态度把握好高校的办学定位，形成办学特色，适应当地经济社会发展的需要和走向，变简单、被动适应为深刻、主动适应。地方经济发展对人才、科技的强烈需求为高校发挥社会服务功能搭建了宏大的表演舞台，提供了大好时机。地方高校应抓住机遇，树立主动适应社会的服务观，迎接挑战，主动登上经济建设的大舞台。

2.协调三大职能，树立全方位的服务观

高校三大职能相互联系、相互渗透，共同构成了现代高校的功能体系。增强社会服务功能，需要地方高校统筹协调三大职能，树立全方位的服务观。要以培养应用型人才为根本，以科研创新为支撑，以科研促进人才培养，增强服务社会能力，以服务求支持，以贡献求发展，进而构建一个三大职能协调发展的体制机制，促进高校科学发展，支撑当地经济社会发展和进步。在人才培养方面，地方高校要根据地方经济社会发展对人才的需求，制定准确可行的人才培养目标，建立以“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才培养规格为方向的课程和教育体系，使培养规模与地方社会接轨、专业结构与产业结构接轨、培养模式与市场需求接轨。在科学研究方面，要瞄准社会需求，坚持面向地方经济和解决“三农”问题这个主战场，坚持产学研相结合，坚持基础研究与应用研究相结合，坚持科技研发与成果转化推广相结合，因地制宜构建科技推广、服务体系，实现科技创新与技术推广双促进，更好地服务社会。

3.增强市场意识，树立合作共赢的服务观

扩大和积聚地方高校发展的资源和空间，是地方高校开展社会服务的一个重要目标和落脚点。因此在市场经济体制下，地方高校要增强市场意识，按市场经济的价值规律办事，讲成本核算，注意投入和产出，讲合作“双赢”或“多赢”。地方高校作为一种特殊的社会机构，服务社会时既要遵循高等教育的发展规律，又要遵循市场经济的运行规律，社会服务要在这两个规律的双重作用下进行。在服务社会的过程中，地方高校一方面要诚实守信、有序竞争，帮助构建良好的市场经济软环境，另一方面要建立和完善知识产权保护、科研成果推广和转化的科学机制。

二、准确定位，提升地方高校服务社会能力

地方高校应紧密结合地方经济社会发展的需要，从学科积淀和专业优势出发，准确定位，走特色发展之路，不断提升服务社会能力。近年来，河南科技学院根据“科教兴豫、人才强省和自主创新、跨越发展战略，加快创新型河南建设”的总体要求，实施“科技兴校”战略，确立了以应用研究为主、积极推进应用基础研究、积极推进应用技术开发和成果转化的“一主、两推进”科技工作思路，服务社会能力显著增强。

1.围绕“一主”，突出特色，提升科技创新能力

河南科技学院始终发挥“农科”这一科技优势特色，凝练优势学科方向，打造科技创新平台，科技创新能力不断提升。

学校按照“突出学科优势、优化资源配置”的原则，打造农业生物类科技创新平台。在5个校级重点实验室的基础上又建成了教学科研实验中心，建成了省高等学校重点学科开放实验室、省高校工程技术研究中心、省高校重点实验室培育基地、省高校人文社会科学重点研究基地6个和省创新型科技团队、省高校科技创新团队4个。

科技创新平台的形成有力地支撑了学校科技创新能力的显著提升。5年来，学校承担科研项目758项，其中国家级项目34项、省部级项目203项，年均增长40.3%。获科研成果奖277项，其中国家科技进步二等奖、技术发明二等奖各1项，河南省科技成果奖37项。获纵向科研经费2400多万元，年均增长143%。“鸡生长与免疫抑制综合征病毒的分子鉴定及致病机理研究”项目获得国家自然科学基金委员会项目资助，“生猪主要违禁药物残留免疫试纸快速检测技术”获得国家科技进步二等奖。

在作物育种方面，河南科技学院先后培育出以“百农3217”“百农矮抗58”“百棉1号”为代表的小麦、棉花、玉米等作物新品种68个，创造了显著的经济效益，为河南农业发展和国家粮食安全作出了重大贡献。

另外，学校在大豆、蔬菜育种以及农业昆虫与病虫害防治等领域也取得了较大成就。在2009年河南省自主创新体系建设大会上，河南科技学院作为全省高校的唯一代表作了典型发言。

2.围绕“两推进”，大力推进技术开发和成果转化

近年来，学校发挥科技优势和特色，积极探索科研成果转化推广新途径，形成了河南科技学院颇具特色的农业科技成果转化推广体系。

根据农业科技成果推广既要面向千家万户又要面向企业的特点，学校构建了“学科+团队+基地+公司+农户”的农业科技成果转化推广体系，探索了“订单育种”新模式，即由企业根据市场发展提出品种性状目标，学校委托育种专家按需育种，“农民想种啥、企业想卖啥，学校就培育啥”，实现了学校、企业、农民的良性互动，达到了“百姓满意、企业得利、学校受益”的目标，大大加快了新品种研制和转化的速度。截至目前，学校已与滑丰种业、联丰种业等多家公司签订了小麦“订单育种”合同。

2008年以来，在国际金融危机的冲击下，省内不少企业面临效益严重下滑的局面。为了应对金融危机，学校积极响应省委、省政府的号召，发挥高校的人才和技术优势，主动为企业提供人才支持和技术服务，积极推进技术开发和成果转化。2009年，学校选派119名业务素质高、工作能力强的教师作为科技特派员和技术员，到河南中心环保物流、河南中科化工、获嘉县楼村实业公司、河北五得利集团新乡面粉有限公司等119家相关企业挂职服务，积极为企业开展技术攻关、新产品开发、技术咨询等服务活动，为企业提供技术、人才和智力支持，帮助企业提升研发水平和管理水平。在一年的实践中，特派员和技术员的工作卓有成效，所在企业的经济效益不仅没有下滑，而且还稳步增长，为地方经济复苏作出了应有的贡献。2010年，因科技推广成绩突出，学校获得“河南省科技推广十佳示范单位”荣誉称号。

3.发挥科技优势，积极服务地方经济建设

学校始终坚持“面向农民、面向农村、面向农业”的科技服务宗旨，巩固学科特色优势，以“服务‘三农、服务社会”为己任，积极主动地服务地方经济建设和社会发展。

通过校地（企）合作，学校先后与新乡、鹤壁、许昌、济源、辉县、长垣等地政府及当地企业签订科技合作协议32项，优先转让科技成果，促进地方和企业人才培养，加快科技成果转化，参与地方及企业经济发展与生产的论证、规划和咨询工作，派出省、市级科技特派员，帮助企业开展技术改造。

学校还充分利用全国职教师资培训重点建设基地、全国高职高专师资培训基地、河南省“阳光工程”农民创业培训基地和现代农业技术培训基地的职业技能培训优势，开展培训工作，为地方留下了一支永不撤退的农业科技队伍。

学校还通过“省科普及适用技术传播工程”“科技扶贫”“科普之春”等活动，促进农业增产、企业增效、农民增收。2007年以来，学校共承担“省科普及适用技术传播工程”92项，连续12年居全省高校首位；先后派出专家760余人次到田间地头、养殖厂区传播先进实用技术，受益群众7万多人，涌现了一大批深受农民喜爱的农业专家。

2010年，在由国家科技部、中宣部和中国科协联合开展的全国科普工作先进集体和先进工作者评选表彰活动中，河南科技学院获得“河南省科普工作先进集体”称号，1人被评为“全国科普工作先进工作者”称号，7人被评为“河南省科普先进工作者”。

三、引领提升，推动地方高校科学发展

学校依托科技创新，在服务社会能力增强的同时拓宽了学校的发展空间，有力地推动了学校各项事业的科学发展，提高了学校的美誉度和影响力，对学校办学层次、竞争力的提升产生了明显的效应。

1.以服务社会为载体，建立教学科研基地，促进人才培养

在长期的实践与探索中，河南科技学院以服务社会为载体，推动产学研相结合，强化实践教学，先后建成校外实习基地150个、科研基地39个，建立了生物工程（技术）校企联合办学理事会和农学、种子科学与工程专业等教学指导委员会，吸纳合作单位和企业作为理事单位和委员，实施“百家企业计划”，成立了本科教学指导委员会和企业家发展联盟；以校企合作为平台，实现了校企合作基地合一、教研基地合一、学生理论与实践基地合一，培养了一大批适应高新技术和现代农业发展的“有知识、强能力、懂经营、能创业”的应用创新型专门人才，提高了学生的实践能力，使企业获得了“心仪”的人才，学校的人才培养能力和质量不断提高，从而实现了企业、学校、学生“三方共赢”。近年来，学校毕业生就业率连续稳定在95%以上，用人单位对毕业生满意率在95%以上。

2.以服务社会为纽带，构建校地（企）长期合作机制，拓宽办学空间

通过构建校地、校企长期合作机制，学校积极参加与地方经济发展密切相关的重大项目，为地方经济社会发展排忧解难，扶持壮大地方支柱产业，帮助地方培育新的发展产业，促进地方经济又好又快发展。

这种合作既满足了地方经济社会发展对专业人才、科学技术、研究成果的需求，又很好地扩大了河南科技学院人才、技术、科研资源的溢出效果，以服务获得了地方支持，拓宽了办学空间。2009年，河南科技学院与辉县市人民政府开展校地合作，辉县市政府在两年内先期投资1.5亿元与学校共建高职学院，有力地推动了学校各项事业的发展。经过考察和协商，中国种子集团有限公司拟投入3亿元，与学校共建中国杂交小麦研发中心，以推动杂交小麦研究。

3.以服务社会为指南，凝练学科方向，提升学科专业建设水平

河南科技学院以全面服务地方经济建设和社会发展为导向，按照“优势突出、特色鲜明、新兴交叉、社会急需”的原则，不断凝练、调整学科方向，对传统专业进行改造和调整，结合新兴产业进行专业设置，在融入地方中逐渐形成学科特色和优势，在服务地方中不断扩大学科资源，在与地方合作中快速提高学科专业建设水平。

在“十一五”建设中，学校建成了作物学一级学科省级重点学科以及预防兽医学和作物遗传育种两个二级学科省级重点学科，实现了省级重点学科的突破；建设了作物学等4个硕士学位授权学科一级学科及作物遗传育种学等13个硕士学位授权学科二级学科；建设了植物学、食品科学与工程等35个校级重点学科；农学、食品科学与工程、园艺3个专业被评为国家级特色专业建设点，生物工程、市场营销等9个专业被评为河南省特色专业建设点；新建了作物遗传育种和动物疫病防控2个省级教学团队、公共关系学等8门省级精品课程和生物学等3个省级实验教学示范中心。

4.以服务社会为目标，提高实践能力，打造教育科研优秀团队

在服务地方经济社会中，学校的科学研究能力和水平得到检验，科学研究队伍得到锻炼，学校教师和科研人员理论联系实际的能力得到提高，教师和科研人员的视野得到开阔、研究的热情得到激发。可以说，如火如荼的社会服务打造了一批“实践能力强、学术技术过硬、特别能战斗、特别能奉献”的教学科研团队。近年来，作物遗传育种和动物疫病控防两个团队被评为省级教学团队，植物学等6个教学团队被评为校级教学团队，棉花育种与分子生物学研究团队被评为河南省科技创新团队，动物病毒致病及免疫机制和作物分子遗传育种两个团队被评为河南省高校科技创新团队。

科技创新能力的提升和社会服务功能的增强，极大地提高了学校的核心竞争力、社会美誉度和影响力。在《2007中国大学评价研究报告》中，河南科技学院位居中国高校科技贡献力排行榜第53位、中国高校技术创新贡献力排行榜第42位，并在“2009中国大学农学专业排行榜”中跻身50强。2009年，学校被评为“河南省最具公信力的十大教育品牌”。

（作者系河南科技学院副院长，教授，博士生导师）

定位　适应　发展论文 篇3

一、“心理健康与社会适应”相关概念及其相互关系

什么是心理健康, 心理健康包括哪些方面?何为社会适应, 社会适应对于成长中的少年儿童意味着什么?对于少年儿童而言何谓心理健康或不健康, 社会适应与心理健康有什么联系?心理健康与心理发展、心理素质又是什么关系呢?

(一) 关于心理健康相关概念与理解

对任何生物体而言, 健康是一种动态平衡。健康与不健康不是绝对的对立, 而是相对的有过渡性阶段的状态。世界卫生组织将心理健康定义为:一个人可以实现其能力、可以应付日常生活中的压力、工作有所成效、可以为其所在的群体有所贡献的健康幸福状态。

肖汉仕教授认为:心理健康的基本含义是指心理的各个方面及活动过程处于一种良好或正常的状态。其理想状态是保持性格完美、智力正常、认知正确、情感适当、意志合理、态度积极、行为恰当、适应良好的状态。[1]心理健康从不同的角度有不同的含义, 衡量标准也有所不同。儿童和青少年的心理健康标准不同于成年人, 他们处于不断发展变化的过程 (见表1) 。而心理异常是大脑的结构或机能失调或者人对客观现实反映的紊乱和歪曲, 既反映了个人自我概念和某些能力的异常, 也反映为社会人际关系和个人生活上的适应障碍。心理异常在社会适应方面的表现为:忧郁、狭隘、嫉妒、惊恐、残暴、敏感、自卑。但是要清晰地判别正常心理和异常心理, 也不是一件容易的事情。

心理健康教育又称心理素质教育, 简称为心理教育。“它是教育者运用心理科学的方法, 对教育对象心理的各层面施加积极的影响, 以促进其心理发展与适应、维护其心理健康的教育实践活动”。[1]因此, 《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》中的“加强学生的心理健康教育, 培养学生坚忍不拔的意志、艰苦奋斗的精神, 增强学生适应社会生活的能力”中的“心理健康教育”应该等同于心理素质教育。肖汉仕教授认为:“心理素质是在遗传基础之上, 在教育与环境的影响下, 经过主体实践训练所形成的性格品质与心理能力的综合体现。其中, 心理能力包括认知能力、心理适应能力与内在动力, 对内制约着主体的心理健康状况, 对外与其他素质一起共同影响主体的行为表现。”[2]“性格健全、具备必要的心理能力、行为适应良好、内在动力强大而又积极, 这些既是心理健康的条件, 又是心理健康水平高的标志。而心理健康水平低下正是心理素质不良的必然结果。反过来, 心理健康状况又直接制约心质、心能、心力等方面的提高, 并直接导致行为表现, 决定行为适应与否。”[2]

对上述概念的梳理有助于体育教师对体育课程中的“心理健康”含义的理解。处于心理发展期的青少年学生, 由于心智尚未成熟, 对社会接触和了解不够, 因此, 不能使用成年人的标准去衡量他们的心理与行为。在论坛中有教师提问:学生在学习难度动作时具有胆怯心理是否是一种不健康的表现?显然不是, 任何人在面对困难和挑战时都会有胆怯心理, 关键是如何对待, 采取什么措施, 这是正常的心理表现。

有教师举例:一名小学四年级的女学生, 在1.1米高度的跨栏架上做跨越式跳高动作, 但总是不能完成, 教师将跨栏架换成橡皮筋后, 她很轻松地跳过去了。这就说明心理健康因素对掌握技术要领的重要性, 这里使用的“心理健康”一词应该是指“心理素质”的含义, 与是否健康没有关系。在上述例子中, 其实并不涉及到“心理是否健康”的问题, 而是心理素质的不同表现。因此, 在体育教学或教学研究中使用“心理素质”一词更有利于表达的逻辑性与准确性。

(二) 关于社会适应

社会适应是指个人为与环境取得和谐的关系而产生的心理和行为变化。它是个体与各种环境因素连续而不断改变的相互作用的过程。

在正常情况下, 人体维持着生理和心理的平衡状态, 人能依照社会生活的需要适应环境。社会适应能力包括社交能力、处事能力、人际关系能力。如江苏沈锋老师所说“个体一生不断面临新的情境, 每一发展阶段都有特定的要求, 如, 人格发展、对父母心理上的独立、职业选择、人际关系、婚姻、家庭、退休、死亡等。社会适应是一个毕生的过程。”再结合心理健康标准可以看出, “社会适应”属于心理健康范畴, 是心理健康在社会交往方面的表现, 是一种长期适应的过程, 对于个体而言, 人在不同的年龄阶段具有不断发展变化的特点。因此, “中小学教育阶段, 体育与健康课程在培养学生社会适应能力过程中, 需要与学生的年龄特点匹配 (江苏沈锋) ”。“只能说体育课具有促进社会适应这方面的功能, 但也是众多教育中的一角, 还有其他教育也在共同发挥作用 (江西毛华燕) ”。

(三) 关于心理发展

心理发展是指个体在整个生命历程中所发生的一系列积极的心理变化。因此, 并不是所有的心理变化都可以叫做发展。如, 由于疲劳和疾病等原因而发生的心理上的变化, 就不能称为发展。一般地说, 心理发展与教育的相互关系, 主要是表现在受教育者智能和个性品质的发展两个方面。智能主要是指一个人的认识能力, 它表现在受教育者的学习、分析问题和解决问题的能力上。

在一个人的个性发展上, 教育的影响也是很重要的。受教育者的个性品质的发展过程, 也与智能发展过程一样, 主要是在生活条件和教育影响下逐步实现的。总之, 心理发展借助于教育的内容、方法, 教育者的言行, 以及教育情境, 激发和诱导受教育者的心理的发生和发展, 以及形成各种能力和个性特征。

由此来看, 体育活动以及体育教育对发展儿童青少年的智力, 尤其是良好个性品质的形成具有重要作用。如甘肃董平老师所言:“体育与健康学科是将学生体质、能力、意志、精神等有机融为一体的综合教育手段, 旨在使学生身心和谐、人格完善、情感丰富、心情愉悦、涵养得以提高。”四川阎光辉老师认为“在体育教学中, 我们需要坚持培养学生人格的魅力, 促进学生养成坚韧、拼搏、积极向上、忍让、宽容等良好的品性。”可以看出, 这些良好个性品质也恰恰是维护和保持心理健康的基础, 没有良好的个性品格的人更容易走极端, 或者做出不太合乎常理的事情。而在体育课程中, 我们强调促进学生心理健康的同时, 也要重视通过体育学习促进学生智力与个性品质的发展。《课标》中的“心理健康”可以理解为“良好的或健康的心理发展”, 具体体现为对学生心理素质的提升或促进, 这种心理素质的发展中包含着社会适应能力及个性品质和智力发展。

二、“心理健康与社会适应”目标在体育课程中的体现与落实

心理健康与社会适应是个比较宽泛的范畴, 其他学科或者很多活动形式也同样可以发挥这样的作用。那么, 体育课程与心理健康、社会适应是什么关系?体育学科自身促进学生心理健康与社会适应发展的根本是什么?哪些是核心, 哪些是抓手?或者如谢雷老师的问题:体育学科的性质和特点与促进学生心理健康和社会适应目标有什么内在关系?又如龚朝晖老师的问题:体育学科更适合或更有利于达成哪些心理健康与社会适应目标呢?具有体育学科特点的“心理健康与社会适应”学科内容有哪些?

(一) 体育运动促进学生心理发展, 为心理健康奠定基础

如, 山东于周涛老师所言“体育实践课与其他学科相比, 在环境上也有很大的区别。体育操场是开放的, 教学空间比较大, 因此环境变化多, 角色转换快, 信息交流频繁, 这更有利于学生心理发展”。那么, 体育课程的哪些特点更有利于促进学生的心理发展呢?心理健康教育又称心理素质教育, 简称为心理教育或心育。它是教育者运用心理科学的方法, 对教育对象心理的各层面施加积极的影响, 以促进其心理发展与适应、维护其心理健康的教育实践活动。

在网络讨论提供的“案例1”中“美国的学校和学生们都特别重视在体育比赛中获得的奖项。在很多人看来, 体育活动, 如, 球赛, 甚至包括给球赛当乐队成员, 都能培养青少年的品格和基本生存技能, 如, 团队协作、冲突解决等。”这种情况看起来类似于我们的课余训练队或体育俱乐部, 虽并非学校体育课, 但相对而言, 比起专业运动员的训练和比赛与我们的体育课程更接近了一些。而且, 在论坛中教师们还给出了很多关于体育运动对心理健康与社会适应培养的品质的内容, 如, 培养顽强的作风、敢于挑战的勇气、经受挫折的能力、乐观自信、胸怀开阔、积极进取、自尊自强、吃苦耐劳、团结协作、宽容忍让等等。那么, 到底是什么造就了一个人这么多优秀的品质呢?

讨论中大家还举出了很多例子。如, 一位老师提到“在自杀的中学生和大学生中, 体育专业的学生几乎没有, 因为负面情绪可以在经常的体育活动中得到宣泄, 体育使他们变得性格开朗、胸怀开阔、乐观自信、勇于战胜困难。”这个例子也说明长期艰苦的体育训练可以铸就某些良好的心理品质, 成为抵御和防范不健康心理的真正利器。

在综合大家观点和讨论的基础上, 我们将体育运动的心理促进作用概括为4个核心要素, 即:艰苦训练、不断挑战、体育竞赛、团队精神。在运动参与过程中伴随着这4个要素会引发许多其他心理特征, 从而塑造练习者坚韧不拔的毅力、积极进取的心态、竞争与合作精神、胜负与荣辱观以及贯穿始终的心理调节等。

这些优良的心理品质不但使一个人成为非常优秀的个体, 而且也为其心理健康奠定个性基础。

(二) 利用体育课程的四大特性, 落实心理发展目标

作为学校教育的体育课程是否具有同样的功效呢?如何落实并发挥学校体育课程对学生的心理发展与心理健康的作用呢?作为学校教育的体育课程, 与专业运动训练、课余运动队甚至体育锻炼娱乐均存在较大差异, 不可混为一谈, 但也离不开体育运动对心理发展的独特作用。而且, 所谓的心理健康与社会适应的促进也不是在课堂上孤立存在的, 是伴随着运动学习而进行的。因此, 将体育运动“四要素”灵活运用在体育课程中, 是促进中小学生心理发展与心理健康的关键。

1.苦中寓乐。在教学中需强调体育活动的强度与数量, 追求“苦中作乐”, 磨练坚强毅力。正如杨正伟老师所言“锻炼后的快乐, 提高后的快乐, 那种历尽千辛万苦、克服层层困难的‘学会’、‘能’做某个技术动作的快乐, 在现在的体育课上缺失了。而由此所附带的诸如坚韧、顽强、吃苦耐劳、团结协作等意志品质的培养, 可能在快乐中也消失了!”在平时的教学研究中, 我们更多在关注如何让学生获得快乐, 体验运动的乐趣, 殊不知体育运动的乐趣往往躲藏在“吃苦”的背后, 那些让学生真正感受到痛或累的“苦”才是引发学生心理变化, 需要学生学会坚持和忍耐, 迫使学生不断体会身体感受的关键所在。而且正因为身体各种感知觉 (疼、累、兴奋、开心、悲伤等) 都是身体和心理的深刻体验, 也因此而记忆深刻、影响深远。

在笔者曾经对466名小学生家长的调研中得出一些结论:赞成孩子在体育活动中多吃苦的家长占94.3%。当然, 只有苦而没有甜、没有乐, 也是不可取的, 所以, 体育教师所面临的挑战和难点就在于如何让学生能够“苦中作乐”, 引导学生心甘情愿地“吃苦”。

2.适度挑战性。帮助学生确定体育学习目标, 努力挑战自己, 培养积极乐观的精神。体育课堂上不需要学生挑战运动极限, 也不一定是超越某名学生, 更为重要的是鼓励学生在运动学习中挑战自己, 挑战运动的高度和远度, 挑战胆怯的心理, 挑战痛苦的感受, 学会努力坚持, 这是体育课程内容一个比较外显的特性, 是一种积极心理品质的培养。如, 湖北徐敏老师所言“让学生在体育活动中自觉克服各种困难, 在具有挑战性的运动中体验乐趣, 进而在生活中和学习中克服各种困难, 体验战胜困难带来的喜悦, 形成坚强的意志品质, 这才是学校体育与健康课程的目的之一。”学生在运动参与的不断挑战过程中, 承受着一定的心理和生理压力, 在教师的引导和鼓励下, 学生需要自我鼓励, 激发自我动力, 需要调节心态, 充满自信心, 不断追求下一个目标, 这是帮助学生不断战胜困难、保持积极心态的过程, 可以促进学生良好的心理发展。

3.竞争与竞赛性。在内容丰富、形式多样的体育竞争与竞赛活动中, 可以激发学生的积极性, 调动学生的兴奋性。在体育教学中, 中小学生会因为一个接力赛跑的输赢争得不可开交, 会因为输掉一场球而痛哭流涕。如, 江西毛华燕老师所说“学生在体育竞赛中学会了遵守规则, 做游戏不犯规, 学会正确对待输赢。”“经常参加体育比赛, 激烈的竞争也使学生变得自信和坚强, 胜利使他们获得自信, 失败使他们经受挫折的考验。”当然, 有时由于学生的技术掌握不够而无法组织正式规则的比赛, 教师可根据实际需要安排一些体育竞赛性练习或竞争性游戏, 激发学生的兴奋性与竞争意识, 帮助他们学会处理在比赛过程中出现的问题, 理性看待输赢, 乐观面对挫折, 这也是体育课程落实心理发展、心理健康目标的一个重要方面。

4.合作与交往性。在学习过程中, 需要学生之间的相互交流、相互激励和帮助, 因此, 在体育学习时常采用分组或小团体的方式进行, 尤其是一些集体运动的项目本身就依赖于多人合作, 在团队学习过程中有配合、有责任、有纪律, 也会有矛盾与冲突, 这些都为学生社会适应能力的发展提供机会。其实, 小组合作学习这样的组织方式在其他学科中也被普遍运用, 但在体育活动中小组成员往往会有一些同甘共苦的深刻经历, 因此, 成员间的团队凝聚力也会显得更强烈些, 影响也会更深刻。这也是体育学习在促进学生与人交往、相互配合以及处理矛盾方面的特性所在。

(三) 学生体育学习中心理发展的动力:体验积极情感, 形成良性循环

学生在体育课程的学习中, 需要面对劳累和酸疼、竞争和挑战、矛盾与冲突, 甚至需要面对最直接的挫折与失败, 这既需要自己的心理调节, 也需要来自外界的支持、帮助与鼓励。因此, 帮助学生在运动学习中获得积极的情绪、情感体验 (见表2) , 形成良性循环, 是激发学生体育学习动力, 促进学生心理发展的关键。如, 浙江张建林老师所言“老师在组织学生练习时是带着激情鼓励进步的学生, 鞭策气馁的学生让其形成积极的态度, 这会让课堂氛围走向良性循环。重视这些因素是一位教师走向真正教书育人境界的开始。”

在我们曾经做过的对小学生家长的一项调研中, 关于体育活动除了身体健康方面对孩子的积极作用, 其结果由高至低排序为:磨练意志力 (93.9%) 、积极乐观的态度 (87.1%) 、培养规则意识 (68.9%) 、调节心理平衡 (66.5%) 、交往能力 (64.6%) 、学会面对成功与挫折 (63.3%) 。当然, 体育活动对人的心理各个方面的促进与培养也不是完全分离的, 而是相互作用相互影响的。

对于广大一线教师来说, 厘清核心概念, 抓住体育课程、体育活动的一些本质特性, 落实具体做法, 进行长期地引导与渗透, 才是体育课程真正将“心理健康与社会适应”目标落到实处的关键。无论教师采用何种教学形式, 北京教育学院体育与艺术学院潘建芬认为“有意关注课堂上学生的体育品行, 及时观察不同学生的行为表现, 在体育教学中捕捉教育时机, 优秀教师在这方面的能力凸显得会更充分、适切, 达到润物细无声的效果”。

参考文献

[1]肖汉仕.心理健康教育理论与方法[M].长沙:湖南科学技术出版社, 1997.

定位　适应　发展论文 篇4

关键词：多径,零频差,扩展卡尔曼滤波,测量误差协方差

0 引言

多径干扰是高性能卫星导航接收机的主要误差源,静态环境的多径“固定不变”,导致定位结果在某个方向上形成“拖尾”现象[1]。接收机在静态环境中静止不动,多径与直达信号的多普勒频差为零,静态短多径完全融合在直达信号中,无论从多普勒频率还是从码相位维度都难以鉴别。静态多径会导致伪距测量偏差,虽然定位解算方法可平滑多径影响,但只是简单地将多径近似为随机抖动的高斯噪声,并未考虑多径造成的伪距误差特性[2,3,4]。因此针对静态场景中常见的零频差短多径提出一种自适应估计多径残留的方法。

1 GPS多径残留模型

接收机基带的输入信号为:

复数表达式为:

假定t1时刻前,只存在直达信号,t1时刻后加入带有多普勒的多径影响,则直达信号多普勒频率fd0=0,多径多普勒频率fd1=△fd,多径信号M的复数表达为:

在△fd=0时,伪距误差呈现“矩形”分布的特性,在不同多径多普勒情况下,伪距误差呈现△fd周期“震荡”,最高幅度为无多径多普勒频差时的最大误差值[5,6,7]。因为涉及复杂的变换,伪距误差解析解不易求出,为了简洁地表征多径多普勒情况下伪距变换规律,提出简化模型,用正弦式表示伪距误差:

2 扩展卡尔曼的GPS定位模型

扩展卡尔曼滤波基于动态系统模型是高斯分布,其滤波过程主要分两个阶段:预测和更新[8,9]。在预测阶段,滤波器根据上一状态的估计做出对当前状态的估计。在更新阶段,滤波器利用当前状态的观测值去优化在预测阶段获得的预测值,以获得一个更精确的新的估计值。根据已知的线性观测模型和转移状态模型,可以分别构建出预测过程和更新过程[10]。

为实现GPS定位,将扩展卡尔曼滤波算法特殊化,选取状态量为:

同时,选取观测向量为:

ρi代表第i颗卫星到接收机的伪距,为第i颗卫星到接收机的伪距变化率。

为该卫星的伪距测量误差,为伪距变化率测量误差。

图1展示了GPS定位中EKF的算法流程。

其中:

过程噪声协方差Q为:

其中,SVx为速度噪声(即加速度)功率谱密度值。St为接收机钟差噪声的功率密度,Sf为接收机频漂噪声的功率密度[11,12]。

观测噪声R存在多种方法,包括Sage自适应滤波法、卫星仰角权重法、卫星信号载噪比法。本文采用标准EKF功率系数加权的方法设定观测噪声,这是一种计算简单有效的方法[13]。

3 基于多径残留模型的测量误差协方差估计

传统的扩展卡尔曼滤波算法只是简单的假设接收机在各观测历元的测量误差服从期望为零的高斯分布,实际上,零频差短多径干扰下的测量误差均值并不为零,这种差异导致定位结果偏离真实状态[14,15]。所以,必须对测量误差期望进行估计,才能得到精确的状态值。根据零频差短多径误差在一段时间内呈“矩形”分布的特点,对测量残差进行开窗拟合,在拟合窗口内对测量残差求平均确定测量误差期望。根据测量误差期望确定当前测量误差协方差,作为自适应参数提供给扩展卡尔曼滤波模型,从而减弱测量误差中多径误差对定位结果的影响。

令测量误差向量为vk,测量误差协方差矩阵为Rk,测量误差向量的偏差为uk,因此观测模型的期望不一定为零。

当E(vk)≠0时,E(△Xk)≠0,这表明,当一段时间yk存在持续偏差时,E(Xk)≠Xk,即Xk为有偏估计。

在有持续偏差时,定位残差向量为:

假设在比较短的时间段内,测量误差均值没有发生很大的变化,选取移动窗口长度N,即接收机在tK-N+1到tK时刻共N组观测值,应有:

将式(13)两端取和再除以N,得到:

若不考虑过程转换模型误差,只考虑测量误差对状态估计的影响,则Xk应为无偏估计,即:

表明uk是uk的无偏估计。

测量误差协方差与观测残差的关系为:

取Rk-i的均值作为Rk的估计值,则有:

可以近似求解tk时刻观测量yk的误差协方差矩阵R,并作为扩展卡尔曼滤波器的自适应参数,实现了基于多径残留模型的自适应扩展卡曼滤波算法。

4 仿真验证

通过仿真来验证零频差短多径对EKF、ARKF定位结果的影响。仿真参数为:4颗卫星,GOP为2.5,卫星直达信号载噪比均为40 d BHz,接收机固定,忽略卫星时钟钟差、接收机时钟钟差、大气层延时的影响;其中正南方的一颗卫星在30 s~50 s间引入所示的测量误差,包括伪距测量误差和多普勒测量误差;EKF和ARKF采用了相同的状态方程和过程噪声Q,仅测量误差不同,其中EKF的测量误差协方差采用功率系数加权法,而ARKF的测量误差协方差采用了本文提出的自适应多径残留估计方法。

图2给出ARKF中估计的伪距测量误差估计均值与实际值的对比,拟合窗口长度N=5。从图中可以看出:

(1)EKF中测量误差标准差与卫星C/N0有关,当C/N0为40 d BHz时,其标准差为0.45 m,和无多径情况下的伪距测量标准差基本一致,因此EKF在无多径干扰时仍然能够较精确地定位。

(2)ARKF估计的伪距测量误差均值与实际多径测量误差基本相符,反映了误差变化趋势,当多径引入和多径撤除时,相对误差较大。

图3、图4给出了EKF和ARKF的二维定位误差仿真对比图。图3是EKF 2D定位结果图,上述30 s~50 s引入的多径导致了定位点向北偏离了2.2 m。图4是ARKF 2D定位结果图,由于自适应估计了多径,定位点仅仅偏离了0.5 m,多径抑制能力比EKF提升了3.4倍。

5 结束语