一致性研究（精选12篇）
一致性研究 篇1
1. 协议一致性测试的概念
协议测试是软件测试领域的一个分支, 属于黑盒测试, 它包括了三种类型的测试:一致性测试, 互操作性测试以及性能测试。
协议一致性测试是协议测试的一种, 依据某种协议对该协议的实现进行测试, 并判断该协议的实现是否与标准一致, 属于功能性测试。其主要目的是确认产品的功能符合标准规范的要求, 减少产品在运行过程中发生错误的风险。
协议一致性测试依据的标准是某种协议, 测试对象是设备的相应协议的实现, 目的是检验实现的输出是否与标准规定的一致。协议一致性测试的两大要素一是测试执行的标准, 另外是测试对象的输出结果与期望值的对比, 以确定被测系统的实现的可靠性以及提高在与其他同类型设备互联时的成功率。
2. 协议一致性测试的方法
测试系统对被测系统的访问模型依据被测协议实现的所处的上下层次来建立的。上下层的访问和被测协议实现是通过服务访问点来连接的, 测试系统对被测协议实现的测试控制和观察的接口可以设置在服务访问点, 也可以设置在服务提供层上或其他系统接口上。一个测试系统两个测试控制和观察的接口, 分别对应于被测实现的上层和下层访问点。测试系统对应于上层访问点的部分是上测试体, 对应于下层访问点的是下测试体。
IUT (Implementation Under Test) 和上层测试体之间通过抽象服务原语言 (ASP) 来通信, IUT和下层测试体协议数据单元 (PDU) 交换数据。在实际测试中, PDU采用抽象服务原语编码基本的消息信令, 而不是直接进行交互。协议一致性测试使用了被测试系统实现所使用的层间服务原语和协议数据单元PDU进行控制和解析。根据不同观察点的设置位置, 可以分为本地测试和外部测试, 本地测试适用于产品的内部测试而外部测试使用于远程方的测试。协议测试多用外部测试, 加上辅助的内部测试。外部测试可分为分布式, 协调式和远程式, 每一种又可以根据测试层次分为单层的, 多层的或嵌入式的。
本地测试法是协议测试中最常见的一种方法, 如图1所示。在这种测试模型中, 上下测试体以及协议协调过程是在同一个系统中完成的。这种模型假设被测协议层的上下层边界都存在访问接口, 测试系统通过接口对IUT施加激励进而观察输出的响应, 从测试系统的角度来说, 这种接口也成为控制观察点PCO (Point of Control and Observation) 。
分布式测试法, 协调式测试法和远程测试法这三种模型都假设IUT的下边界不存在接口。分布式测试模型下层测试体和IUT处于两个不同的系统中, 并且通过底层的服务协议来实现互连。同本地测试法不同, 分布式测试法的协调过程使用PCO交换的抽象服务原语来进行的, 上下测试体之间的同步是通过被测试系统实现的, 因此测试判决是通过下测试体作出的。
协调测试法是一种高级的抽象测试方法, 与分布式测试法相比较, 被测试IUT上边界与上测试体之间不需要有访问接口, 使用标准的测试管理协议和测试管理数据单元进行自动化的测试和管理。下测试体作为主控方, 自动对测试作出判决。上下测试体之间的通信可以基于被测试的协议, 也可以使用其他可靠的协议来传输控制数据单元, 用于高层协议的一致性测试。
远程测试法的主要优点是不需要显式地测试协调过程, 同时下测试体和IUT之间的同步依靠被测试的协议来实现, 上测试体的存在也是可以选择的。远程测试模型采用下测试模型通过其下层的服务系统与同一层次的被测系统交换数据单元。
3. 协议一致性测试的内容
协议一致性测试的内容主要包括了分析被测实体的具体实现所采用的协议规范和特性。要根据协议的规范, 研究协议的每个特性, 结合具体的被测实现, 建立仿真测试事件集合或交互行为序列, 这个用于描绘测试任务的事件集合或交互序列直观上使用时序的信令图来表示, 在具体的编程时使用TTCN3语言来编写事件集合或交互序列的测试用例。
协议一致性测试的标准包括了3个部分:抽象测试集, 协议实现一致性说明和协议实施附加信息, 如图2所示。可执行的协议测试集合基于上诉三部分基础上生成。测试生成使用抽象测试集描述特定的协议文本, 并且要求抽象测试集也是标准的。测试实现特定测试集的执行方法过程, 在这个过程中, 抽象测试集被转变为可以在具体测试设备或平台上可执行的测试用例, 也就是测试用例的编译选项的配置和编译过程以及可执行体和动态运行配置文件的生成。测试执行是运行已经可执行化的测试执行体, 观察被测实现的外部响应最终得到测试判决。
被测试对象应该自己系统协议实现的标准说明, 以用于测试时能以此作为测试对照。测试方可以根据PICS (Protocol Implementation conformance statements) 协议实现的一致性陈述和PIXIT (Protocol Implementation Ixtra information for testing) 进行配置参数和测试用例的选择, 进而得到将要测试的用例。
测试过程的状态变化经历了稳定状态, 被测试状态, 测试体结束状态, 验证结束状态。具体转换过程如图3所示:
在测试过程开始阶段, IUT首先由前置动作过程设置成初始的测试状态, 并且由测试用例激活测试过程, 即从稳定状态进入到测试状态。测试用例在测试体中经过一段时间运行后, 进入结束状态, 如果结果不一致, 就需要进一步分析结果中存在的问题, 进而转入验证结束状态, 如果结果相同, 通过后置动作恢复为稳定状态, 并且等待进入下一次测试过程。
协议一致性测试的过程分为了三个阶段, 第一阶段是测试生成, 其主要为某一特定的协议描述一个独立的抽象测试集合, 包括使用自然语言, 信令流图和测试编程语言。第二阶段是测试实现, 即将一组抽象测试集中的抽象测试用例转变为在实际测试设备或平台上可以执行的测试实体, 通常包括了测试用例的编译和链接以及测试环境的配置, 通常要模拟被测对象的具体所处的外部环境和执行要素等细节。第三个阶段即是执行测试用例, 对被测对象的协议实现施加测试激励, 通过观察返回的激励响应, 测试系统对比响应协议标准说明而得出的一致性判决, 必将测试判决记录到对应的测试日志或报告中。
测试生成是一致性测试的第一个阶段, 其要求是从协议描述中抽象独立的协议实现, 该实现是用标准化的协议测试语言描述的, 并且能够对协议的多方面进行描述, 生成测试集, 如图4所示。
通常抽象测试集使用一种抽象的测试方法。因此, 标准测试集更加应该使用一种标准话的经过严格定义的并且独立于任何实现的测试表示法来描述。国际标准化组织推荐了一种半形式化的测试语言TTCN (树表结合表示法) , 它具有严格的语法定义和灵活的抽象数据描述功能, 使抽象测试集描述更加标准化, 通用化和可变化。TTCN的描述具有典型的结构化层次, 在每个测试集是由称为测试用例的Test Case组成, 一个测试用例描述了一组测试步, 用来测试协议的一个需求或者一致性。每个测试用例又可以分为测试步和测试事件, 测试步包含了多个测试事件, 一个测试事件是在PCO上发生的一个交互动作, 如发送和接受动作。测试步就是由多个连续的测试事件组成。
从图上可以看出, 测试执行阶段首先是静态一致性检查, 依据协议标准的静态一致性需求对IUT进行静态检查, 而后在执行器上执行测试用例来检查IUT对动态一致性的满足程度。每个测试用例的判决结果为:通过, 失败或不确定性。最后静态一致性检查的结果和所有的测试用例执行的结果通过组合判断, 才会形成一个有关IUT的判决。只有当所有的测试都为失败时, 最终的结果才会是通过, 并且有专门的测试报告或测试日志来记录。
测试执行的机制是基于编译的测试执行, 基于编译的测试执行过程, 可执行的测试体是由许多的测试用例集编译而成的可执行文件体, 由抽象测试集到可执行体的转换是由转换器或编译器在测试之前完成的。可执行体只有在测试过程中才存在, 它顺序地读取测试事件, 编解码协议描述抽象服务原语和传输服务原语, 并将接受到经过解码的抽象服务原语与测试用例中的抽象原语模板比较, 以确定下一步要执行的测试步。
5. 总结
本文主要讨论了协议一致性测试方法的概念以及应用过程, 分别介绍了本地测试法、协调式测试发、分布式测试法和远程式测试法四种测试模型, 最后对协议一致性测试方法的测试内容进行了详细的论述。
参考文献
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一致性研究 篇2
人类P53下游基因一致性序列研究
人类P53蛋白是一种通用转录因子,通过调控一系列下游基因的转录来影响许多细胞功能.p53下游基因含有P53蛋白结合序列,收集已报道的63条人类P53蛋白结合序列并与El-Deiry等定义的.一致性序列进行比较,发现这些P53蛋白结合序列与一致性序列特征并不严格一致,对这些偏差规律的分析有利于建立p53下游基因预测模型,进而利用计算机方法预测p53下游基因,研究其基因互作网络.
作 者：白明泽 谭军 舒坤贤 BAI Ming-ze TAN Jun SHU Kun-xian 作者单位：白明泽,谭军,BAI Ming-ze,TAN Jun(重庆邮电大学,生物信息学院,重庆,400065)舒坤贤,SHU Kun-xian(重庆邮电大学,生物信息学院,重庆,400065;中南大学,湘雅医学院,湖南,长沙,410065)
刊 名：重庆邮电学院学报(自然科学版) ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF CHONGQING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS(NATURAL SCIENCE) 年，卷(期)： 18(4) 分类号：Q78 关键词：p53基因 p53下游基因 一致性序列一致性研究 篇3
在一个复杂的组织中，众多成员有着不同的目标，在组织框架中对组织的目标有不同的理解，要实现组织的目标一致性，即将所有成员的目标整合到统一的组织目标，唯一的解决途径是通过设计组织的绩效考核系统和奖惩制度。绩效指标向组织的成员传达了组织目标的信息，奖惩系统通过绩效指标的实现和组织成员的利益挂钩，实现了个人利益和组织利益的统一。
本文研究的出发点是目标一致性。目标一致性是指绩效指标是否完整地反映了组织目标。现有的研究对精度敏感度有详尽的研究。但对目标一致性没有一致的定义，Feltham and Xie（1994）将目标一致性定义为代理人的行动对业绩指标的影响和对委托人的预期收益的影响之间的一致程度，不一致性通过对代理人为风险中性的或绩效指标是无噪声的情形下的效益损失的计算得出。但是公式只适用于单个业绩指标的情形。Datar.et al （2001）将目标不一致的计算拓广到多个业绩指标的情形，但是他们采用了不同的定义，在具体的计算过程中也犯了一个不易察觉的偷换概念的错误。在Banker and Thevaranjan （2000）中，目标一致性定义为代理人的行动和委托人的收益之间的匹配程度，这一定义无法体现绩效指标在其中的作用。Feltham and Wu（2000）使用的是多个业绩指标和代理人的目标之间的完全一致的一致性概念，它要求多个业绩指标中，每个业绩指标都和委托人的目标相一致，这一要求较为严格。
本文的目标之一是统一这些不同的绩效指标的目标一致性（不一致性）定义，采用的还是Feltham and Xie（1994）中的隔离精度敏感度效果下的效益损失，给出一个适用于单个绩效指标和多个绩效指标的统一的定义。目标之二是在给出的定义之下，分析如何选取绩效指标以保证目标不一致为零。
二、模型分析及结果
委托代理问题的关键在于设计一个激励契约w（y）=w0+sTY（Weitman提出了采用线性契约的合理性）。w0代表固其二，模型分析。根据代理理论，一个良好的绩效考核指标除了能对代理人努力水平精确反映外，还应该具备一致性，即要求代理人行为对指标的反应与对委托人的预期收益的影响保持一致。下面的分析在分离了精度敏感度效益下进行，在假定代理人为风险中性（r=0）或绩效指标没有误差（?撞=0）的情形下计算效益损失，即精度敏感度造成的效益损失为零。此时的效益损失完全是由目标不一致所造成的，由此可以得出目标不一致的定义。以上的模型同Felthan and Xie（1994）中的模型，与其不同的是，下面将自始自终对多个业绩指标的模型进行分析。
此问题的解为a=b。因此得到了最优解，效益损失为零。
命题1的内在原因是，当代理人为风险中性或绩效指标的误差为零时，委托人可以从绩效指标完全地推断出代理人的行动，因此，相当于行动可以观察的情形，道德风险问题不存在。为了获取最佳效益，委托人只需通过绩效指标表达出其目标。如果委托人的目标不是绩效指标的线性组合，委托人的目标就无法通过业绩指标向代理人沟通，线性激励合约也就无法避免存在效益损失。
推论1：若rank（M）?叟n，当代理人是风险中性或绩效指标误差为零时效益损失为零。
直观而言，委托人的目标可以看作是代理人的行动所表达的一个n维向量。当rank（M） 推论2：若x可以观察，则当代理人是风险中性或绩效指标误差为零时，效益损失为零。 推论2告诉我们，在选择绩效指标时，应尽可能地表达出委托人的目标。如果达不到这一点，那么推论1告诉我们，应尽可能地包含所有委托人希望代理人完成的行动。 其三，结果定义。前面证明了在代理人为风险中性或绩效指标误差为零时，所有的效益损失是由目标不一致造成的，目标不一致可以定义为代理人为风险中性或绩效指标误差为零时的效益损失，也就可以采用委托人的目标距离绩效指标的线性组合（即绩效指标张成的超平面）之间的距离定义目标不一致性。 三、结果讨论 为了保证组织目标一致性，绩效指标的选取应该是通过绩效指标表达出组织的目标，而在战略图中，组织的目标即战略通过逐步分解形成了组织的平衡计分卡。这一点可以从战略图模板（图2）更清楚地看到。 如果把战略看作是组织的目标，那么战略图的基本思路就是将战略用平衡计分卡中的众多绩效指标表达出来，或者说找出战略的动因，这些动因就构成了平衡计分卡的各个绩效指标。这与本文的基本结论不谋而合。从目标一致性的角度而言，将组织目标用绩效考核指标表达出来，可以使目标不一致程度降至最低。另一方面，平衡计分卡的四个层次：财务、客户、内部流程、组织学习和增长，恰好是绩效指标的行动——结果属性的一个反映。从平衡计分卡的最底层组织学习和增长到最高层，反映了行动——结果属性从行动到组织的经营成果的转换过程。在平衡计分卡中，组织学习和增长比较接近于代理人的行为方面，战略能力反映了代理人的技能，工作氛围反映了代理人的工作士气方面。而财务方面接近于组织的经营成果。客户和内部流程所涵盖的指标介于二者之间。从组织学习和增长到内部流程到客户到财务正好构成了从代理人的行动到组织经营成果的转变过程，所有这些皆可以作为绩效指标。 四、结论 使用无噪声环境下的效益损失定义目标不一致性拓展了Feltham and Xie （1994）的结果。这一定义有一个非常直观的解释，而且同最小二乘法回归结果相一致。这一定义在给定目标和绩效指标的情形下是先验的，外生的，相比而言，Datar et al. （2001）中的定义是后验的，内生的。 依照上述结论，在选择绩效指标时，组织应该尽可能找出组织的价值动因作为绩效指标，构成最有效的激励体制，如依据战略图思想，使用平衡计分卡设定绩效指标体系，这种绩效指标可以尽可能地保证目标不一致性趋于零，从而最大限度的降低了由于目标不一致造成的效益损失。 本文还有许多不善之处，如结论建立在LEN框架中线性合约的假设下，若在非线性合约中，结论是否依然成立，目标一致性又如何定义；另外文章隐含了代理人的行动不可相互替代的假定，这也影响了结论的适用范围。这些问题都需要更深入的研究。 参考文献： ［1］白红菊：现代企业管理创新模式研究，东北财经大学2001年硕士论文。 ［2］Banker， R， & Datar， S.，Sensitivity，Precision，and linear aggregation of signals for Performance evaluation. 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An analysis of the use of accounting and market measures of performance in executive compensation contracts. Journal of Accounting and Research. 1987，25： 179-203. ［11］Feltham， G. A.， J. Xie.. Performance Measure Congruity and Diversity in Multi-task Principal/Agent Relations. The Accounting Review， 1994， 69（July）： 344 ［12］于增彪、张双才：《企业集团业绩评价体系设计）。，《新理财》2004年第10期。 （编辑刘姗） 1 国内外幅相行波管现状 国内对幅相一致性行波管研究有一定的基础和技术水平,成都国光电气股份有限公司(国营776厂)、中国科学院电子学研究所、南京三乐集团有限公司(国营772厂)、中国电子科技集团第12研究所对此都有比较高的设计水平,较好地掌握了单管设计和生产,成品率较高;掌握了一套行之有效的外线路相位及增益补偿技术;研制了一些国外的替代行波管。 国外具有代表性的生产厂家,主要有法国的Thomson公司、美国的CPI公司和以色列的Elta公司。他们在生产能力、成品率、可靠性寿命等方面比国内的要好。 2 行波管的幅相一致性 行波管多管功率合成对于行波管本身的幅相一致性要求是很高的,由同一振荡源出来的信号经过分路器到各个发射单元,移相后通过单个行波管放大;如果本身行波管相位不一致将导致波束形态和指向的严重混乱,并导致功率合成的效率下降。同时,增益的一致性也影响合成效果。一般要求相位不一致性优于±20°,增益不一致性优于±1.5 dB。 下面列出法国TH3998型高功率螺旋行波管幅相灵敏度:灯丝电压相位灵敏度为3°/V;阴极电压相位灵敏度为0.5°/V;栅极电压相位灵敏度为5.0°V;收集极1电压相位灵敏度为0.005°/V;收集极2电压相位灵敏度为0.005°/V;射频激励相位灵敏度为10°/dB;阴极电压幅度灵敏度为0.005 dB/V;栅极电压幅度灵敏度为0.1 dB/V。 可以看出这样优越的一致性行波管,是完全可能实现空间功率最佳合成的。 2.1 功率合成的理论计算 假定两个行波管进行空间功率合成,则有 其中,P1+P2是双管合成进入合成器的总功率,不考虑本身的反射等其他因素。叠加后特性阻抗:Z0=2Zi。传输功率应为 合成效率定义为 为了达到功率合成的最佳效果,假定要求合成效率至少保证在90%以上,由公式可以得出,行波管输出功率幅度偏差要求在1 dB以内,相位偏差在15°以内。 3 发射阵的基本组成 具备了较高幅相一致性的行波管,还要有必要的雷达发射系统组件。子阵发射机基本上由高频链路、电源、冷却组件、控制和保护组件、调制器等组成。 高频链路主要由移相器、前级固态放大器、可变衰减器、增益均衡器、行波管、双定向耦合器、波导和同轴元器件组成。 电源包含了低压电源、调制器电源、高压电源、钛泵电源、灯丝电源等;高压电源的设计应使电压对行波管电压相位灵敏度的影响尽可能小,对螺旋线电源、收集极1电压和收集极2电压的纹波和稳定度有较高的要求。参照法国THALE管的性能参数,要求纹波不超过10-4、稳定度1‰。 控制和保护组件由采样电路、接口电路、控制电路组成,对于阵面的安全工作起着至关重要的作用。 调制器由调制预调器、脉冲变压器、高电位调制电路组成。子阵发射机组成框图见图1。 3.1 CAN总线控制保护体系 由于阵面是由多个子阵组成,相互之间的通信可以用现场总线(CAN-Control Area Network)来实现。这种典型的分散式控制系统具备实时控制的串行通信网络,位速可以高达1 Mb/s,同时设计成本廉价,安装方便,易扩展,USB与主机相连,支持即插即用和热插拔。基本的CAN总线网络硬件连接,见图2。 软件设计中主机可以使用CAN卡和计算机PCI总线连接来实现上位机(工控机)和下位机(由单片机和CAN控制器组成)的信息交换通信。上位机采用VC 6.0的编程事件响应程序,下位机通过上位机的人机界面控制对应的响应程序进行工作,从而实现主机对多下位机的控制,实现子阵发射机的协调工作和通信。 下位机利用单片机的C编程和SJA1000控制器的初始化编程及一些程序实现接收发送功能。 采用CAN总线的模式设计控制保护分系统(主要由数字控制板、模拟接口板、控保电源组成),以实现整体雷达发射阵面的控制保护。控制的节点有:低压控制、高压控制、调制控制、高频控制和相位控制。保护的节点有钛泵电流、高压过压、欠压、管体电流、收集极电压、功率、温度、流量。 3.2 行波管的供电 1)采用阴影栅控实现脉冲调制的TWT,调制器浮在阴极高电位上,调制器功率小,电压也低。 2)灯丝电源也浮在高电位上。 3)行波管采用降压收集极,TWT采用2级降压收集极,目的是提高TWT的效率。 4)高压电源采用串联馈电方式。 行波管供电示意图见图3。 4 幅相一致性的补偿 对于十多个行波管或是更多子阵组成的发射阵面,借助必要的一致性补偿可以很好地提高行波管发射阵面的效率。 法国TH3998型TWT阴极高压的相位灵敏度为0.5°/V,阴极相位灵敏度最高,阴极电压按照15 kV计算,假定有16台行波管组成发射阵面,相互之间管子对于基准管的相位差是固定的φj1。 输入的功率总和为 合成功率为 假定φj1满足正态分布,考虑到补偿后行波管的较高一致性,假定相位差的均值为0,方差满足99%在±15°以内的概率函数值,经过计算,取方差为0.05。 假定Kj1是一致的,也是服从1 dB偏差的正态(均值为1,方差满足99%在1 dB的范围,这里取方差也为0.05)。 行波管本身的性能比较优良,或是在移相器的补偿改进了幅相一致性的条件下,假定一组随机离散样本,通过计算可以粗略估计出效率高达99%。可以看出性能优良的行波管加之必要的移相器作用,行波管发射功率合成效率的要求是完全可以实现的。 采用数字控制的移相器的选择取决于移相补偿精度与允许最大插入损耗。通过对多管的相位进行相对精确的移相,使之同步更好,对最终的合成效率影响是巨大的。下面考虑几个主要方面的细节。 第一,为满足幅相一致性要求,对TWT各极供电电压有严格要求,避免因电压变化引起的幅相漂移超出规定的范围。在高要求的情况下,由TWT灯丝电压变化影响产生的相位漂移也要加以考虑。设计的时候,应考虑到一定的冗余,一般设计按照效率90%来计算较为合适。 第二,发射阵面各发射单元的电长度是影响发射机相位的一个重要因素,应使各发射机单元电长度的误差小于一个波长。为了实现相位一致性和测量方便,移相器在一个波长尺度内调节比较合适。 第三,在增益或是输出功率的一致性通过严格的工艺基本可以保证设计要求之后,在行波管输入主路中接入具有线性移相特性的半刚性同轴电缆可以实现基本的相位补偿。这种补偿电缆由矢量分析仪确定参数,并由专用工具完成制作,电缆长度的误差不应超出0.1 mm。 第四,调节移相代替电缆进行动态调节相位的补偿,可以大大提高补偿的质量。具体的移相测试框图见图4。 采用数控移相器,进行发射机单元在一个波长内的相位补偿,获得最大的输出功率。 行波管的带宽一般比较宽,为了能确保发射阵在带内线性调频时良好的幅频与相频特性,还需要加入低相移的电调衰减器补偿发射机激励信号。 5 结束语 基于行波管组建的发射阵面,其先进实用的幅相一致性行波管是电子对抗、大功率宽带相控阵雷达等现代新型军事电子装备的核心器件。采用多管行波管多波束合成技术,在理论上能达到的功率是无限的,可以弥补单管功率不足的缺陷。研制幅相一致性发射阵对现阶段提升电子管雷达发射机发射功率有重要的意义,能够更好地满足现代国防建设的需要。 参考文献 [1]M L斯科尔尼克.雷达手册[M].北京:国防工业出版社,1974. [2]张光义.相控阵雷达系统[M].北京:国防工业出版社,1994. 几种空气质量预报方法的一致性衡量方法研究 空气质量预报是复杂的系统工程,也是环境科学研究的热点和难点所在.通过文献综述分析了现有研究的不足,指出现有的.研究没有考虑由于偶然性和随机性导致的一致性.基于权重Kappa统计值的方法,在剔除了由于偶然性和随机性造成的一致性的基础上,对3种常用的空气质量预报方法的预测结果的一致性进行了衡量,有利于提高对不同模型预测结果的差异性的认识,对进一步提高空气质量预报的准确率有一定的意义. 作 者：侯宜广 赵瑾 HOU Yi-guang ZHAO Jin 作者单位：徐州市气象局,江苏,徐州,221003刊 名：沙漠与绿洲气象英文刊名：DESERT AND OASIS METEOROLOGY年，卷(期)：3(4)分类号：X16关键词：空气质量预报 权重Kappa统计值 内在一致性 表面一致性 偶然一致性 关键词：“教—学—评”一致性;小学音乐;实施研究 在“教—学—评”一致性中最基础的所在便是教学目标，通常判断“教—学—评”是否具有一致性的依据便是清晰有效可测的教学目标，而整个教学活动、学习活动及相关评价都是围绕教学目标开展的，因此，研究“教—学—评”一致性的实施极为重要。 一、教学目标 在教学每首歌曲时，教师首要考虑的就是解读歌曲，明确在课堂上什么是学生需要学习和教师该教授的内容，选择正确评价的方式，才能确定教学的任务。比如，在教学《四季童趣》一歌曲时，通过对该歌曲的研究分析，笔者最后给出三个教学目标：旋律、歌谱的熟悉哼唱;学习曲目，演唱要有表情，表达歌词内容时懂得用不同演唱速度，并尝试着创编歌词。在确定出这些目标后，接下来设计教学方法及任务都必须围绕教学目标开展。 在学习《四季童趣》歌曲中，通过表演歌曲的方式理解音乐的风格情趣，通过学习歌曲本身的旋律，并比较这些旋律的异同，了解到乐句与乐句间的区别，从而打好准备演唱歌曲的基础。同时，为实现这一目标，笔者还做了相应的延伸，通过聆听录音范唱的形式让学生跟着哼唱歌谱，描绘出歌曲中所呈现的四季，《四季童趣》歌谱对于四年级的学生而言并不复杂，笔者这里采用的是标注法帮助他们哼唱，确保他们能唱准歌谱音准和各音的唱名。最后是属于拓展能力的目标，学生对歌词进行创编，在该环节由于学生年龄偏小，创编时始终存在问题，因此笔者对这部分内容要求并不是很严格，就是改一改在各季节的童趣即可。合理的教学目标制订需要耗费很多时间，不如想象中简单，教师在制订时一定要酌情考虑，教学目标要浅显又简单。 二、教学方法 在小学音乐教学过程中，要针对小学生心理和生理的特征选择合适的教学方法，所有的教学方法都必须立足于学生学习之上，既要出发于学生，又要适合学生，不能一味地追求出彩的教学方法，而是要切合实际思考怎样的教学方法最能帮助学生理解掌握歌曲。以《四季童趣》为例，在教学过程中，笔者并未按照歌词顺序教学，而是将歌词顺序进行对调，并且在这一设计基础上，笔者还做出了相应的调整，通过相应的游戏将整节音乐课融为一体，这样环环相扣的教学方法，能与小学生的生理及心理特征所符合，对于小学生而言，动静结合的教学模式更能满足他们对音乐的学习。因此，在开汽车游戏中融入伴奏音乐欣赏，能够确保学生各方面都能动起来，进而更好地学习音乐。此外，对于《四季童趣》一课而言，在设计教学环节时，由于该课程教授不止一两次，且结合本校音乐教师教学该课的现状，笔者认为在教学这一课时，长期拘泥于传统课堂教学很难达到教学目标，所以，笔者将授课之初的古筝节奏型训练去除，并将整节课的细节串联起来，让学生更加有兴趣学习该歌曲，当然还需要行之有效的教学评价，最终促使学生爱学并学好音乐。 良好的课堂教学氛围是在课堂中生成的，学生并非提线木偶，需要教师提着线才能行动，他们在学习过程中有着自己的主体性，合格的音乐教师不应该拘泥于某一种教学模式，而是要根据学生活动的规律，找寻恰当的教学手段，才能引导学生进入教师自身的教学设计中，从而最大化地提高教学的质量和效率。 参考文献： 关键词：UML,模型,一致性研究 0 引言 在软件开发过程中,为系统建立模型已经成为开发的主要工作。任何模型都需要建模语言来表示,而使用全面、直观、统一的表示方法将为交流和模型的重用打下坚实的基础。 统一建模语言UML定义了9种图,支持用户在不同的抽象层次上,从不同的侧面对系统进行描述。UML的9种图彼此不是孤立的,各个模型图之间存在着信息的重叠和相互交织。UML的建模体系如表1所示。 由于UML支持从需求分析开始的整个建模过程,并且支持用户从不同角度来描述系统,因此,描述系统的各个模型间存在着约束和协作关系,模型中必定存在一致性问题。 1 UML模型一致性问题的分类 1.1 按层次划分 按层次划分模型一致性问题大致可分为两类:模型不同视图之间的不一致性与同一模型视图中不同范图之间的不一致性。 (1)模型不同视图之间的不一致性是指由于组成软件体系结构模型的多个视图(如软件体系结构模型中的框架视图、动态视图、开发视图、物理视图与过程视图等)描述的是一个模型的不同方面,因此其间有可能出现相互冲突的现象。 (2)同一模型视图中不同范图之间的不一致性。由于一个视图可以由多种范图来表示,因而这些不同的范图虽然描述的是同一件事情,但是它们采用的表达符号和图形的含义不同,所以这些范图之间仍有可能会出现不一致性。同一种范图由于应用于不同的模型抽象层次,有时也会出现不一致性。 1.2 按内容划分 从不一致性的内容来划分,模型一致性问题基本可以分为4类:标识不一致性、关系不一致性、行为不一致性和功能不一致性。 (1)标识不一致性。面向对象方法强调对现实世界客观事物的直接映射,因此标识成为区分和辨别类或对象的关键要素。如果对象或类的标识不同,则可以认为对象或类代表不同事物。在建模过程中也同样遵循这个原则,即不同含义的模型元素必须采用相互可以区别的标识。如果在不同的视图或范图中出现标识相同的模型元素,则可以认为该模型元素代表同一事物。可以说,标识是联系模型各个视图或范图的桥梁,是识别模型关系的纽带。因此在处理模型一致性问题时,一般首先处理的是标识的不一致性。 (2)关系不一致性。任何组成模型的元素最终可以简单的归结为两种:一种是构件(对象);另一种是构件之间的关系。模型中和模型间的各种关系错综复杂,因此,关系不一致性也成为最常见的一种模型一致性问题。关系不一致性也可以称为结构不一致性,因为构件(对象)之间关系的变化或不一致最终将体现在由构件(对象)所组成的结构关系的变化。 (3)行为不一致性。行为不一致性是指同一对象在不同的视图或范图中表现出来的动态行为存在不一致或冲突现象。模型描述了对象和对象之间的关系,而任何对象都是由静态特征和动态特征组成。其中静态特征是可以用某种数据来描述的特征;动态特征即是对象所表现的行为或对象所具有的功能。模型在动态行为方面表现的不一致性也是一种常见的模型一致性问题。 (4)功能不一致性。将需求模型描述的功能分配给结构模型中的类和类之间的关系,并且通过定义“合作”来实现功能的职责分配。因此,在功能模型、结构模型和行为模型之间存在功能一致的约束关系。 2 UML模型一致性问题产生的原因 通过对UML的分析可以看出,ULM自身的不精确性会导致一致性问题的产生,此外还有建模人员使用上的问题。我们将UML模型一致性问题产生的原因归纳为以下几种: (1)UML自身语义的不确定性。由于UML目标是成为一种面向对象的通用的建模语言,因此为了增加语言描述的灵活性和通用性,UML并没有采取完全形式化描述。因此,对于同一种语义需求,不同的人可能采取不同的表达方式,这些不同的表达之间可能存在一致性问题。 (2)UML多视图间的信息冗余。UML的多视图机制可以降低系统设计的复杂性,但是这些视图并不是孤立存在,而是彼此间相互关联,存在信息的冗余,这些冗余信息间也有存在不一致的可能。 (3)违反标准、模式、规范等。对于标准、模式、规范等,在建模过程中,都是需要遵守的,这样可以提高设计的质量和重用性。但是由于错误的理解或者使用,模型的表达可能与正确的要求不一致。 3 模型一致性问题的研究与解决 对UML模型一致性关系的研究,主要有三类方法。第一类是人工审查技术。这类方法是以人工方式自顶向下对模型进行阅读,对模型中任何可能导致信息不一致的因素进行评审。这种方式的检查结果受人为因素影响较大,而且审查过程比较繁琐。第二类是形式化方法。这类方法是将UML模型转换为某种形式化语言描述,从而对UML模型赋予严格的语义,然后借助第三方工具(如目标语言验证系统)对模型进行验证。目前,对UML模型进行全部的形式化还难以实现,而且形式化方法与工具的集成性较差。第三类是规则法。这类方法是首先定义一致性规则,然后通过硬编码的方式将规则嵌入到工具的实现中。这种方法可以在模型创建过程中,对可能导致模型不一致的行为实时地进行检查和预防,能够大大降低模型出现不一致的机会。 同时在处理UML模型一致性问题中还可以扩展UML。根据不同应用领域,对UML进行二次开发,通过UML扩展机制,在原有UML元模型基础上,定义新的面向目标领域的元模型。增加元模型中的构造物及其构造规则,对新的扩展后的元模型定义相应的语义要求。这样不但可以提高建模效率,而且可以大大减少不一致问题的发生。另外可以定义一致性查询,根据扩展后的元模型及语义要求,定义相应的一致性规则,并在数据库中定义与之对应的查询语句,通过执行查询语句确定模型中存在的一致性问题。 然而,在一些情况下,不一致的模型并不会引起严重的错误。例如,当建模者还在评价可选的方案时,并不想过早的做出选择决定,这时候就需要保留这种模型的不一致。另一个例子是在递增的改变模型时存在的暂时不一致。对于这些情况,管理一致性比消除一致性更合适。也就是说,应该根据需要来保持一致性和纠正不一致的地方,通常应该在需要引用一致性信息的操作开始之前进行。所以在解决模型一致性的过程中应该将管理一致性也加入到方案中。 4 结束语 解决模型一致性问题是正确表达模型、正确理解模型和正确执行模型的基础。对比其它模型错误,模型在一致性方面的错误更具有隐蔽性和破坏性。这是因为模型一致性问题对软件系统架构尤其是软件体系结构方面的影响更为严重。因此对软件体系结构模型的一致性问题进行检查,可以将错误消灭在系统开发的初期,最大限度减少人力、资金以及时间上的损失。 参考文献 [1]张莉,周伯生.可视化标准建模语言一UML[M].北京:北京航空航天大学出版社,1999. [2]王云,刘又诚,周伯生.UML可视化建模系统的模型一致性检查机制[J].计算机研究与发展,2000(1). [3]TRAVASSOS G.H.,SHULL F.,CARVER J.,A Family of Reading Techniques for OO Design Inspections.Proceedings of WQS'2000-Workshop Qualidade de Software,at the XIV Brazilian Symposium on Software Engineering[J].Joao Pessoa:Brazilian Computer Society,2000. [4]MCUMBER W.E.,CHENG B.H.C.,A General Framework for For-malizing UML With Formal Languages[J].Proceedings of the23rd International Conference on Software Engineering,2001. [5]PERRY D,WOLF A.Foundations for the Study of Software Archi-tecture[J].AC M SIGSOFTS oftwareE ngineeringN otes,1992(17). [6]SHAW M,GARLAN D.Software Architecture:Perspectives on an E-mergingD iscipline[J].P renriceH all,1996. 2.3 测试评估类标准 2.3.1 标准依据比较 信息系统测试评估类的标准共有五项,其中参照GB/T 18336形成的信息系统安全保障的标准有:GB/T 20274-2006信息系统安全保障评估框架(共四部分)和信息系统安全保障通用评估方法。 信息系统测试评估类的标准比较见表9。 2.3.2 标准的一致性比较 2.3.2.1 保障评估框架和评估方法标准 (1)等级划分比对 信息系统保障评估类的标准等级划分情况比较见表10所示。 GB/T 18336是《信息系统安全保障评估框架》的基石,它提供了本质的信息技术安全性评估的准则,为信息系统安全保障评估引入了科学、严格的方法论。其与《信息系统安全保障通用评估方法》结构间的关系如图2所示。 信息系统安全保障评估框架的适用范围是:信息系统的所有者或用户、信息系统的开发者和信息系统的评估者。 (2)等级划分要素对比 《信息系统安全保障通用评估方法》的等级划分要素主要针对评估内容包括配置管理活动、交付和运行活动、开发活动、指导性文档活动、测试活动进行了规定。而GB/T 20274-2006(共四部分)则分别按照技术保障要素和管理保障要素对等级划分要素进行了规定,其等级划分的要素的视角不同,但不存在一致性问题。 2.3.2.2 相关评估测试标准 (1)等级划分比对 信息系统评估测试类的标准等级划分情况比较见表11所示。 GB/T 28453-2012规定了按照GB17859-1999等级划分的要求对信息系统实施安全管理评估的原则和方法。 GB/T 28448-2012规定了对信息系统安全等级保护状况进行安全测试评估的要求。 GB/T 28449-2012规定了信息系统安全等级保护测评工作的测评流程、测评方法和管理体系。 (2)同一等级规范要素比对 信息系统评估测试类的标准等级划分要素情况比较见表12所示。 2.4 专用系统标准 (1)等级划分比对 GB/T 20983-2007《网上银行系统信息安全保障评估准则》和GB/T 20987-2007《网上证券交易系统信息安全保障评估准则》专用系统标准等级划分情况比较见表13所示。 (2)同一等级规范要素比对 专用系统标准等级划分要素情况比较见表14所示。 3 标准一致性研究结论 通过对各项标准的安全等级分以及等级划分所描述的规范要素内容进行比对分析,我们得出以下结论: (1)信息系统安全标准一致性 技术要求类标准中,GB/T 20271-2006《信息系统通用安全技术要求》与GB/T 21052-2007《信息系统物理安全技术要求》物理要求具有一致性。GB/T20271-2006《信息系统通用安全技术要求》与GB/T22239-2008《信息系统安全等级保护基本要求》在物理安全和数据安全具有一致性。 管理要求类标准中,GB/T 20269-2006《信息系统安全管理要求》和GB/T 22239-2008《信息系统安全等级保护基本要求》从管理要素上看,基本不存在不一致性地方。 测试评估类标准中,GB/T 28453-2012和GB/T28448-2012在管理评估和评测要素方面具有一致性。 专用系统标准中,GB/T 20983-2007和GB/T20987-2007在评估准则要素上具有较高的一致性。 (2)信息系统安全标准不一致性 技术要求类标准中,GB/T 20271-2006《信息系统通用安全技术要求》与GB/T 21052-2007《信息系统物理安全技术要求》的不一致出现在对第5级的要求上。 GB/T 20271-2006《信息系统通用安全技术要求》与GB/T 22239-2008《信息系统安全等级保护基本要求》在技术要求方面,GB/T 20271-2006和GB/T22239-2008均提出了物理安全要求,数据安全要求,其要求的要素具有一致性。GB/T 22239-2008对网络安全提出了要求,而GB/T 20271-2006未对网络安全提出要求,GB/T 22239-2008对应用安全提出了要求,而GB/T 20271-2006未对应用安全提出要求。 1 信息系统安全标准体系框架及分类 本文梳理了现有国标中信息系统安全系列标准的整体情况, 结合正在制定的信息系统安全标准研制情况, 研究分析此类标准在等级划分、技术要求、评估准则、安全管理等方面的一致性情况, 最后形成信息系统安全标准一致性验证研究成果。 信息系统安全标准的体系框架如图1所示, 即分为通用系统安全要求标准与专业系统安全要求标准。 通用系统要求标准中, 技术要求类安全标准包括: ●GB/T 20271-2006《信息系统通用安全技术要求》; ●GB/T 21052-2007《信息系统物理安全技术要求》; ●GB/T 22239-2008《信息系统安全等级保护基本要求》; ●《信息系统保护轮廓和安全目标产生指南》 (报批稿) ; 管理要求类安全标准包括: ●GB 17859-1999《计算机系统安全等级划分准则》; ●GB/T 20984-2007《信息系统安全风险评估规范》; ●GB/T 20988-2007《信息系统灾难恢复指南》; ●GB/T 20269-2006《信息系统安全管理要求》; ●GB/T 20282-2006《信息系统安全工程管理要求》; ●GB/T 22239-2008《信息系统安全等级保护基本要求》; ●GB/T 22240-2008《信息系统安全等级保护定级指南》; 测试评估类安全标准包括: ●GB/T 20274《信息系统安全保障评估框架》系列标准; ●GB/T 28449-2012《信息系统安全等级保护测评过程指南》; ●GB/T 28448-2012《信息系统安全等级保护测评要求》; ●GB/T 28453-2012《信息系统安全管理评估要求》; ●《信息系统安全保障通用评估方法》 (报批稿) ; 专用系统要求标准包括: ●GB/T 20983-2007《网上银行系统安全保障要求》 ●GB/T 20987-2006《网上证券系统安全保障要求》 ●GB/Z 24294-2009《基于互联网的电子政务系统安全要求》 2 信息系统安全标准一致性分析 2.1 技术要求类标准 (1) 等级划分比对 信息系统等级划分比对如表1所示。 (2) 等级划分要素比对 信息系统等级划分要素比对如表2所示。 (3) 关键标准的一致性比较 GB/T 20271-2006与GB/T 21052-2007中的物理安全技术要求不同:前者包括环境安全、设备安全与记录介质安全, 后者则包括设备物理安全、环境物理安全与系统物理安全。GB/T 20271-2006规定了5级要求, 各等级要求不断增强。GB/T 21052-2007对第5级的要求没有详细具体的规定。一致性问题出现在对第5级的要求上。由于实际上GB/T 21052-2007只规定1～4级的要求, 而GB/T 20271-2006规定的是1～5级的要求, 在物理安全的规定方面, 制标单位应提供解释性说明。 GB/T 20271-2006与GB/T 22239-2008的基本技术要求和基本管理要求要素包括物理安全、网络安全、运行安全、数据安全、应用安全。在技术要求方面, GB/T 20271-2006和GB/T 22239-2008均提出了物理安全要求和数据安全要求, 其要求的要素具有一致性。GB/T 22239-2008对网络安全提出了要求, 而GB/T20271-2006未对网络安全提出要求。GB/T 22239-2008对应用安全提出了要求, 而GB/T 20271-2006未对应用安全提出要求。 2.2 管理要求类标准 (1) 等级划分比对 管理要求类标准的等级划分比对如表3所示。 (2) 等级划分要素比对 主要要素比对如表4所示。 在管理要求类标准中, GB/T 22240-2008、GB/T22239-2008和GB/T 20269-2006是三项基础性的标准。 GB/T 22240-2008规定的是定级方法。 GB/T 20269-2006的等级划分依据GB 17859-1999五个等级划分, 在该标准引言中, 进行了详细介绍和说明。 GB/T 22239-2008对信息系统各等级从技术和管理两个方面提出基本保护要求, 也就是依据现有技术发展水平提出的最低保护要求。 GB/T 20282-2006在整个工程范围内确定了不同等级工程的具体要求, 构成了安全工程管理要求体系。 GB/T 20988-2007规范性附录A中详细规定了涉及灾难恢复能力的等级划分, 一共划分为六个等级, 并规定了灾难恢复能力评定的基本原则。 GB/T 20984-2007主要包括评估的基本概念、实施流程、评估方法等, 并将实施要点和具体的工作形势在不同阶段进行了规范。 (3) 关键标准一致性比对 目前, 增强现实研究领域的主要问题是虚实融合的场景建模, 其中影响虚实场景逼真效果的重要因素就是虚拟物体的光照模型与真实物体的光照信息, 因此解决虚拟物体与真实物体的光照效果融合, 达到视觉上的虚实光照一致效果, 是增强现实领域研究的热点问题。 1 虚实光照一致性研究现状 基于视频素材的虚实融合场景生成技术正在成为虚拟现实和增强现实方向的技术发展趋势和典型研究热点。在基于视频的增强现实系统中, 为了使计算机生成的虚拟对象具有真实感, 让用户确信虚拟对象是周围环境的组成部分, 以达到无缝虚实融合的效果, 需要保持虚拟物体与真实物体间的几何和光照一致性。其中几何一致性是指在真实场景中选定一个世界坐标系, 并计算摄像机与世界坐标系的位置关系, 从而正确的将虚拟物体注册到真实环境中;光照一致性是指根据真实环境中的光照分布和需要注册的虚拟物体的表面材质, 计算虚拟物体表面的光照效果, 以及由此产生的虚实阴影效果。 为了保持虚拟物体与真实物体之间的光照一致性, 在现有的增强现实系统中, 主要通过人工在真实场景中设置一些光学标志物来采集真实场景的光照信息, 完成虚拟物体表面光照效果和虚实阴影效果的计算。这种依靠设备采集的方法对用户的专业知识要求较高, 对标志物的设置及操作极为不便;并且设置标志物的方法破坏了原有的真实场景, 影响了场景的真实感, 没有达到虚实无缝融合的要求。近年来, 一些基于场景理解的虚实光照融合方法, 力求从场景素材本身“理解”出其中蕴含的光照信息, 并建立光照模型, 从而不借助任何光照信息采集设备, 完成虚实光照结合处理, 目前该技术已经能够推理出场景的粗略几何结构和场景的近似明暗分布。 1.1 光照估计研究现状 美国特拉华大学的Wei Zhou等人, 针对于以往光照估计中要求单一特定类型光源的局限, 提出了一种场景光照模型的统一化框架, 对不同类型的光源建立了更普遍适用的光源模型。该方法利用了镜面反射标定球, 来探测场景的光照信息。首先利用标定好位置的相机拍摄一系列场景的图像, 估计场景中球体的位置。认为球体表面的强度包括朗波强度及镜面反射强度, 利用朗波强度来估计光源的强度, 利用镜面反射强度来估计光源的位置参数, 该流程如图1所示[3]。 图1光照估计流程图:由镜面球的一些列图像, 估计出球的位置, 然后分离球面的朗波强度及镜面反射强度最后估计得到光源的参数信息。 2006年, 丹麦奥尔堡大学的Mikkel Sandberg An⁃dersen等人提出了一种为实时增强现实系统服务的户外场景动态光照的估计方法。该方法无需在场景中设标识物, 利用改进的Phone光照模型, 对视频中的每一帧建立“阴影图” (shadow map) 以确定在光照变化时场景中物体处于阴影中的部分。但该方法需要已知太阳位置, 场景的HDRI环境图并预先定义漫反射表面, 如图2所示[4]。 2009年, 卡耐基梅隆大学的Jean-Francois Lalonde等人提出了一种针对单张户外场景图像的光照估计方法。该方法将户外场景图像中的天空、地面以及垂直表面作为线索估计出太阳所在位置的概率分布, 并生成天空模型[5]来照明场景中的虚拟物体。如图3所示, 图3a为输入的户外场景图像, 图3b为分别利用天空、地面、垂直表面作为线索估计出的太阳位置概率分布图, 综合这三个线索合成最终的太阳位置的概率分布图并生成天空模型如图3c, 完成虚实光照融合效果如图3d所示。该方法利用了6000 000张网络摄像头拍摄的时间序列图像来作为训练数据集, 无需依靠采集设备采集环境光照信息, 能够生成较好的虚实阴影一致效果, 但在场景中线索较弱的情况下, 此方法受到了局限[6]。 2010年, 康奈尔大学的Jaroslav Krivanek等人研究了全局光照逼近对材质表面效果的影响。针对于建立全局光照模型开销大并且会对真实场景产生人为破坏和影响的缺点, 研究了利用虚拟点光源 (VPL) 算法对全局光照进行逼近对图像质量及物体材质产生的影响。通过一系列实验, 分析了虚拟点光源的数量和能量级数对虚实融合场景产生的影响, 同时分析了物体的材质及几何属性对这些影响的调整作用[7]。 1.2 基于设备采集的虚实光照一致性研究现状 加州大学伯克利分校的Paul E.Debevec等人首次提出了一种基于全局光照模型和高动态范围图像 (HDRI) 采集的虚实光照融合方法[8]。该方法可以从场景图像中恢复出场景的高动态范围辐射度图[9], 将场景三分为远景、近景和虚拟物体, 建立全局光照模型, 对远景利用光球采集高动态范围图像, 计算远景的辐射度图, 对近景粗略的估计其材质和反射特性, 进行差绘制 (differential rendering) 完成在真实场景中对虚拟物体的绘制。该方法提出了一种向真实场景中加入符合真实场景光照效果的虚拟物体的框架, 用差绘制的方法进行真实场景的重照明不但能反映环境光照对虚拟物体的影响, 还能表现出虚拟物体对真实环境的影响。如图4所示, 图4a为原始场景图像, 图4b为虚实融合后的场景图像, 可以看到远景的光照对虚拟物体产生了影响, 同时虚拟物体和近景 (桌面) 间也存在着影响[10]。 2006年, 丹麦奥尔堡大学的Tommy Jensen等人提出了一种无标志物的增强现实虚实光照融合方法。该方法基于户外场景, 利用真实物体的表面图像获取真实环境的光照信息, 针对虚拟对象与真实光照条件的不一致现象, 给出了虚拟对象表面光照效果的修正方法, 能够使虚拟对象的光照效果接近真实环境的光照条件, 完成虚实注册。但该方法只能处理单个真实场景光源 (太阳) , 且需要已知场景的粗略三维模型和HDRI (high dynamic range image) 环境图。如图5所示, 图5a中雕像为虚拟物体, 当光线条件变化时, 虚拟物体表面的光照和阴影都没有发生变化, 如图5b所示, 这不符合真实场景的实际情况, 利用该方法, 虚拟物体表面的光照得到了修正, 并且虚拟阴影和真实阴影也很好的融合, 如图5c所示[11]。 2007年, 丹麦奥尔堡大学的Claus B.Madsen等人提出了一种基于GPU的虚实光照融合方法。该方法利用鱼眼镜头拍摄, 合成场景的HDR环境图, 用N个光源来估计场景的HDR环境图, 并且认为N个光源只有最强的M个光源对投射阴影起到了作用, 这样大大减少了渲染开销;同时它在处理阴影上首先计算了整个场景的漫反射率, 之后考虑到场景的真实几何与虚拟几何用投射阴影的光源对场景进行重光照。该方法能够在不改变场景中已有阴影的情况下, 对虚拟物体绘制阴影完成虚实光照融合, 并且基于GPU能够极大地提高运行速率, 但它只限于场景光照不变的情况下, 并且摄像机视角不能发生任何变化, 如图6所示[12]。 北京航空航天大学虚拟现实技术与系统国家重点实验室建立了基于多光源与多摄像机的真实环境光照信息采集系统, 如图7所示, 使用多面体构造近似球体的立体结构, 高度近2.5 m, 挂载分布可调的可控光源和摄像机, 可以迅速、高效地采集各种光照条件下物体表面的反射特性, 可以用于增强现实场景的虚实光照结合处理研究。北京理工大学的周雅等提出基于立方体标志物的场景光照参数获取方法, 根据标志物在图像中的明暗状况推算真实环境的光照信息, 并构造虚拟光源的光照参数[13]。 1.3 基于场景理解的虚实光照一致性研究现状 瑞士洛桑联邦理工学院计算机视觉实验室的Pi⁃let等利用二维平面获取真实环境光照信息, 通过反向光照创建环境光照映射图, 计算虚拟对象的相应光照信息和阴影信息, 并且给出了多方位摄像机注册信息互补的方法。图8a是多个视频序列的设置, 图8b是真实环境的二维平面, 图8c是增强现实场景的虚拟茶壶及其光照和阴影效果。该方法能够较快速地生成虚拟对象光照及其阴影效果, 但是需要依赖二维平面工具[14]。 2009年, 卡耐基梅隆大学的Jean-Francois Lalonde等人提出了一种基于视频图像剪贴库的虚实光照融合方法。利用网络摄像头拍摄的时间图像序列, 构建了拥有大量图像数据的“视频图像剪贴库”, 针对库中的每幅图像进行辐射度和几何上的标定, 并计算出视频序列图像中每一帧的HDR (high dy⁃namic range) 环境图。基于已知几何信息及光照信息的“场景图像剪贴库”, 给定一幅已具有光照效果的二维图像, 可以在库中搜索出与其光照条件最匹配的场景, 进行场景与对象的融合;还可以用库中的场景重光照三维图形, 即完成虚实融合的效果, 如图9所示[15]。 2009年, 浙江大学的刘艳丽等人提出了一种针对静态户外场景的光照估计方法, 该方法的最大优势在于无需预知场景的几何、材质及纹理信息。该方法对一个静态户外场景, 用固定视角的相机经过长时间拍摄得到了涵盖场景不同光照情况的图像数据集。通过学习的方法从中得到分别依靠太阳光和天空光产生的阴影效果作为基准图 (basis map) 来反映场景的几何属性及材质数型, 对于该数据集中出于任意光照情况下的图像如图10a所示, 利用基准图如图10b来对其进行光照估计, 并完成虚实融合效果, 如图10c所示。但是该方法只能处理静态固定视角的视频[16]。 2 现状分析 增强现实场景的虚实光照结合处理是构建增强现实场景的主要组成部分, 是影响虚实结合场景逼真性和准确性的最重要因素之一, 也是增强现实技术必须面临、急需解决的基础问题和难点问题。目前, 基于图像的光照技术日趋成熟, 获取场景的光照条件主要有两大方法:传统的、基于底层视觉信息的虚实光照结合处理方法。依靠在场景中设置很多光照信息采集设备, 获取环境光照信息完成虚实融合操作;近期发展的基于场景理解的虚实光照结合处理方法。利用先验知识的统计建模和推理的方法, 推理出全局的、中高层的场景信息, 在更高的层次上推理场景的几何、明暗、阴影、材质等属性, 避免设置光照信息采集设备和减少复杂预操作。最近的基于场景理解的方法, 通过构建时间序列图像场景来估计光照信息, 通过多张图像来提高光照估计的准确性。 但目前基于视频场景的虚实光照融合大部分还局限于处理静态户外视频场景素材, 对于在光照和场景对象发生变化的动态视频场景, 还缺乏一种较为完善的虚实融合放法。如果将现有的理论扩展到一般的视频场景对象, 可以极大扩展虚实光照融合技术的应用范围, 并对增强现实场景建模, 解决虚实结合场景逼真性准确性问题起到促进的作用。在真实的视频场景中, 场景对象光照条件及几何信息的变化会导致视频帧间的光照信息及几何估算的差异, 直接影响到生成视频的流畅性, 使生成视频出现抖动效果。目前还缺乏一种虚实光照融合方法可以处理视频虚实融合场景出现的帧间不连续性问题。因此, 在动态的虚实结合场景中, 研究一种基于视频的虚实光照融合处理方法, 使得虚拟对象的光照效果与其周围真实环境一致, 并解决视频在虚实光照融合中产生的抖动及帧间关联性的关键问题, 具有重大的意义。 3 结语 增强现实技术要求能让用户从感官上确信虚拟对象是周围环境的组成部分, 因此需要解决几何一致性、光照一致性和实时性的问题, 而增强现实场景的虚实光照结合处理是构建增强现实场景的主要组成部分, 是影响虚实结合场景逼真性和准确性的重要因素之一, 也是增强现实技术必须面临、急需解决的基础问题和难点问题。 基于图像的光照技术日趋成熟。传统的、基于底层视觉信息的虚实光照结合处理方法, 依靠在场景中设置很多光照信息采集设备, 获取环境光照信息完成虚实融合操作。当在已经拍摄完成的图像或视频中处理虚实融合时, 场景理解可以利用先验知识的统计建模和推理的方法, 推理出全局的、中高层的场景信息, 在更高的层次上推理场景的几何、明暗、阴影、材质等属性, 避免设置光照信息采集设备和减少复杂预操作。基于场景理解的方法, 通过构建时间序列图像场景来估计光照信息, 通过多张图像来提高光照估计的准确性。但目前基于视频场景的虚实光照融合大部分还局限于处理静态户外视频场景素材, 对于在光照和场景对象发生变化的动态视频场景, 还缺乏一种较为完善的虚实融合方法。如果将现有的理论扩展到一般的视频场景对象, 可以极大扩展虚实光照融合技术的应用范围, 并对增强现实场景建模, 解决虚实结合场景逼真性准确性问题起到促进的作用。 摘要：总结了近年来增强现实领域虚实光照融合技术的发展情况, 对主要的分类进行了阐述, 对于光照估计技术、基于设备采集的虚实光照一致性研究、基于场景理解的虚实光照一致性研究进行了介绍, 并对国内外研究现状列举说明。此外, 分析了增强现实中虚实光照一致性研究的一些技术难点, 总结了现有的解决办法, 对于虚实光照一致性研究的未来发展趋势, 也进行了相应的展望。 关键词：群决策；互反判断矩阵；灰色关联分析；群集结矩阵；检验矩阵向量；集结矩阵向量 文献标识码：A 中图分类号：TU528 文章编号：1009-2374（2015）16-0020-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.010 1 概述 群体层次分析法一致性检验属于群决策领域的研究问题。从目前国内外相关研究学者给出的定义可以看出，群决策研究问题的焦点是如何通过构造集结算子集结各位决策者的意见以及如何能够有效地检验决策者意见不一致的情况。由此可见，构造集结算子以及检验群决策一致性是群决策研究领域的热点方向。 目前关于群决策一致性检验国内外研究方法主要有：通过计算相容性指标来检验决策群体意见的一致性；用欧几里得距离作为检验决策群体一致性的指标；运用模糊集合理论描述群决策不一致性的问题等。 群体层次分析法是计算评价指标权重的重要方法及过程，本文中采用的群体层次分析法是由多位专家共同参与分别依据相关判断规则对指标重要性进行打分。这样可以集结决策者们的知识经验，使群决策的意见更具有权威性和客观性。但是，也遇到了群决策问题的通病，即由于各个决策者的背景、知识经验不同，对于同一问题的判断极易出现与其他决策者矛盾的情况。正是由于这个原因群决策不一致性的问题就产生了。 2 判断矩阵群一致性检验方法的优化 2.1 构造判断矩阵的优化 本文中作者基于灰色关联分析法检验群决策者意见的一致性。各个决策者的判断意见汇总为指标间相互比较的互反判断矩阵，判断矩阵中第列向量表示指标（）分别与指标的比较值。理想的情况下，每位决策者关于指标中重要性的判断比较应当一致，用灰色关联分析法表现出来的应该是每位决策者的判断矩阵中第列应与决策群体矩阵中第列有相似的曲线。曲线越相似表示指标间的相似度高，即两者之间的灰色关联度越高，说明决策者给出的判断值与群体决策的意见较为一致，即该决策群体的意见具有满意的一致性，反之亦然。 决策者们关于各个评价指标重要性的判断对指标权重的计算有着直接的影响。在建立的层次结构模型基础上构建判断矩阵。通常判断矩阵的构造是用1-9及其倒数的标度来量化指标间的重要性，决策者在某一准则下比较两两指标的重要性。 笔者认为，传统的用1-9标度构造判断矩阵的方法不足以清晰地体现指标间重要性的比较，指标间的区分度不够，标度点的离散性比较大。相关研究表明，采用1-9标度构造的判断矩阵有可能导致计算结果有误，或是出现判断矩阵的一致性与判断思维一致性不等价的情况。综上所述，本文对构造判断矩阵的标度有所改进。主要的思想为，首先将评价指标重要性按照1-9标度对应的语言标度进行排序，这样用定量的方式表示了每个指标的重要性。然后根据这个量化后的标度再进行指标的两两比较构成互反判断矩阵。优化后的指标标度与之前相比，指标重要性的区分度明显提高了，更重要的是在各个决策者构造互反判断矩阵的初期避免了一些人为判断矛盾情况的产生，使决策者们对指标间的重要性有着清晰的逻辑顺。 2.2 集结算子的优化 相关文献研究表明，群决策的集结算法有算数平均算子、几何平均算子、加权算术算子、有序加权算子等。选择集结算法的原则是应使集结后的群体判断矩阵仍然保持原有的信息属性特征。本文用加权几何平均算子集结各个决策者意见。基于加权几何平均算子构造的群体互反判断矩阵，相比其他集结算法更能够保持原有各个决策者判断矩阵的特性。 本文中设为决策者构造的互反判断矩阵，；令，，则称为互反判断矩阵的决策群体的互反判断矩阵。其中为决策群体的互反判断矩阵中指标与指标的基于优化标度法的重要性比值；为决策者关于指标与指标基于优化标度法的重要性比值；决策者的权重设为，且，，。本文中假设各位决策者的重要程度无差别，即决策者权重向量为。 基于灰色关联分析法检验各个决策者的判断矩阵与群体判断矩阵的灰色关联度，灰色关联度值大说明，各个决策者关于指标的重要性的打分基本一致，灰色关联度值越大则说明判断的一致性越高。反之，若灰色关联度值低则说明其中有决策者关于指标重要性的打分制与其他决策者存在明显差异。综上所述，可以根据灰色关联度值的大小检验各个决策者的关于指标重要性的判断是否具有满意的一致性。 阈值的确定是至关重要，阈值是判定群体判断矩阵一致性是否满足要求的唯一标准。若阈值太小，例如=0，则说明群决策一致性程度低，检验不出与其他决策者判断结果较大的决策者，这样就失去了检验群决策一致性的意义。若是阈值太大，例如=1，则说明群决策一致性较高，但是这样容易忽视决策者个体的多样性，并且检验的成本偏高。以上两种情况的极端阈值对群决策一致性检验来说毫无意义。 在检验群决策一致性问题时，常以完全一致性矩阵作为比较基准。本文将与的偏离程度设定为阈值，属于动态变量，阈值根据不同决策者判断矩阵的不同而不同。本文将完全一致性矩阵作为比较基准，将各个决策者的决策群体的完全一致性矩阵的灰色关联度确定为群决策一致性的检验阈值，当QR≥QR*时，说明具有满意的一致性，当时，不具有满意的一致性。 3 结语 本文采用加权几何平均算子作为集结决策者们判断矩阵的算子，并通过计算决策群体一致性指标与阈值检验决策群体的意见是否满足一致性要求。当QR≥QR*时，说明具有满意的一致性；当时，不具有满意的一致性。 参考文献 [1] 杨善林，刘心报.GDSS中判断矩阵的两种集结方法 [J].计算机学报，2001，（1）. [2] 刘思峰.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社，1992. [3] 元继学，吴祈宗.多属性群决策算法及一致性分析研究[J].数学的实践与认识，2004，（8）. [4] Herrera，F.，E.Herrera-Viedma and J.L.Verdegay，Linguistic measures based on fuzzy coincidence for reaching consensus in group decision making[J].INTERNATIONAL JOURNAL OF APPROXIMATE REASONING，1997，16（3-4）. [5] 华中生，梁梁.专家群体决策不一致性判定与调整方法[J].系统工程学报，1994，（1）. [6] 吕跃进，张维.指数标度在AHP标度系统中的重要作用[J].系统工程学报，2003，（5）. [7] 吴士芬，张颖超，刘雨华.AHP标度改进研究及其在IDS评估中的应用[J].微计算机信息，2007，（9）. [8] 陈侠，等.基于互反判断矩阵的专家群体判断一致性分析[J].系统工程与电子技术，2007，（7）. 基金项目：辽宁省教育科学“十二五”规划项目：2014年度高职建筑工程管理专业学生职业胜任力评价体系研究课题（课题批准号：JG14EB082）；大连职业技术学院校级科研重点课题：建筑材料绿色性的综合评价指标体系的研究课题（课题批准号：DZ2014A-01）。 作者简介：李礼（1981-），女，大连职业技术学院建筑工程学院讲师，博士，研究方向：综合评价体系。 风能是清洁、可再生、蕴藏量大的新型能源,是世界上最具增长潜力的新型能源。随着能源的紧缺问题越来越严重,变桨距控制技术作为风力发电系统的关键技术之一,已成为世界各国能源技术领域研究的热点［1］。风力机组的变桨系统分为液压变桨和电动变桨两大类。电动变桨应用比较广泛,而液压变桨系统存在非线性、容易泄漏等缺点,在机组安全运行和检修方面,电动变桨具有比较大的优势。 目前,国内外风电变桨距控制主要有二种方法,即同步变桨距控制和独立变桨距控制［2］。同步变桨距控制是在主动失速型机组的基础上发展起来的,也是目前世界范围内应用最广、最为成熟的技术。同步变桨系统通过保持叶片的最佳攻角,即保证风机获得较好的气动性能,从而使变桨控制的风电机组有可能在不同风速下始终保持其风轮能量的最佳转换效率,使高速传动主轴输出的功率最大。 但是,由于风机各风轮叶片在实际运行中受力情况是不同的,导致变桨过程中桨叶位置会出现偏差,可能会影响风机的输出功率和风机运行的安全稳定性能。本文就统一变桨系统中3个桨叶实时位置的一致性问题进行分析,并提出了加入速度调节器的方法,通过MATLAB仿真和实验来进行验证［3］。 1变桨系统性能要求 由于风场所处位置的特殊性,风机工作的环境十分恶劣。变桨系统长期在高温或低温下工作,维护困难,对于其有较高的可靠性要求。为了保证平稳控制风机功率,风力机组在正常运行时要求变桨速度达到5° /s ~ 7° /s。在风力机组出现故障需紧急停机时,原则上要求在机械部件允许的应力下,变桨加速度和速度越快越好,在0. 8 s内从静止加速到最大速度8° /s ~ 10° /s。为保证功率控制的精度和稳定性,位置误差要求在0. 1°以内［4 － 5］。 由于桨叶在不同桨距角受到的力不同,风力机组3个桨距角不同步将造成风轮的不平衡,严重时会对风力机组的安全运行造成影响。因此对3个桨叶位置定位精度及运动过程的同步性有一定要求,要求同步误差小于1. 5°。 2影响同步变桨的因素 由于风速在高度上存在与高度相关的切变,风速在整个风轮扫掠面内是不相同的。风速会随高度的增加而增加,增加的程度是由风的切变现象决定的。计算风速的高度切变一般用的公式为统计公式。 式中V0距地面H0米观测到的风速,H0为测的风速V0时所在高度,一般H0的值为10 m,V是高度H的风速,H为风速V时的高度。 统计公式在统计计算上是基本准确的,它的缺点是对地面粗糙度长度因素考虑不够。考虑地表面粗糙长度z0后,上式变为以对数法表示如下［6］: 此式适用范围为30 m ~ 50 m高度。H和H0为距零风速平面的高度。 对n取值计算时可按下式: 目前,WM级风机高度一般都在60 ~ 90 m左右,与之相对应的桨叶直径也有30 ~ 40多米,风轮的最高与最低点的高度差还是比较大的,不能忽略由于高度差而引起的风速变化。 假定桨叶处于静止状态,令空气以相同的相对速度吹向叶片,作用在桨叶上的气动力将不改变其大小。由此可知,气动力只取决于相对速度和攻角的大小。 由于风机风轮扫掠面内风速的不同导致实际运行中的风机叶片在一个扫掠面内的尖速比是不同的［7］,按照升力系数和攻角以及阻力系数和攻角的关系可以知道各叶片得到的升力和阻力是不同的,这样风机在运行中就存在额外的阻力差。尤其是在实际运行中,风机桨叶处于上、下位置时所得到的升力存在明显的不同,即叶轮运行中存在额外阻力不同,会导致电动变桨过程中电机负载力矩不同。变桨过程中速度不一致,导致3个桨叶的位置出现一定的差值,会影响风机运行的性能。 3同步方案 为避免三个桨距角不一致造成的对风机运行的不利影响,可以采取以下两个方案之一加以解决。 方案一 从硬件的角度,功率大的电机设计时的转动惯量也比较大, 对于同一负载转矩来说,提高电机功率可以缩短电机到达要求转速的时间。但是这一方法对于功率的充分利用上来说,有点浪费,功率因数和效率都不高,且造成电能浪费。而对于轮毂这种较为狭小的安装空间,此方案受到一定的限制。 方案二 通过加入合适的控制策略加以解决［8］。在速度给定时加入速度调节模块,增加3个桨叶之间的运动一致性。这种控制策略的主要思想是将某一台电机的速度反馈同其它电机的速度反馈分别作比较,然后将得到的偏差相加作为该电机的速度补偿信号,增益用来补偿各个电机之间的转动惯量的不同［9 － 10］。对于轴i的反馈信号为: 式中 Δωi为反馈的转速矫正量; ω1,ω2, ω3分别为轴1,轴2,轴3的转速值; k1,k2,k3为增益调节参数。 这种控制策略能够保证同步性的精度要求,并且适合多电机使用,符合同步变桨一致性的要求。 4仿真验证 仿真中,采用永磁同步电机三环控制系统,位置环采用PI调节,速度调节采用变频调速,SPWVM矢量控制方式。电机额定功率6. 6 k W,额定转矩30 N·m,过载转矩90 N·m,额定转速2 100 r/min。 考虑到桨叶处于不同位置时,存在不同风阻。桨叶上收到的阻力不同,电机的负载转矩也不同。给定的负载力矩按照正弦量T = 45 + 30sin( wt + ) 变化,三个桨叶对应的变桨负载力矩初始角分别设为 π/6,5π/6,3π/2,周期为3πs( 9. 4 s) 。给定最大转速为2 100 r/min,目标位置为90°。 从图2没有采用同步控制策略时的3个电机转速曲线中,很明显可以看出由于负载不同,直接影响到电机从启到达额定转速的时间,3个轴分别在不同时间达到给定转速,而之前的速度差则会使得3轴的位置产生偏差。 从图2中的3个轴位置曲线,可以看到由于转速的不同,影响到了位置的一致性。两轴之间最大位置的差值达到了3°,在这种情况下,桨叶力矩会产生严重的偏移,使得杆塔发生倾斜震荡,甚至严重的会导致风机倒塌。 通过提高电机功率的方法,使得原本达到给定转速较慢的电机能够更快的达到给定转速,缩短达到给定转速的时间。仿真中,采用的电机改为额定功率9. 9 k W,额定转矩41. 4 N·m,额定转速2 300 r/min。 图3为大功率情况下仿真转速和位置波形,与原转速波形比较, 可以看出对原本较快到达额定转速#3轴而言没有有任何改变,但是对于转速上升比较缓慢的#2轴有明显的改善,#2轴到达额定转速的时间也缩短了,使得3轴到达指定位置的时间相当一致。 由于转速差的减小,位置差也明显减小了,说明通过增加电机功率可以解决由于负载变化,引起的桨距一致性问题。速度响应性能和一致性的提高使得位置差可以保持在0. 05度之内。 在速度环的速度给定输入前加入速度调节模块,该电机与另两个电机的转速差分别乘上一个比例系数的总和作为速度调节模块的输出,这样可以减少3个轴之间的速度差,从而达到减小位置差的作用。从图4中可以看到原本上升速度较快的#3轴转速变化变慢了,而原本上升速度较慢的#2轴转速变化变快了。 因为功率的问题限制的原因,无法使得3个轴都跟上#3轴,无法将时间缩短到原来#3轴到达给定位置的时间。 5平台实验 本实验平台由伺服控制和负载运行两部分组成。主要的设备组成是永磁同步电机,减速齿轮箱,磁粉制动器,PLC和伺服驱动器。PLC实现位置环控制以及状态监测功能,伺服器实现速度环和电流内环控制,变负载通过磁粉制动器来实现,电机的实际参数和之前仿真时所用的参数一致。进行变桨一致性实验时,所有的参数和设置与MATLAB仿真是完全一致。 PLC通过电压输出来控制电源转换器来为磁粉制动器提供电流输入,电压与负载输出关系为T = 100 × V,电压输出如图5所示。 在未加入速度调节模块前,3个轴的转速和位置有一定的偏差,其曲线如图6( a) ,6( b) 所示。从图6( a) 中可以看到3轴到达额定转速的时间不同,最快与最慢的相差了0. 3 s左右,也就是这导致了,位置差最大处出现了2 1度的偏差,也就是#2轴达到额定转速的时候,如图6( b) 所示。 加入速度调节模块后,3个轴的转速和位置曲线如图7 ( a) ,7 ( b) 所示。3个轴基本可以同时达到额定转速,位置偏差也就消除了。当然整体到达指定位置的时间比原来最快的轴所花的时间要多,这是因为电机功率和伺服控制限制,也是为了确保一致性性能。 6结束语幅相一致性发射阵研究 篇4
一致性研究 篇5
一致性研究 篇6
基于UML模型的一致性研究 篇7
一致性研究 篇8
一致性研究 篇9
一致性研究 篇10
一致性研究 篇11
同步变桨系统一致性问题研究 篇12