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模型设计论文范文1
根据非等时距灰色GM(1,1)模型的构建过程,设计数据处理流程,如图1所示。利用VB编写主程序,完成程序用户界面设计,实测数据的输入,MATLAB的调用(包括等时距变换、灰色GM(1,1)模型的构建等),预测数据的输出以及预测拟合曲线与实测曲线对比图的显示等操作。VB调用MATLAB的主要程序代码如下:PublicMATLABAsObject‘在VB变量声明部分声明要调用Matlab的ActiveX对象‘在Command1_Click()中链接Matlab的ActiveX部件SetMatlab=CreateObject("Matlab.Application")‘初始化对象CallMatlab.MinimizeCommandWindow‘matlab窗口最小化g=Matlab.execute(gm)‘执行matlab命令,gm为mat_lab执行代码非等时距时间序列转换为等时距时间序列的主要程序代码如下:dtim=tim(length(tim))/(length(tim)-1);%计算平均时间间隔x0(1)=dat(1);x0(length(tim))=dat(length(tim));fori=2:length(dat)-1x1(i)=dat(i-1)+(dat(i)-dat(i-1))/(tim(i)-tim(i-1))*((i-1)*dtim+tim(1)-tim(i-1));x2(i)=dat(i)+(dat(i+1)-dat(i))/(tim(i+1)-tim(i))*((i-1)*dtim+tim(1)-tim(i));x0(i)=(x1(i)+x2(i))/2;%计算等时距时间序列end灰色GM(1,1)模型构建的主要程序代码如下:x1=cumsum(x0);%一次累加生成fori=1:length(x0)-1;B(i,1)=(-1/2)*(x1(i)+x1(i+1));B(i,2)=1;Yn(i,1)=x0(i+1);end;A=(inv(B'*B))*B'*Yn;a=A(1);u=A(2);%计算发展系数以及灰色作用量fork=1:length(x0)+T;xsum(k)=(x0(1)-u/a)*exp(-a*(tim1(k)/dtim))+u/a;xsum1(k)=(x0(1)-u/a)*exp(-a*(tim1(k)-dtim)/dtim)+u/a;end;xyc(1)=xsum(1);fork=2:length(x0)+T;xyc(k)=xsum(k)-xsum1(k);%累减还原预测数据end。
2工程实例分析
某基坑工程位于青岛市经济技术开发区,地处长江路示范居住中心地段,共分三期开发,每期工程各由4栋32~33层高层住宅、地下2层机械停车库组成,其中二期工程包含5#、6#、7#、8#楼。现以监测点J8、J10、J16、J19、J22的累计位移变化量为时间序列进行建模分析。表2为J16点的部分观测数据。选取第1~8期作为牛顿插值数据,第9~10期作为检验数据。运行程序,依次输入第1~8期的累计时间间隔和累计位移变化量,点击“计算”控件调用MATLAB进行运算,将非等时距数据序列转换为等时距序列,并在用户界面上输出等时距变换结果,然后输入第9~10期的累计时间间隔,点击“预测”控件,调用灰色GM(1,1)模型构建程序模块,计算得出第1~10期的预测数据,并进行精度检验,最终将预测数据、预测模型精度等结果显示输出在用户界面上,如图2所示。将第1~10期实测数据与预测数据进行比较分析,结果如表3所示。为方便直观显示,绘制预测拟合曲线与实测曲线,见图2。其中,实线代表实测数据,虚线代表预测数据从图2中可以看出,J16点采用非等时距灰色GM(1,1)模型模拟的拟合曲线较为平滑,与实测曲线吻合较好。对模型进行精度检验,计算得J16点的后验差比值C=0.1126,小概率误差P=1。由表1可知,利用该工程J16监测点的第1~8期累计位移变化量为时间序列所构建的灰色GM(1,1)模型,其精度等级为一级。依次以监测点J8、J10、J19、J22的同时段累计位移变化量为时间序列建立灰色GM(1,1)模型,并进行精度检验,计算结果见表4。可以看出,4个模型的精度等级均为一级。综上可知,利用该程序对表4数据进行分析,可以获得良好的变形预测结果,精度较高,充分验证了基坑变形非等时距灰色预测模型的可靠性、有效性与实用性,且程序设计界面友好、操作简便、数据处理高效,能够为基坑工程的安全评判提供可靠的数据依据,以便进行适时控制。
3结束语
模型设计论文范文2
现在各个城市的道路都会安装交通控制红绿灯,使用交通灯来控制不同道路的汽车有序运行。有些司机不遵守安全规则擅闯红灯对行人造成一定的人身安全威胁,每年各个城市都会有这种事故发生,人的生命是最宝贵的。本设计就是设计了汽车刹车控制系统,在汽车行驶过程中遇到红灯可以自动强制提车,避免了汽车闯红灯对行人造成的安全威胁。
二、设计创新点
本设计创新点在于使用红外线发射器与红路灯联合工作,在遇到红灯时发出红外线,在汽车里安装有红外接收电路控制汽车上的电动机或者发动机,强制其停车。可以避免有些司机不遵守交通规则擅闯红灯。
三、项目结构框图
图1 红外线自动控制小车强制制动原理框图
本系统设计主要有两大模块组成:使用单片机at89c52设计的简易十字路通红绿灯,安装有红外接收器的模型小车。单片机控制的交通灯可以实现两路红、绿、黄灯的控制,可以显示时间,可以在红灯情况控制红外发光二极管发出红外线;模型小车安装有红外线接收器,当收到来自交通灯的红外线停车信号后通过控制电路强制停车。模拟了强制禁止闯红灯的过程。
图2 交通灯的控制流程图
交通灯的控制通过编制程序实现,可以通过更改程序灵活调整每个路口的红绿灯的亮灯时间。实现单片机控制的模拟交通灯功能,可以实现交通动能在红灯状态发送红外线,模型车接收到红外信号实现自动停车。本设计可以通过考虑设计更为完善的程序,实现多路交通模型车的控制。更为接近实际情况。
四、使用材料
红外自动控制小车
元器件 数量(个) 参数 备注
20w烙铁 1 20w内热式烙铁,用于电路焊接
焊锡丝 1卷
松香 2 用于电路的助焊接,提高焊点的可可靠性
c51单片机
开发板 一套 用于交通灯的控制,完成交通灯、红外制动信号的发射
红外线距离
传感器 2个 经过修改调整可用于接收红外调制信号,实现强制停车控制。可接受到频率160——200khz的占空比25%的调制红外光,有效距离可调最大1.5m最小2cm。
红外线发射
二极管 10 用于发射红外线停车信号,发射900nm的红外线
9012三极管 4 低频小功率三极管,用于控制继电器等做可控开关使用,工作在开关状态。
洞洞板 4 用于电子元器件搭接测试电路。
白光二极管 4 作指示灯
小型电动机 1 4.5v电机,转速200rpm,测试电机桥性能
5v稳压直流
电源 1 提供一个稳定的5v电压给单片机,功率15w
红外线调制管 2 可以产生频率160——200khz的占空比25%的调制信号,用于对红外发射管控制。
微型5v继电器 2 电动车电机控制继电器,线圈工作电流50ma,控制端220v,10a
金属1/6w电阻 10 1kω、47kω、500ω、330ω、10ω,限流电阻
电源变压器 1 直流电源的交流供电端220:15v
红外接收管 6 接收红外线信号
电容器 6 电解电容、瓷片电容等。
五、制作原理方法
制作的红外线自动控制小车强制制动器采用了理论联系实际的方法,前期做了一些文献查阅和检索工作,查看了国内外有交通灯控制及针对违规司机闯红灯的自动停车装置的研究状况。发现在目前有些司机不能很好的遵守交通指挥灯的控制信号,遇到红灯强行通过,不停车对于行人的人身安全造成了极大地威胁。每年这样的交通事故也是屡次有发生,还没有什么有效地解决办法。交通灯的自动控制技术现在已经是非常的成熟了,但其功能也只限于控制红绿灯的亮灭。
本制作设计使用脉冲调制红外线为强制制动停车信号,在模型小车里加装红外线接收装置,探测红外停车信号。当没有收到停车信号时小车正常运行;遇到交通灯发射的红外停车信号切断小车电机供电强制停车,从而模拟了强制停车严禁穿红灯的交通系统。本设计将红外线信号发送接收功能、交通灯控制、交通安全管理综合起来。实现保障行人安全的功能,以下是实际的制作流程中的一些照片:
图1 第一套电机控制电路
电动机工作的电流在800ma左右,使用两个9014并联使用,提高供电电流,首次设计的红外接收电路直接使用红外接收管,但是灵敏度太低了,有效距离最大才有5cm,必须保持小车在红外发射灯的正对面才能起作用。角度偏离
后就失效了。后来经过查阅相关文献搞清楚了问题所在,改用红外线调制,可以大大提高接收系统的有效距离。为提高接收器的稳定性,最终网购了红外接近开关,改造以后用于红外调制信号的接收。效果很好!
图4 交通灯程序调试界面
图5 交通灯软件仿真图
实物的制作的过程照片如下面的:
图6 红外发射电路控制部分
图7 交通灯电路板
图8 交通灯单片机主控版
六、使用效果
红外发射电路焊接完成后与交通灯连接好,电动小车的红外接收模块和电机控制模块都装配到小车后,实际测试第一次使用的红外接收二极管做接收装置效果不好;经过改进后使用红外接收模块,发射端采用红外线调制发射后,效果很好,接收距离大大提高,可以满足小车自动停车,强制制动的要求。
模型小车的电机电流较小所以控制电路里使用了两个小功率的9013的三极管实现,电路结构比较简单,在红外线传感接收部分设计了两套方案:红外接收光敏三极管,红外接收器。在实际的测试中发现红外接收电路使用红外光敏三极管的灵敏度不够高,且接受范围角度窄;最后就采取了红外接收器的模块,可以准确的接受到红外线实现可靠停车。
七、改进方面
本设计目前可以稳定的工作,交通灯除了正常的控制交通灯、显示倒计时以外,还有一个控制红外发射电路在红灯亮的时间点亮对应路口的红外停车信号灯的作用,实现强制制动。本设计的停车控制电路较为简单,可以对电动车完成控制,若想在现实生活实用控制或是燃料车辆运行还有一定的问题。尤其是在车速较高的情况下,发动机不能骤停,否则会出现非常严重的安全后果。对于这方面还有很大的改进余地,在有些非常情况下如要汽车强行通过交通灯的红灯路口怎么实现控制也是要考虑的!
参考文献
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1.抽象法
抽象法是指从众多的有机联系的整体事物中抽取出共同的特征以显示出事物的本质属性和特征的一种表现手法。抽象法并不善于还原事物的本来面貌,因此受众多会产生困惑感,这也是将其归纳为模糊性表现手法的最主要依据。虽然为了更加突出事物的本质特征,抽象图形发生了夸大变形,但是其自身所具备的的抽象美以及蕴含在抽象外表之下的丰富内涵却让人回味无穷。具体而言,设计师在采用抽象法的时候利用点、线、面、体等抽象语言将抽象图形与原图形的距离拉开,可以使画面形象产生一种朦胧、模糊的感觉。如著名的现代艺术家瓦西里•康定斯基完全抛弃了事物原来的形态特征,通过抽象法将作品中的相关元素进行了有节奏的安排处理,从而使平面作品上升到了一个新的艺术高度,给受众带来了视觉上的愉悦感。又如,汤忠谦的招贴设计《自由》就是采用的抽象法,该幅作品呈现出的是有规律、有节奏的白色细线的旋转,是设计师利用现代电脑技术对飞翔中的小鸟的翅膀进行抽象化处理后的结果,象征了对自由的召唤。再如,蒙德里安所设计的《百老汇的爵士乐》将色彩按照数学的形式进行了抽象的划分,并对不同的色彩进行对比和配置,从而使受众从视觉上的感受转换为听觉上的享受,恰好符合该作品“音乐”的主题。
2.错视法
在平面设计中,错视法是最为有趣的一种模糊性的表现手法。由于人类的生理原因常常会造成眼睛的视错觉,而利用这种视错觉可以创作出许多诙谐有趣的图形,为平面设计增添趣味性。一般而言,错视可分为形的错视和色的错视。形的错视是指对物象形态、面积大小以及用线长短曲直的错视理解;色的错视是指不同背景环境下所产生的色彩的明暗深浅、前进后退等方面的错视觉。无论是哪种类型的错视在平面设计中都得到了充分的运用,并具有较强的视觉趣味性和审美幽默性。以错视觉大师埃舍尔1961年创作的一幅石版画《瀑布》为例,该画以彭罗斯的三角原理为基础,画面中有一条瀑布从三楼倾泻而下,落在一楼的小水池中,随后水池里的水顺着弯弯曲曲的水渠流走,但是我们会意外地发现水渠里的水又流回到了三层小楼的瀑布口,然后再流到小水池,如此循环往复、永不停歇,从而产生一种错视幻觉,暗示了生命的轮回和生生不息。
3.拼贴法
拼贴法起源于20世纪初,最早由立体主义先驱毕加索与勃拉克将一些非绘画材料以拼贴的形式用到绘画作品中,是对传统绘画形式的一种反叛。拼贴,是对原有的旧意义的破坏以及新意义的诞生,它是将不同时代、不同风格、不同表现方式、不同属性或是不同材质的元素互相拼凑在一起而形成的一种不完整的画面,借以来表达内心复杂的情绪和外面纷繁的世界,而模糊的画面恰好表现出了现代人类面对现实社会时的迷茫。此外,拼贴法所特有的片断性、割裂性以及调侃性打破了平面空间的束缚,扩大了受众的想象空间,丰富了受众的视觉感受。尤其是在图像处理技术日臻成熟的今天,利用计算机等现代技术来完成的拼贴作品更能准确地表达出设计师的真实想法,产生一种别样的审美体验。例如,我国香港设计大师靳棣强的招贴设计《自在》花纹纸系列采用的就是拼贴法,设计师利用我国所特有的水墨元素,将几种不同的自然元素巧妙地组合到了一起,画面中的每一个物体也因此脱离了原来的生存环境,被迫融入到一种新的画面中去,从而将具象和意象拼贴到一起,形成了一种既有创新意识又不失传统精神的画面。又如,由深圳SenceTeam山河水团队设计的《大生意》海报就对“纸质钱币”进行了拼贴式的创作,设计者将全球各国的钱币拼贴成不同国家、不同年龄、不同面孔的人物形象,并将钱、物质和品牌巧妙地联系到一起,以一种全新的方式让受众对“钱”与“欲望”进行反思,十分符合该作品的设计主题。
4.透叠法
透叠法也是平面设计中模糊性的常用表现手法之一,其是将两个或是两个以上的图形进行重叠,以产生非同一般的空间层次和深邃的空间含义,是一种独特的视觉效果。在透叠过程中,相互重叠到一起的图形既保持了各自图形的独立性,又能彼此互动产生新的图形,较之单个图形其所具有的意义更为丰富。此外,透叠法会使画面产生丰富的层次感,而不同的层次感又会产生一种由二维空间向三维空间过渡的模糊感,这更有利于平面作品主题的传达。以贺莉浩的创意明信片《胡同地图》为例,设计师利用透叠法将北京地区各个胡同的地图叠加在一起,形成一张新的胡同地图。在这一作品中,多张地图通过不同的方向以及前后距离的差距产生了空间上的层次感,使每张地图之间相互独立又相互联系,而多个地图透叠而形成的模糊性也代表了正在消失的北京的物质文化遗产以及非物质文化遗产。总之,整体画面于模糊中透露着一定的空间层次感,表现出了我国人民对老北京胡同的深深怀念之情。
二、结语
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早期行星探测的主要方式是飞越和绕飞,随着技术进步以及为了对目标行星进行实地考察和采样,着陆方式的行星探测已成为主要探测方式选择。由于目标行星与地球的距离遥远,导致地面测控站所发出的测控信息的传输出现大时滞,难以实现对着陆过程进行实时测控。同时,由于存在初始确定误差以及惯性测量单元常值漂移偏差,采用惯导单元的导航方式存在累计误差无界的缺陷,最终带来落点偏差过大的结果(落点误差椭圆半径均在100~300km的量级),很难满足未来行星表面精确着陆任务的需求。因此,有必要发展新一代的基于光学测量的高度自主导航与制导技术来实现行星表面精确着陆[1-4]。在基于光学测量的高度自主导航与制导技术的研究过程中,为保证光学远程着陆系统的整体性能,必须对各项指标进行详细而准确的测试和验证,受到测试条件以及测试手段的限制,常规地面测试只能对成像系统的技术指标、性能进行简单的测试,若想对成像效果以及算法进行测试需要提供目标的动态图像,即利用“星模拟器”对“星敏感器”在地面进行检测标定。关于星敏感器及星模拟器的研究在国内开展的较为广泛,目前主要集中在如何实现大视场星敏感器及高精度地面标定技术,采用新型光源的星模拟器等方面[5-14]。为实现对光学远程自主着陆系统的模拟并进行算法验证,本文采用了一种以商用投影仪显示系统为核心部件的模拟器方案,根据模拟器的特点设计了一种透射式投影镜头,其出瞳位于光学系统的外部,出射光线为平行光出射,以方便与相应的成像镜头光学对接,系统光谱范围为可见光。
2工作原理
行星光学远程着陆模拟器主要由图像模拟生成系统和图像接收处理系统组成(见图1),其中图像模拟生成系统拟在成熟的商用投影仪基础上,采用重新设计的投影镜头,以数字微镜阵列(DigitalMicro-mirrorDevice,DMD)作为动态景象生成器,将其投影到无穷远处,即模拟无穷远目标(远程着陆)。图像接收系统利用成像镜头对图像模拟生成系统形成的模拟目标进行成像,通过CCD采集和图像采集卡将图像存储在PC机上,并进行解算。
3技术要求及指标分析
3.1技术要求行星光学远程着陆模拟器系统的设计原则实现对行星远程自主着陆过程进行模拟,重点是能够实现对自主着陆导航算法进行验证。根据行星光学远程自主着陆系统的规划,对模拟器系统的主要要求如下:(1)模拟器系统畸变测试优于千分之一;(2)行星着陆远程光学环境成像分辨率不小于1024×1024;(3)探测目标星等优于5等星;(4)远程光学环境图像分辨率不小于1280×768;(5)远程光学环境图像对比度不小于5000∶1;(6)行星远程着陆光学模拟设备通光孔径不小于直径60mm。
3.2指标分析为满足3.1中(4)和(5)的要求,选用优派投影仪7820HD,其标配镜头和DMD参数如下:(1)焦距(实测值):19.2~25.7mm;(2)F数:2~2.57;(3)镜头安装基面距DMD距离(实测):37mm;(4)型号:0.65”LVDSS6001080p;(5)分辨率:1920×1080;(6)像元大小:7.5μm;(7)偏移量:120%。根据3.2中(2)的要求,选择的CCD相机参数如下:(1)像元大小:5.5μm;(2)分辨率:1024×1024;(3)接口类型:C口。根据所选择的投影仪和CCD相关参数,以及3.2中(6)的要求,可以确定投影镜头的主要光学系统参数如下:(1)入瞳直径:60mm;(2)焦距:150mm;(3)视场:像高大于12mm;(4)后工作距BFL:大于40mm。其中视场的确定依据是DMD的大小及偏置放置,如图2所示,由于DMD是偏置放置,同时考虑到投影镜头的安装方便,将投影镜头的视场范围规划为以投影仪标配镜头的中心,即O点为轴上点,投影仪的视场可由式(1)计算得到。此时,可将投影镜头整体倾斜一定角度来实现成像镜头与投影镜头的对接,相应的成像镜头的设计参数如下:(1)入瞳直径:40mm;(2)焦距:110mm;(3)视场:像高大于2.816mm;(4)后工作距BFL:大于17.526mm。
4光学设计结果
4.1投影镜头根据上述投影镜头的主要光学系统参数,选择双高斯为基本结构型式[15-17],考虑到方便和成像镜头的光学对接,将标准双高斯的光阑位置由中间调整到最前面,这样就破坏了双高斯镜头原有的对称性,为了有利于像差的校正,加入了两个单片,最终的光学结构图如图3所示。图4为投影镜头的像差曲线,球差和轴向色差都不大,1.0视场以内的像散和场曲都很小,全视场基本无畸变。图5为投影镜头的光学传递函数(MTF)曲线,计算的波长为486.1、587.6、656.3nm,权重1∶1∶1,空间频率0~70lp/mm,设计值接近衍射极限。图6为系统的点列图,0.85视场内星点的形状对称性都很好。
4.2成像镜头成像镜头选择与投影镜头类似的结构型式,由于它的视场较投影镜头要小,在双高斯结构的基础上只增加了1个单片就实现了像差的校正,系统结构图如图7所示。图8为成像镜头的像差曲线,球差和轴向色差都不大,1.0视场以内的像散和场曲都很小,全视场基本无畸变。图9为成像镜头的MTF曲线,计算的波长同投影镜头,空间频率0~100lp/mm,MTF值均在0.6以上。图10为系统的点列图,1.0视场内星点的形状对称性都很好。
4.3投影镜头与成像镜头对接根据3.2中的分析,由于DMD的偏置,为了实现成像镜头整体倾斜2.085°,实际上DMD的分辨率大于模拟器系统要求的环境图像分辨率,该倾斜角度可随着实际使用的DMD区域进行微调,从而实现CCD像素点与DMD像素点的一一对应。整个模拟器光学系统图如图11所示。图12为模拟器系统的MTF曲线,计算的波长同投影镜头,空间频率0~100lp/mm,MTF值均在0.5以上。图13为系统的点列图,视场内星点的形状对称性都很好,有利于后续图像处理。并且光线追迹结果表明,由DMD发出的图像成像在CCD上的实际位置与理想位置最大偏离量为3.8μm,小于1个像素,相对畸变小于1%,满足3.1中(1)的要求。
5结论
模型设计论文范文5
关键词:层次分析法;AHP MatLab毕业论文;质量评价
中图分类号:G642 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2014)04-0769-03
当代社会是知识经济的社会,教育领域的规模在日趋壮大,21世纪是一个注重质量的时代,尤其是大学教育,高校人才的质量在培养人才领域中占有重要的地位,大学毕业论文(设计)水平与质量是大学生综合素质与能力的体现,但是,由于社会和学校机制的影响,目前毕业论文(设计)质量不尽人意,不能真正体现学生的综合素质与能力。该文根据层次分析法的原理,结合具体实例,进行了分析,并据此给出一个较为合理的评价体系。
1 以往存在的问题
以往对本科毕业论文(设计)的质量评价,主要由指导老师评价,以及评阅小组交叉评阅,答辩过程中的答与辩等环节组成,最后打分。这种方式往往存在较大的主观性,对于同一个学生的毕业论文(设计),不同的老师,不同的评阅小组,给出的分数往往差异较大,甚至存在较大争议。这些问题,都削弱了对以后的毕业生的指导与借鉴作用。
2 理工科毕业论文(设计)质量评价模型的构建及权重
构建理工科毕业论文质量的评价模型,本模型一共分为三层,其中有5个一级指标,16个二级指标组成,如表1所示。
表1符合AHP要求中的指标分层,但是,理工科毕业论文(设计)的评价体系中的每个层次以及每个指标所占的重要程度是不一样的。该文采用AHP法,将所有指标因素的相对权重进行确定,并将层次间指标进行总的排序。
2.1 递阶层次结构的构造
由表1所示,在理工科毕业论文(设计)质量评价模型中,所要达到的总目标,为目标层,即表中最左侧的。方案层也是措施层,在表中最右侧。那么中间层就是准则层以及子准则层。理工科毕业论文(设计)质量评价体系就形成了递阶层次结构:
总目标:对理工科毕业论文(设计)质量的审核;
准则层:五个一级指标,S1、S2、S3、S4、S5;
子准则层:16个二级指标,P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16。
2.2 比较判断矩阵构建及其一致性
当这种递阶层次结构被我们明确下来以后,每层元素之间的关系就清晰明朗了,通常采用定性分析将上一层每个因素两两进行对比,确定每个因素相对的重要程度,这种方法容易分出好坏程度,因为这属于单一目标的决策,采用的是标度法,如表2所示。
则j与i的重要性之比=bji=1/bij\&1~9的倒数关系\&]
我们将指标进行两两比较,请专家打分赋值,由此算出每个指标的数值以及指标含义。依据AHP的原理,根据表2,构建判断矩阵U1,U2,如表3所示。
各项指标权重赋值是运用和积法来求出,将计算结果进行检验,具体步骤如下所示:
1)根据表3构建矩阵U1,U1为比较判断矩阵。
U1=[1141151341413211411513535143123141]
2)第二,按列将矩阵正规化,得到U2判断矩阵。
U2=[0.0710.050.0710.1010.0430.2860.20.2860.1680.2610.0710.050.0710.1010.0430.3570.60.3570.5040.5220.2140.10.2140.1260.13]
3)将矩阵U2按行求和后,得到矩阵U3。
U3=[0.3360.2010.3362.340.784]
4)将U3正规化,得到矩阵E。
E=[0.0670.240.0670.4680.157]
5个一级指标权重分别为:
ES1=0.067;ES2=0.24;ES3=0.067;ES4=0.468;ES5=0.157。
2.3 单排序层次,检验一致性
通过以上构建的矩阵,就可以进行评价和分析了,但还必须通过一致性的检验,才能确定计算的结果是否科学、合理。而一致性检验就是上面计算中最大特征值。
1)计算一致性指标:
[CI=λmax-nn-1]
n——矩阵阶数。
2)相对一致性指标计算:
[CR=CIRI]
当CR
通过查表可获得RI,不同的阶矩阵RI取值不同,具体数值如表4所示。其中RI与阶数有关。
判断矩阵U1,U2的一致性检验:
CR=(1/3)/1.12=0.029
通过计算CR
2.4 整体的排序以及检验一致性
所谓层次总排序,就是指在结构模型中,各层次的所有元素在总目标中所占的重要性程度。整体排序,是通过每个单层的排序权数结果计算出来的,其计算公式为:
[CR=i=1maiCIii=1maiRIi]
通过上述公式计算P层:
CR=0.0385/0.7406=0.0520
参数CIi——表示单排序一致性指标;
参数RIi——则表示与单排序相对应的平均随机一致性指标。
CR
因此,说明所赋的值是科学合理的。
2.5 理工科毕业论文(设计)质量评估以及各指标权重分析
合成权重的计算方式:
合成权重=各二级指标分类权重*所属一级指标权重
合成权重体现的是,在该模型中二级指标相对重要程度,具体结果见表1所示。理工科毕业论文(设计)的质量评价系统模型中的二级指标,按照相对重要程度,比较靠前的为: EP9创新能力;EP10运用知识能力;EP6实验技能;EP13逻辑层次分明性;EP5专业知识;EP14结构合理性。合成权重分别为:0.238;0.153;0.137;0.07;0.069;0.054。此体系从客观上展现出理工科毕业论文(设计)质量的评价标准,每一项指标权重将整个理工科毕业论文(设计)质量评价体系更加全面化与系统化。
3 总结
采用 Matlab 进行分析,对毕业论文过程中的各个环节给出较为合理的权重,使得毕业论文评价体系更加科学、完善。这相较于以往靠主观判断来进行评价,更趋于合理。
参考文献:
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模型设计论文范文6
[关键词]学术论文 复制检测 抄袭剽窃检测 统计语言模型 文本相似度算法
[分类号]TP391.1
自从方舟子的“新语丝”使原本长期存在于学术界的学术不端暴露出来之后,学术论文抄袭剽窃引起社会的广泛关注。抄袭剽窃的表现形式多种多样:有些只是在语言文字的表达形式上做手脚,换成同义词或颠倒语句的表达顺序,在文章框架、主要观点和主要论据上却没有大的变化;有些直接大段地“引用”别人的内容;有些综合运用多种手段,将多篇别人的文章拼凑而成自己的;有些“学术高手”直接拿国外的论文翻译成中文发表,等等。抄袭和剽窃“手段”的越来越“高明”,给抄袭剽窃检测带来很大困难。抄袭检测又叫复制检测、剽窃检测或副本检测,根据检测对象性质不同可分为图像、声音和文本复制检测。学术论文抄袭检测是文本复制检测的一种,归根到底是判断两篇学术论文的相似程度。“召回率”和“精准率”是判断检测算法好坏的两个重要指标。为了进一步提高学术论文复制检测判断的准确率,针对学术论文的文档相似度算法的改进和创新研究变得尤为重要。
1 国内外研究现状及存在的问题
1.1 国外研究现状
国外具有代表性的文档相似度算法主要有以下几种:①Manber提出一个sif工具,其“近似指纹”是用基于字符串匹配的方法来度量文件之间的相似性;②Brin等在“数字图书馆”工程中首次提出文本复制检测机制COPS(copy protection system)系统与相应算法,奠定了论文抄袭检测系统的基础;③Garcia-Molin提出SCAM(Stanford copy analysis method)原型,改进了COPS系统,用于发现知识产权冲突。他使用基于词频统计的方法来度量文本相似性,后来把检测范围从单个注册数据库扩展到分布式数据库上以及在Web上探测文本复制的方法;④贝尔实验室的Heintze开发了KOALA系统用于剽窃检测,采用与sif基本相同的算法;⑤si和Leong等人建立的CHEC系统首次把文档结构信息引入到文本相似性度量中;⑥Stein提出一种方法,这种方法能产生一种“指纹”,在某种程度上能有效防止修改;⑦MeyerzuEissen等提出通过根据写作风格上的变化来分析单篇文档,从而决定是否有潜在抄袭;⑧美国学校首先引入Tumitin侦探剽窃数据库,用于防止论文抄袭,此外还有其他类似软件系统用于进行文档相似度分析。当然不同的检测系统其相似度算法的精度也不尽相同。
1.2 国内研究现状
国内关于论文抄袭剽窃检测方面已有一些研究:①张斯通过对中文文本进行自动分词,然后计算它们的相似度,从而判别文本是否抄袭,其对应装置包括:样本输入装置、样本数据库、自动分句分词装置、分词数据库、预处理装置、特征词数据库、相似判别装置、判别结果输出装置和控制处理装置等。②鲍军鹏通过文本的结构信息和语义信息提取文本特征,是通过运用文本剽窃判定模块中设定的探针法,估计待检测文本特征和特征库中的文本特征的最大共同语义,并给出文本雷同度量,从而判别文本是否抄袭。③沈阳是通过先找到存储空间内的格式遗留,再将这些遗留格式附近文档的关键词或/和句子或/和段落与文献库中的文献内容进行比较,从而减少被检测文档的数据量,加快了反剽窃或转载文档检测速度。④张履平通过对已植入水印的文章进行特征撷取,根据所取得的词汇输入搜寻引擎以搜寻相关可疑文章;根据与原文比对结果取得的句子进行水印解析;将所取得的水印信息与原来的水印比对,从而判断是否为剽窃。⑤金博等则对基于篇章结构相似度的复制检测算法有一些研究。
1.3 存在的问题
事实上,由于剽窃形式的多样性和隐蔽性、语法和句法的复杂性等,目前主要采用的“数字指纹”和词频统计两大类抄袭识别技术已经不能满足实际的剽窃检测需求,会造成很多漏检和误检,其“召回率”和“精准率”都有待提高。归根到底是因为其检索模型有待突破,算法亟待改进或需创造全新的算法来针对学术论文抄袭剽窃检测的实际。如何把握并充分利用学术论文的结构和语言特征,提供具有针对性的检索模型和相似度算法及其实现系统,对能否在异构的分布式学术论文资源系统中,对抄袭剽窃检测进行更精确的判断至关重要。
2 学术论文复制检测研究的新思路
针对以上问题,笔者提出以下学术论文复制检测研究的新思路:①建立有针对性的学术论文语料库;②通过对语料库的深层加工、统计和学习,建立统计语言模型;③充分利用学术论文著录项目自身的特点,通过将文档结构化,赋予元数据项加权系数,运用卷积计算学术论文的相似度;④利用支持网络语言的JAVA编程实现相似度算法;⑤通过将待检测论文与数据库中已有文献对比,计算其相似度,当相似度超过某一阈值时,则判断该论文有抄袭的可能,如图1所示:
3 具体方法及步骤
3.1 建立某一学科专业的学术论文语料库
新一代的兆亿级的大规模语料库可以作为语言模型的训练和测试手段,用以评价一个语言模型的质量。本文建立的语料库中存放的是在学术论文语言的实际使用中真实出现过的学术论文语言材料;是以电子计算机为载体,承载学术资源语言知识的基础资源;通过对真实语料进行分析和处理等加工,使之成为本文的学术论文抄袭检测模型和算法的训练与测试手段。
利用丰富的学术资源数据库,如Dialog、SCI、EI、INSPE、IEEE、Science Direct、EBSCO、PQDD、SPRINGERLINK、KLUWER、Science online、Medline、CNKI、中文科技期刊全文数据库、万方数据科技信息子系统、万方数据商业信息子系统、七国两组织的专利数据库、国内外专利数据库等异构的分布资源,通过信息检索,从某一学科专业着手,构建某一学科专业领域的学术论文语料库。
3.2 以信息论为工具,创建统计语言模型用于学术论文检索
数学是解决信息检索和自然语言处理的最好工具。其实早在几十年前,数学家兼信息论专家香农(Claude Shannon)就提出了用数学方法处理自然语言的想法。语音和语言处理大师贾里尼克(Fred Je-
linek)首先成功利用数学方法解决了自然语言处理问题。统计语言模型(即基于统计的语言模型)通常是概率模型,计算机借助于统计语言模型的概率参数,可以估计出自然语言中每个句子出现的可能性,而不是简单地判断该句子是否符合文法。统计语言模型以概率颁布的形式描述了任意语句(字符串)s属于某种语言集合的可能性,需要对任意的语句s都给出一个概率值,例如:P(他/认真/学习)=0.02。本文充分利用学术论文不同于报纸新闻论文或其他类型文档的语言特点,以建立的学术论文语料为训练和测试基础,提出新的基于学术论文的统计语言模型作为针对学术论文抄袭剽窃检测算法的检索语言模型。具体做法为:以信息论为工具,把握学术论文的语言特点,通过对以上所建立的学科专业语料库进行深层加工、统计和学习,获取大规模真实学术论文语料中的语言知识,建立基于学术论文语料库的统计语言模型;通过实验,与其他文本信息检索模型进行比较,论证其有效性。
3.3 利用学术论文中描述资源对象语义信息的元数据结构,计算文档相似度
充分利用正式出版的学术论文的结构特点,根据学术论文中标引出的K个描述资源对象语义信息的元数据(Di,i=1,2…k),将学术论文结构化;然后利用已有的基于学术论文语料库的统计语言模型,将待比较的论文的各相同元数据Di(i=1,2…k)部分进行比对得相似度si,再根据元数据对论文的重要程度给定第i个元数据项相似度权函数wi;则整篇学术论文总体的相似度为Sd=∑Wi*Si。
具体算法举例如下:
将待检测的学术论文的元数据如题名Til、关键词Kyl、摘要Abl、正文.Tel、参考文献Rel等元数据字段抽取出来,与语料库中已有论文的相应元数据字段内容题名Ti2、关键词Ky2、摘要Ab2、正文Tx2、参考文献Re2进行相似度计算。计算时,在篇名字段前给以0.25,0.4,0.15,0.1和0.1的加权系数。建立的统计语言模型计算待测论文和语料库中已出版的论文j同一元数据字段的内容相似程度,记为:Sim_Tij,sim―Kyj,Sim_Abj,Sire Tej,Sim_Rej,卷积后得整篇论文与语料库中某篇论文j的相似程度值计算公式为:Sinai―larity_paper_j=0.25×Sim_Tij+0.4×Sim_Kyj+0.15×Sim_Abj+0.1×Sim_Txj+0.1×Sim_Rej;再计算与待检测论文最相似的那个最大相似度Max_Similarity=Max{Simflarity_paper_j};如果Max_Similarity大于设定的阀值1(如40%),则判断为疑似抄袭,这样的论文需要审稿专家仔细认真审理,如果Max_Similarity大于设定的阀值2(比设定的阀值1大,如80%),这样的论文极有可能存在抄袭,需要审稿专家特别注意。在计算相似度值后,计算机系统记录下相似度高于设定阀值的抄袭和被抄袭的学术论文来源、相似度值、及其各元数据项信息(包括作者信息)。以上各元数据项相似度计算过程中,加权系数可以根据需要做适当调整为其他数值,但系数总和为1。
3.4 推广使用
通过对某一学科专业的研究,进一步拓展到其他学科领域,从而最终实现在异构的分布式学术论文资源系统中,对各个学科领域的学术论文抄袭剽窃进行跨平台检测。
4 研究展望及难点、解决办法