创新2.0模式下开源创新教育的电子认知实习改革探索与实践

文章基于创新2.0模式,结合电子认知实习现状,探索实践型课程的开源创新教育改革。文章引入“共享、开放、协作”的思想,以共同创新、开放创新为教学目标,提出通过教学内容的开源设计与教学方法的应用创新形成双螺旋呼应,辅以教学过程的良性互动,构建开源创新“三部曲”,实现开源创新教育实践教学新生态。课程改革旨在由浅入深、循序渐进地培养和提高学生的开源创新意识及分析解决实际问题的能力,加速推进创新驱动新常态在实践教学中的演变。

基于FPGA的雾霾视频图像实时复原系统研究

针对雾、霾等恶劣气象条件下,视频监控等户外视频设备对视频图像实时复原的需要,提出一种快速图像复原算法的FPGA实现方法,通过适当降低算法复杂度达到了降低时间开销和硬件实现复杂度的目的。通过将一帧视频分解成3×3小窗口进行运算,以窗口中心像素的流水计算替代一帧视频像素计算,使每个像素在3个时钟周期内完成全部运算,确保了系统能够实时复原,降低了复原模块对硬件的开销。实验证明:FPGA处理结果和MATLAB处理的结果相符,可以在保证除雾效果的前提下,实时处理分辨率为640×480视频并以29帧/s速度流畅显示。

基于Verilog语言的帧同步的实现

现代数字通信中往往采用数字复接技术扩大信息的传输容量并提高信道利用率。帧同步是数字复接系统中的重要部分。本文采用Verilog硬件描述语言给出了帧同步的提取方法,同时在Altera公司的QuartusⅡ5.1软件下进行了编译和仿真,成功地提取出了帧同步头和有效的输入数据。

CRC码的FPGA实现

介绍了循环冗余校验CRC算法原理和校验规则,分析了CRC校验码的具体计算过程,并以CRC-16为例,给出了使用硬件描述语言Verilog HDL来实现CRC-16的部分源程序,它既是校验码的生成器,也是待校验数据的校验器,对该例进行仿真并给出综合结果,最终可以在现场可编程门阵列(FPGA)上实现,其工作频率可达400 MHz.

卓越计划下的数字逻辑电路实验的改革

数字逻辑电路实验课程是电子、信息类学生重要的专业基础实验课程,担负着巩固理论知识,培养学生动手能力和创新能力的重任,在专业教学中具有举足轻重的地位。本文简要回顾了我校数字逻辑电路实验的改革历程,通过对学生实验完成情况、平时成绩、考试成绩的分析,发现了目前在学生实验过程中存在的问题,根据建构主义学习理论并兼顾实验课程的要求与特点,提出在实验中通过引导学生"犯错"的教学方式来提高学生的动手能力,培养学生的工程意识,取得了较好的教学效果。

一种基于非均匀分簇的无线传感器网络路由协议

在路由协议中利用分簇技术可以提高无线传感器网络的可扩展性.当簇首以多跳通信的方式将数据传输至数据汇聚点时,靠近汇聚点的簇首由于转发大量数据而负载过重,可能过早耗尽能量而失效,这将导致网络分割.该文提出一种新颖的基于非均匀分簇的无线传感器网络多跳路由协议.它的核心是一个用于组织网络拓扑的能量高效的非均匀分簇算法,其中候选簇首通过使用非均匀的竞争范围来构造大小不等的簇.靠近汇聚点的簇的规模小于远离汇聚点的簇,因此靠近汇聚点的簇首可以为簇间的数据转发预留能量.模拟实验结果表明,该路由协议有效地平衡了簇首的能量消耗,并显著地延长了网络的存活时间.

一种新的常数度数的P2P覆盖网络

许多结构式P2P系统使用DHT技术将数据映射到相应的节点,以便在数据的存放与查找方面有很好的扩展性.但是,在节点数为n的网络中,大多数结构式P2P系统的每一次查询(lookup)都需要O(logn)步,而且每个节点都要维护O(logn)个邻居.该文提出了一种新的常数度数的P2P系统,它模仿立方体互连圈(CubeConnectedCycle)的拓扑结构,命名为Cycloid.在节点数为n=d×2d的Cycloid系统中,每次查询只要Ο(d)步,并且每个节点只需要维护Ο(1)个邻居.模拟实验表明,在网络规模较大和节点出入频繁的动态P2P网络中,Cycloid比其它常数度数的P2P系统(如Viceroy和Koorde)具有更好的性能,尤其是Cycloid具有更高的搜索效率、更均匀的数据分配、更平衡的节点负载.

EECS:一种无线传感器网络中节能的聚类方案

在无线传感器网络中,节点聚类是一种有效的拓扑控制手段,可以增加网络的可扩展性以及延长网络寿命。LEACH是一个经典的延长网络寿命的聚类协议。提出了一种新颖的聚类策略EECS,它适用于周期性的数据收集应用。在聚类首领选举阶段本策略选取小部分节点参加竞选,采用无迭代过程的局部通信方式,而且总是选取剩余能量较多的节点担任聚类首领。进一步,在聚类建立阶段它创新地使用了一种聚类首领负载均衡的方法。EECS协议具有控制消息开销小,聚类在空间上分布近似均匀,网络能量有效利用率高等特点。模拟结果表明,与LEACH协议在相同假设的基础上,EECS方案延长网络寿命35%以上。

基于Arduino的可见光浊度检测创新实验设计

针对现有实践教学体系中多学科型创新实验缺乏的问题,立足于与人类生活息息相关的生活用水的水质监测,提出了基于Arduino的可见光浊度检测仪的创新实验方案。实验融合了分析化学、环境科学、电子信息等学科相关知识,通过实验理论学习、实验操作、实验总结等3个阶段,使学生了解浊度测量原理,理解分光光度法,掌握硬件电路调试方法,培养学生软件编程思维,提高学生分析解决实际问题的能力。

MFCC特征改进算法在语音识别中的应用

本文的目的是阐明一种Mel频率倒谱参数特征的改进算法。该算法是通过线性预测的方法从语音信号中提取出残差相位,同时将残差相位与传统的MFCC相结合,并应用到语音识别系统中。该改进算法比传统的MFCC算法具有更好的识别率。

广域网虚拟平台:网格计算和对等计算的融合

近几年,分布式计算领域出现了两个研究热点:网格计算(Grid Computing)和对等计算(Peer to Peer Com-puting)。网格计算和对等计算以不同的方法组织大规模分布式的资源,包括计算能力、存储资源和带宽等。两者的研究领域有一定的重叠,又有很好的互补性,融合将是必然趋势。我们构想了一个广域网虚拟平台,全世界的计算机连接成一个整体,任何人随时随地都可以得到所需的资源和服务。正是这一理想,驱动着网格计算和对等计算技术的快速进步。

关井限采对民勤绿洲地下水漏斗和植被影响研究

民勤绿洲是西北内陆河流域地下水超采严重、地下水漏斗突显、生态环境恶化的典型区域,寻找有利于地下水漏斗抑制和生态修复的调控方式是地下水管理亟待解决的首要问题。基于2011—2012年观测数据,采用GIS和FEFLOW软件,构建民勤绿洲潜水非稳定流模型,模拟分析不同关井限采方案对地下水漏斗和植被的影响。结果表明:(1)缩减地下水开采量能有效减缓地下水位下降,修复地下水漏斗,改善生态环境;(2)减少单井抽水量和关闭一定数量机井相结合缩减地下水开采量的方式,对于修复区域地下水漏斗,抬升绿洲边缘地区地下水位,增加植被存活面积较为有效;(3)目前已实施的关井方法有利于防治绿洲荒漠化,而相同比例关井方法对于区域地下水漏斗修复效果更明显,生态环境和社会效益更佳。研究成果可为当地地下水调控和管理提供参考。

WSAN网络密钥管理模型的研究

无线传感器和反应器网络(wireless sensor and actor network,WSAN)由三种具有不同级别能力和作用的节点构成,节点的异构性导致单纯使用一种安全模型将无法满足不同节点对性能和安全性的要求。为此,本文首次提出了一种复合式的安全模型,根据节点的能力和作用将WSAN网络分为两层,不同层通过应用不同的安全机制,实现不同级别的安全服务。另外,本模型通过多种方式降低系统开销,力求达到安全和性能的平衡。

基于潜水-承压水模型的民勤绿洲地下水位预测

基于20112012年观测数据，应用Feflow软件，构建了民勤绿洲地区的潜水承压水三维数值模型。应用该模型对研究区未来5～10 a内地下水位动态变化进行了预测。结果表明：目前用水条件下，经过一系列综合措施，地下水位下降趋势得到有效遏制；但在未来5～10 a内，民勤地下水位依然整体以低幅度持续下降。上游坝区的地下水漏斗日益扩大，下游湖区地下水漏斗因青土湖生态泄水而得到有效恢复，但随着地下水埋深日益增大，下游红沙梁区域出现了新的地下水漏斗。另外，当地符合植物存活条件（地下水埋深小于15 m）的区域面积也在逐年减小，其中地下水埋深小于10 m的面积减小幅度较大。

一种暗通道先验去雾后图像参数的调节方法

针对在暗通道先验去雾方法中图像亮度随着去雾深度加深而降低的情况,分析了导致图像亮度降低的原因,并结合户外自动白平衡的有雾图像,提出了一种采用图像能量回补来调节图像参数的方法,以此来提高图像亮度和对比度。实验结果表明,通过对去雾后图像损失的能量进行回补,对于不同的去雾深度,图像的亮度和对比度都能得到较好的调节。

基于自制实验设备的模拟电子技术实验课程改革

随着课时数的变更和学生人数的增加,模拟电子电路实验课程开设过程中出现了学生动手能力差别较大、对实验课程内容缺乏总体认识等一些问题,影响了教学效果。文章通过自制模拟电子电路实验课程的实验系统,配合实验教学模式和实验教学内容的改革,在一定程度上增强了学生的动手能力,提高了学生的实验积极性,取得了较好的教学效果。

开源硬件引入机械电子专业的电子认知实习教学模式探索

针对机械电子工程专业在电子认知实习教学的实际情况,分析、探索开源硬件平台在机械电子工程教学的应用模式,利用开源硬件开放性、易扩展特性实现层次性、模块化的课程应用范围,最终建立机电一体化并可柔性扩展的电子认知实习教学模式。

重力坝—库水—淤沙—地基系统的地震波动分析

将淤沙层模拟为液固两相饱和介质,并取计算边界(包括地基、库水上游和淤沙上游边界)至结构的距离L≥c T/2,采用逐步扩大有限元网格,避开地基、库水上游和饱和淤沙上游边界处能量反射问题,建立了重力坝—库水—淤沙—地基体系的动力有限元模型。采用该模型对一典型重力坝进行地震波动分析,结果表明,该模型相比传统方法能够有效降低坝体的应力、位移和坝面动水压力(孔隙水压力)。

基于TDOA麦克风阵列声源定位技术

随着科技的进步和发展,声源定位技术已经成为人们研究的重要课题之一。基于声达时间差(TDOA)是阵列语音信号处理的核心技术,其作用是估算出同一声源信号到达不同麦克风时,因为传输的距离不相同而引起的时间差。麦克风阵列对于室内环境噪声抑制、声源定位、跟踪这些方面都比单个麦克风有优势,从而优化语音信号采样质量。该文主要讲的是用麦克风阵列和时延估计声源定位方法对声源进行定位及跟踪。

实物教学法在电子认知实习中的应用

针对工科相关专业必修的基础实践课程,电子认知实习在教学过程中学生出现的知识点混乱问题,提出了在元器件知识授课阶段使用实物教学法的改革方案,设计元器件展示平台,结合多媒体教学与现场实物教学,提高学生学习效率、综合动手能力,培养学生团队合作精神。