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简述云计算的主要特征精选(九篇)

简述云计算的主要特征

第1篇:简述云计算的主要特征范文

【关键词】公路设计;逆向工程技术

1、逆向工程技术的概述

逆向工程技术在公路设计中的应用,主要是对实物模型进行的数据采集和建立数字模型这两个方面。逆向工程技术是未来公路设计的趋势和发展方向,对三维点云数据的采集利用的是激光测绘设备,然后对采集的数据进行优化处理,建立相应的地形数模,通过这种方式来进行公路的设计将更加精确、高效而且直观。[1]

逆向工程技术中首要的环节就是对数据的采集,也为建模反求提供了理论依据。建模的开发效率和质量受到了所采集数据的速度以及精度的影响。逆向工程中一个关键的技术就是能够快速、准确地采集三维点数据。逆向工程在各大领域的广泛应用,数据采集技术也在突飞猛进的发展,从一开始的接触式的测量方法,逐渐发展为以磁学、光学等为媒介的非接触式的测量方法,然后到最新研发的组合式的测量等。对不同类型的模型进行数据采集时,所选取的测量方法也不同,要合理利用现有的资源,通过最低的采集成本完成精确、高效的数据采集。

2、逆向工程技术的数据处理流程

在逆向工程技术中,一个重要的环节就是数据的处理。数据的处理直接关系到数据能够准确、方便地完成模型的重建。利用激光测量设备对模型的点云数据进行准确的测量,将没有用的噪声数据和有用的数据结合在一起,经过数据的处理,最后生成DEM。数据的处理过程由数据的滤波、数据的平滑、数据的精简、数据的分割以及多视点云对齐等构成。[2]

2.1数据滤波 数据的滤波是对行人、汽车经过之后留下的足迹等噪声进行消除。噪声是杂乱、稀疏的,这是与模型的点云数据最大的不同。抓住这一特点,可以使路面的面和点云相互垂直,实现投影效果,对点云数据的划分要通过正方形的格网进行,对格网点的数量进行统计,依据扫描间距进行阈值的设定,把阈值小于密度的格网中的点云进行保留,删除其它的点云,将格网的边长不断缩小,依次进行以上步骤将点云删除,通过这样的操作大部分的噪声将被消除。

2.2数据平滑 通过标准的高斯滤波算法或者是平均滤波算法进行数据的平滑。所谓高斯滤波算法就是利用高斯滤波器设置高斯分布,滤波的平均效果相对比较小,所以在进行数据滤波的同时能够在不损坏原数据形貌的前提下完成数据的滤波。而平均滤波算法指的是将模型采样点的值换成平均滤波器中各数据点相应的统计值,这样可以很好的将数据的毛刺消除。

2.3数据精简 在逆向工程技术的重构曲面环节,如果存在点云过于密集的情况,不仅会影响计算机的操作、存储以及运行的效率,而且还会影响到曲面模型的生成时间和光顺性。对采集的点云数据进行精简,就是为了防止这一问题的发生。而针对点云的类型,所选取的精简方式也是不一样的。例如,对于比较散乱的点云,往往是选择随机采样的方式进行数据的精简的;网格式的点云,进行数据的缩减主要采用的是最小包围区域的方法或者是等分布密度的方法。

2.4数据分割 以模型外形曲面相应子曲面的不同类型作为数据分割的依据,把类型相同的子曲面数据分成一组,形成互不重叠、特征比较单一的数据区域,给曲面模型的重建提供了便利。对电云数据进行区域分割的方法有两种,即自动分割法和测量分割法。自动分割法又包括基于边和基于面的两种方法。基于边的分割方法把测量点的曲率的变化作为是两个区域的边界,最终分割的区域结果是封闭的边界区域;基于面的分割方法是把几何特征比较相似的点作为同一个区域。而通过测量的分割方法是在进行数据测量的过程中,依据模型的外形特征进行分子曲面的划分,再对各不相同的特征区域进行标注,然后对测量的路径进行规划,按照曲面的不同特征将测量的数据通过CAD软件实现数据的处理和分成显示。

2.5多视点云实现对齐 由于模型的外形数据不是通过一次测量来得到的结果,所以需要把零乱的数据放到同一个坐标系里,要完成这一个过程就需要进行数据的对齐或者是拼合。目前,数据的对齐方法有两种,即直接对齐法图形对齐法。直接对齐法就是对数据进行直接的操作,完成数据的对齐,最终使得数据结构实现一致以及数据信息完整化。图像对齐法,首先对数据需要进行局部造型,然后拼合对齐视图数据相应的几何图形,这种方法虽然简单、快捷而且结果非常准确,但是在分割后不同的视图中,由于特征信息和拓扑不是很完成,局部造型很困难。

3、逆向工程技术在公路设计中的应用

对旧路进行改建是公路设计的一大难题,因为在改建过程中需要保护周边的环境以及还原区域实景等,文章以某一平交口的改造为例,讲述公路设计中逆向工程技术的应用。

3.1对地形数据进行采集和处理 利用激光扫描仪进行数据的采集,激光扫描仪主要由测距系统和扫描系统构成。激光的测距系统是一种非接触式的测量,激光束的发射和接收的时差来测量扫描议和扫描点之间的距离。激光的扫描系统是将激光束在反射镜的作用下均匀的旋转,并以等角的速度进行发射,然后对竖直和水平方向的激光束进行测量。测距系统和扫描系统相互结合,可以计算出扫描点的三维坐标。

利用ImgeWare软件可以对采集的点云数据进行处理。该软件将采集的三维点云数据进行去噪、平滑、分割、拼合等处理,最后得出完整的带有点号的点云文本数据和三维坐标数据。

3.2建立模型 把三维点数据的文本输入到CARD/1软件中,进行地形图的处理,导出高精度的DEM,采样之间的间距为0.2m,等高线之间的间距为1m。再次,将软件中导入DEM文件进行数模的叠加,最后得到带颜色的DEM文件。

3.3根据点云地形图进行平面设计 DEM模型是带有颜色的,设计人员对旧路中心线以及边缘线的确定会变得更精确和直观,最终使实景还原度得到提高,更有效的完成道路的优化处理。选取最佳的角度,对三维状态的模型方案进行设计。

3.4根据点云的地面线数据进行纵断面和横断面的设计 在点云DEM模型的基础上,对纵断面的插值进行计算,得出带有颜色的关于地面线的三维点云数据。点云DEM模型可以通过对景深进行设置,直观地看到中线法线方向的地面上实际的情况。

通过点云DEM模型,可以将带有视景深度横断方向的点云数据切出,然后对旧路横断方向的原有构造物、拆迁情况等有详细的了解,有把握地进行横断面的设计。

4、结语

逆向工程技术为公路的设计提供了很多的方便,尤其是对旧路的重建方面,所以在公路的设计中一定要充分利用逆向工程技术,使公路设计更加精准、快捷。

参考文献

第2篇:简述云计算的主要特征范文

为了显示出江陵汉简所反映的西汉前期的刍、稿税制度的变化,有必要先看秦时刍、稿税制度的情况。我们知道,有关秦时刍、稿税制度的文献记载,一共只有三条:一是《史记·秦始皇本纪》载二世元年四月,“尽征其材士五万人为屯卫咸阳,令教射,狗马禽兽当食者多,度不足,下调郡县转输菽粟刍、稿,皆令自赍粮食,咸阳三百里内不得食其谷”。二是《淮南子·汜论训》云:“秦之时,……发谪戍,入刍、稿”。三是《汉书·主父偃传》谓“秦皇帝……又使天下飞刍輓粟”,颜师古注曰:“运载刍、稿,令其疾至,故曰飞刍也。輓,谓引车船也。”根据上述三条记载,得知秦统一六国后确有征收刍、稿税的制度;而且是用于军需,供狗马禽兽之食,故所征为实物;还不同于“菽粟”,而知为草料、禾秆之类的实物。至于刍、稿税的征税数量、类别及征收办法等,均无从得知。

1975年冬云梦秦简出土后,由于简文有涉及刍、稿税者,从而使人们对秦的刍、稿税制度的认识加深了。秦简《田律》规定:“入顷刍、稿,以其受田之数。无垦不垦,顷入刍三石、稿二石。刍自黄*[左黍右鱼]及苈束以上皆受之。入刍、稿,相输度,可也”。又云:“禾、刍、稿撤木、荐,辄上石数县廷。勿用,复以荐盖”。《仓律》规定:“入禾稼、刍、稿,辄为廥籍,上内史。刍、稿各万石一积,咸阳二万一积,其出入、增积及效如禾。”又云:“禾、刍、稿积索出日,上赢不备县廷。出之未索而已备者,言县廷,廷令长吏杂封其廥,与出之,辄上数廷。其少,欲一县之,可也。廥在都邑,当者与杂出之。”(均见《睡虎地秦墓竹简》)根据上述诸简文可知:第一,征收刍、稿税的制度,商鞅变法后的秦国即已有之,而且同田租征收的“禾”即谷子一同入仓,故秦王朝时期不过是继承了旧制而已。第二,刍、稿税的征收,以土地数量多少为依据,故可视为田亩的附加税性质。第三,每一百亩土地缴纳刍税三石、稿税二石,刍税与稿税的比例是三比二。第四,刍税、稿税都以实物缴纳,凡干叶、乱草成束均可作为纳税实物;缴纳时,由纳税者将刍、稿运送到储存的仓库,过称入仓。故仓库里往往是“禾”(粮食)与刍、稿(饲料)并存,其保存与出入仓库的制度也相同。第五,刍、稿均以重量计算,《汉书·历律志》云:“三十斤为钧,四钧为石。”则每顷土地入刍三石、稿二石,相当于刍三百六十斤与稿二百四十斤,简文所谓“输相度”,即称量重量之意。这些新的认识,都是从上引秦简中获得的。故云梦秦简的出土,使人们加深了对秦的刍、稿税制度的了解。

入汉以后,继承了秦的刍、稿税制度。《汉书·萧何传》曰:“何为民请曰:……上林苑中多空弃地,愿令民得入田,毋收稿为兽食”,颜师古注曰:“稿,禾秆也。”《汉书·贡禹传》载元帝时,贡禹上书言及当时“农夫父子,暴露中野,不避寒暑,捽草杷土,手足胼胝,已奉谷租,又出稿税,乡里私求,不可胜供”。至于《后汉书》诸帝《纪》,更是屡见“勿收田租、刍、稿”或“勿收租、更、刍、稿”的诏令(详见拙著《秦汉史论集》第83页所引)。这些记载表明:西汉之初,就已恢复秦的刍、稿税制度;而且直到东汉末期,仍行此制。但是,汉代刍、稿税制度的具体内容,同秦制完全相同呢,还是有所变化呢?却不得而知。又《后汉书·光武帝纪》注引《东观汉记》曰:刘秀曾“为季父故舂陵侯诣大司马府,讼地皇元年(公元20年)十二月壬寅前租二万六千斛,刍、稿钱若干万。”据此,知诸侯王所食租税中,既包括田租,又包括刍、稿税,而且刍、稿税已由征收饲料、禾秆等实物变成了折钱缴纳。那么,刍、稿税制度的这一变化始于何时呢?从西汉时期的史籍中,又毫无迹象可寻。但是,解决上述疑难的希望终于出现了,这就是1973年江陵凤凰山第十号汉墓出土的简牍。因为这批简牍中的五号木牍及六号木牍,都涉及了西汉前期的刍、稿税制度;尤其是六号木牍提供了一个完整的关于刍、稿税征收情况的实例。而十号汉墓出土的简牍,其年代的下限为景帝四年,上限为文帝晚年,(详见裘锡圭《湖北江陵凤凰山十号汉墓出土简牍考释》,刊《文物》1974年第7 期)。因而通过五号、六号木牍有助于我们探讨西汉文景时期的刍、稿税制度在继承秦制基础上的巨大变化。 转贴于

为了便于分析,有必要将五号木牍背面的文字及六号木牍的全部文字抄录如下。

(一)关于五号木牍的释文,正面记录的是当利里定算的数量及该里正月、二月算赋的分配情况,因与本文无关,故不录。该牍背面有“刍二石为钱”语。

(二)关于六号木牍的释文:

平里户刍廿七石

田刍四石三斗七升

凡卅一石三斗七升

八斗为钱

六石当稿

定廿四石六斗九升当

田稿二石二斗四升半

刍为稿十二石

凡十四石二斗八升半

稿上户刍十三石

田刍一石六斗六升

凡十四石六斗六升

二斗为钱

一石当稿

定十三石四斗六升给当

田稿八斗三升

刍为稿二石

凡二石八斗三升(摘引自《文物》1974年第7期)

上引五号、六号木牍的内容,十分重要。以五号木牍背面文字而言,虽然只有“刍二石为钱”一语,如果联系四号木牍所记录的关于市阳里和郑里的口钱、算赋征收情况以及五号木牍正面所记录的关于当利里的算赋定数与分配情况来看(参阅拙作《从江陵凤凰山十号汉墓出土简牍看汉代的口钱、算赋制度》,刊《文史》二十辑),此“刍二石为钱”,应为允许市阳、郑里与当利三里以刍折钱缴纳的总数。再结合六号木牍允许平里的刍税“八斗为钱”和稿上里的刍税“二斗为钱”的话来看,三里合计以“刍二石为钱”也是合理的。市阳里、郑里、当利里、平里与稿上里,既然都存在以刍折钱缴纳的情况,则以刍折钱缴纳刍税的制度,早在西汉文景时期就已有了。不过,此时仅限于以刍折钱和以刍折稿,尚未见以稿折钱。然而,前引《东观汉记》所载王莽地皇元年诸侯王所食租税中有“刍稿钱若干万”的事实,这一方面说明刍税折纳之制,文景之后在继续实行;另一方面又说明到西汉后期已发展成了整个刍、稿税的折纳之制。

特别值得重视的是六号木牍的内容,因为它记录了平里与稿上里征收刍、稿税的完整情况。为了弄清该牍内容的意义,有必要分析牍文内容的内在联系。就整个木牍内容来说,它记录了平里与稿上里分别征收刍、稿税的数量、类别与征收办法。其记录顺序,都是先讲刍税,再讲稿税。讲刍税时,又先讲户刍额,后讲田刍额,再讲该里应纳户刍、田刍的总额,然后讲刍税的征收办法:包括允许以刍折钱缴纳数、以刍折稿数以及从应纳总额中减去此二数而得出的实纳刍税定数。讲稿税时,先讲该里应纳田稿的总数,再加上允许以刍折稿之数,便得出该里实纳稿税的总量。按照上述顺序去核算六号木牍中所列举的各项数字,除平里的“定廿四石六斗九升当”应作“定廿四石五斗七升当”及田稿“凡十四石二斗八升半”应作“凡十四石二斗四升半”之外(我疑为牍文误释造成的差异),其余各数及折算关系,无不契合。因此,根据验算的结果,可以确认:牍文中的“八斗为钱”与“二斗为钱”,是分别允许平里与稿上里的以刍折钱缴纳的总数;其中的“六石当稿”与“一石当稿”,则是分别允许平里与稿上里用刍税折纳稿税的总量。至于牍文中的“刍为稿十二石”与“刍为稿二石”,恰恰都可以与“六石当稿”及“一石当稿”相对应,其刍与稿折纳率为一比二,即刍一石可折合稿二石。

在明白了上引木牍释文的含义以后,就不难看出西汉前期文、景二帝时的刍、稿税制度,较之秦的刍、稿税制度,发生了如下的重大变化:

第一,刍税出现了“户刍”与“田刍”的类别区分。

如前所述,秦制刍税无“户刍”与“田刍”之分,而统称为“刍”。征收的依据是按土地的数量,每百亩地纳刍三石。到了西汉文、景二帝时期,依上述六号木牍所载,刍税明显被区分为“户刍”与“田刍”两大类。所谓“田刍”,无疑仍是按土地数量多少征收;至于“户刍”,顾名思义是按户征收的,否则无区分为“户刍”与“田刍”的必要。“户刍”既系按户征收,则不分贫富都得缴纳“户刍”。这无疑对贫苦农民是十分不利的。

第二,“户刍”重而“田刍”轻的格局制度化了。

如前所云,秦制无“户刍”与“田刍”之分,自然不存在二者何轻何重的问题。但西汉文景时之制,不仅已有“户刍”、“田刍”之分,而且二者孰轻孰重也有明显规定。如平里的户刍为二十七石, 田刍只有四石三斗七升, 后者只及前者的16%弱;稿上里的户刍为十三石,田刍为一石六斗六升,后者也只及前者的12%。此二里的户刍与田刍的比例虽略有差别,但户刍多于田刍的事实却是很明显的,这表明西汉前期的户刍重而田刍轻的格局已经制度化了。

第三,稿税出现了“田稿”的名称,而且稿税对刍税的比例下降了。

如前所述,秦无“田稿”之名,只有与“刍”连称的“稿”。西汉前期既已有“田稿”之专称,则稿税的按田亩征收的性质更明确了。尤其值得注意的是,西汉前期刍税同稿税比例的变化。按秦制:每顷地“入刍三石、稿二石”,刍税与稿税的比例是三比二。西汉前期却不同了:以平里为例,刍税为三十一石三斗七升,而稿税仅二石二斗四升半,二者之比约为十四比一。又以稿上里为例,刍税为十四石六斗六升,而稿税仅八斗三升,二者之比约为十八比一。虽然此二里的刍税与稿税的比例不完全一致,却很接近,至于同秦制相比,显然同样反映出刍税部分的增加和稿税部分的减少。这一变化,如果联系下面刍税质优与稿税质劣的情况来看,无疑是刍、稿税的显著加重。

第四,以刍折钱和以刍折稿缴纳的刍、稿税征收方式的变化:

按秦制,刍、稿税无以刍折钱和以刍折稿的折纳之制。但西汉文景时期,却出现了以刍折钱和以刍折稿的折纳办法,而且形成了正式的制度,各里均规定了折纳的数量。以平里而言,允许其三十一石三斗七升刍税中的八斗以钱折纳,即所谓“八斗为钱”,其允许折钱的比例为刍税总量的百分之二强;又允许以六石刍税折合稿税缴纳,占该里刍税总量的五分之一弱。又以稿上里而言,允许其十四石六斗六升刍税中的二斗折钱缴纳,即所谓“二斗为钱”,其允许折钱的比例为该里刍税总量的七十五分之一;又允许刍税一石折稿缴纳,占刍税总量的十四分之一弱。此二里以刍折钱和以刍折稿缴纳的数量各与其刍税总量的比例虽然不同,但允许折纳却是共同的事实,而且具有允许以刍折钱者少、以刍折稿者多的共同特点。结合五号木牍背面所载郑里、市阳里及当利里合计允许以“刍二石为钱”的话来看,说明折纳制确制度化了,开始改变了完全以实物缴纳的秦制。至于官府之所以分别作出各里折纳数量规定,目的在于限制折纳的量。

第五,刍税缴纳物的质量优于稿税缴纳物的质量的优劣区分明朗化了:

按秦制,“顷入刍三石、稿二石”时,“刍自黄*[左黍右鱼]及苈束以上皆复之”。据秦简整理小组的解释,“刍”为饲草,“稿为禾秆”,“黄*[左黍右鱼]”是禾的干叶,“苈”是乱草(《睡虎地秦墓竹简》第28页)。以此言之,秦时的刍、稿税,系全部以实物缴纳,而且从干枯的禾叶和乱草,只要成束,都可以作为纳税物,“刍”与“稿”在质量上并无本质上的差别。但是,到了西汉文景时期,情况判然不同了。二者出现了质量上的明显差别。如平里允许以刍折稿的数量为“六石当稿”,稿上里为“一石当稿”;而当计算该二里应纳稿税总量时,又分别加上“刍为稿十二石”与“刍为稿二石”。这显然说明:每刍一石可折合稿二石,表明“刍”的质量优于“稿”。

第六,刍、稿税计量方式的变化:

关于刍税的征收物质量优于稿税征收物的质量的问题,还可以从二者计量方式上的变化获得证明。我们知道,秦制缴纳刍、稿税时,是采用“入刍稿,输相度”的方式进行的,即不论刍税与稿税都是用称过量的。秦简整理小组的同志也认为秦的“顷入刍三石、稿二石”是用称称量,每石为一百二十斤。(同上引书)又《汉书·律历志》云:“三十斤为钧,四钧为石”,则每石确为一百二十斤。但是,西汉文景时的刍、稿税征收,就不再用称称量,而是用升斗过量。如平里、稿上里刍、稿税数量中,不乏若干石、斗、升的记录,便是例证。这里的“石”,同“斗”、“升”等连在一起,就确知其非重量单位而已变成了容量单位。这一点,裘锡圭同志在其《湖北江陵凤凰山十号汉墓出土简牍考释》一文中已经指出(《文物》1974年第7期)。 欧阳修《集古录》卷一《后汉修西岳庙复民赋碑》云:“光和二年(公元179年)十二月……弘农太守臣樊毅”上书中,道及“县当孔道, 加奉尊岳,一岁四祠,养牲百口,用谷稿三千余斛”。这里把“稿”与“谷”并列,而且都以“斛”计量,这证明东汉灵帝光和二年(公元179年)时, 确还在实行用容量计量办法征收刍稿税的制度。由此可见,刍、稿税征收的计量方式,确实有一个由按重量计量到按容量计量的变化过程,而且这一变化的起点就在西汉文景时期。与这一变化相适应的,必然是刍、稿税征收物质量的提高,因为草料与禾秆等是无法用容量单位计算的。因此,文景时刍、稿税征收时计量单位的变化,也反映出二者的质量有一个由草料、禾秆到谷子、大麦等精饲料的变化过程。如果结合《齐民要术》卷六所载饲养大牲畜的经验来看,提高饲料质量的作法是确实存在的。《齐民要术》云:牲畜“饮食之节,食有三刍,饮有三时,何谓也?一曰恶刍,二曰中刍,三曰善刍”。什么叫善刍呢?《齐民要术》云:“剉草粗,虽是豆谷,亦不肥充”;如能“细剉无节,簁去土而食之者,令肥肥”。由此可见,“刍”的恶、中、善之分,一在于剉的粗细,二在于是否为豆、谷等高级饲料。《齐民要术》所云,为6世纪以前黄河流域的农、牧业生产经验; 且《汉书·尹归翁传》已有“豪强有论罪,输畜官,使斩莝”的规定,颜注曰:“莝,斩刍”,可见汉代确已重视提高饲料质量的情况。然则,西汉前期改变征收刍、稿税时计量办法的作法正同提高饲料的质量有关。而其所以恰恰在这时有此改变,则应同秦汉统治者重视马政和注意马匹饲养的需要有密切关系(详见拙文《秦汉的畜牧业》,待刊)。

上述六个方面的变化,构成了西汉前期的刍、稿税制度同秦时刍、稿税制度的巨大差别,反映出刍、稿税制度变化发展的阶段性和发展的趋向性。质言之,即在刍、稿税的征收对象方面,越来越向以户口为征收对象的方面发展;在征税数量方面,越来越向加重的方向发展,其中也包括提高刍、稿税征收物的优质化倾向与计量方式的变化;在征收办法方面,以刍折钱和以刍折稿制的出现,显示了折纳制日益取代实物缴纳制的发展方向。

明白了西汉前期刍、稿税制度的上述变化以后,有助于我们正确认识历史上所谓“文、景之治”的实况。

我们知道,司马迁写《史记》,盛赞文帝“宫室、苑囿、车骑、服御无所增益,有不便,辄弛以利民”,“专务以德化民,是以海内殷富”(《史记·孝文本纪赞》);又概括指出:“汉兴,扫除烦苛,与民休息。至于孝文,加之以恭俭;孝景遵业,五六十载之间,至于移风易俗,黎民醇厚,周云成康,汉言文景,美矣!”(《史记·孝景本纪赞》)自此之后,历代史家,无不盛赞“文景之治”,特别强调其“轻徭薄赋”,这时的中国大地,简直成了天上人间的乐土。但是,也有持另一种看法的旧史家,这便是东汉人荀悦。他在其《汉纪》卷8 中说:西汉前期的情况是“豪强之暴、酷于亡秦”;统治者“不正其本而务除租税,适足以资豪强”。这两种看法谁是谁非呢?过去支持荀悦之论者,往往以文、景二帝减轻田租只有利于田多的地主这一点去立论,给人以缺乏确证之盛。如果结合上述刍、稿税制度的重大变化正发生在文、景二帝时的事实,则“文景之治”的实质就可以获得进一步的说明。

据史书记载,文、景二帝确曾连续减轻田租。文帝二年(公元前178年), 曾将惠帝、高后时已经减少到十五税一的田租率又临时性减少一半;十二年(公元前168年),又减少当年田租的一半;十三年(前167年),“除田之租税”,全部免去田租;景帝元、二年间(公元前156—前155年),正式确立了三十税一的田租率,直到东汉,无有变化(参见拙著《秦汉史论集》第61页)。此外,文帝“偃武修文……民赋四十,丁男三年而一事”(《汉书·贾捐之传》),又“赐民爵”、出宫人、减膳食、罢苑囿、省舆马、除苛法、去肉刑、赦刑徒、免官奴婢为庶人等(详见《汉书·文帝纪》、《景帝纪》及《贾山传》等),不一而足,景帝还把服役者的起役年龄从十五周岁提高到二十周岁(《汉书·景帝纪》,参阅拙著《云梦秦简初探(增订本)》第16页—25页)。所有这一些,就给人以文、景二帝时期实行了“轻徭薄赋”、“与民休息”政策的印象,从而导致了“文景之治”。上述这些,除“民赋四十”为虚美之辞外(详见拙作《从江陵凤凰山十号汉墓出土简牍看汉代的口钱、算赋制度》一文,刊《文史》第二十辑),其余都是事实,只是应作阶级分析而已。如“赐民爵”是为了欺骗农民从事生产,农民并不能因此而免役(参阅拙著《秦汉史论集》中的《论两汉赐爵制度的历史演变》一文);减轻田租,获利者主要是地主;“去肉刑”而代以笞刑,反而多死于杖下者,古人已有论述。故文、景二帝的这一系列措施,给当时劳动人民带来的好处确是十分有限的。何况史书还说“孝文皇帝……务劝农桑,帅以常俭,民始充实,未有并兼之害,故不为民田及奴婢为限”;而事实上到武帝时,已是“富者田连阡陌,贫者无立锥之地”,迫使董仲舒提出了“限民名田,以澹不足,塞并兼之路,……去奴婢,除专杀之威,薄赋敛,省徭役,以宽民力”(均见《汉书·食货志》)的主张。可见西汉地主阶级的疯狂兼并和虐杀奴婢等等,正是文、景二帝时宽容地主,“不为民田及奴婢为限”造成的。今细读江陵汉简关于刍、稿税的记录,益知文景二帝的许多措施,确实主要体现了扶植地主阶级的立法精神。

首先,上述刍、稿税中的刍税之被区分为户刍与田刍两大类,户刍按户征收及重户刍而轻田刍等作法,其结果把课税的对象由土地的拥有者转移到了一般民户身上。因为田地少而又必须立户的,主要是贫苦农民;重户刍和按户征收制,必然使贫苦农民承担刍税的量同田连阡陌的地主一样多。反之,轻田刍,却使田多的地主可以少出刍税。同样,稿税虽按土地多少征收,但其量至少,地主的稿税负担量并不多。特别是官府提高了刍税缴纳物的质量,每刍一石可抵稿二石,则户刍多,等于是贫苦农民需要缴纳的高质量的实物量多,其负担就更重。因此,刍税之区分为户刍与田刍、重户刍而轻田刍、提高刍税缴纳物的质量以及户刍按户征收等措施,都是有利于豪强地主而不利于贫苦农民的。

第3篇:简述云计算的主要特征范文

关键词:云计算;人脸绘制

中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2013)35-8053-02

当前在刑侦工作中大量使用人物面部特征绘制及识别嫌疑犯的,由于供述者在于嫌疑人接触过程中受到心情、光线、视觉差异等等因素的影响,绘制者很难准确捕捉人物整体特征并且绘制。计算机技术介入这一领域,然而只能在有限资源中抽样整合,达不到刑侦的需要。

1 整体云平台构架设计

图1 整体云平台系统

整体系统性能特性分析:

1)当大规模数据房屋内传统数据库时,磁盘输入输出便成为性能瓶颈,使得响应时间过长,而多台互联Cache server将高速内存作为存储介质,可以在理想状态下等到DRAM级的读写性能。

2)扩张性能好,可以动态的修改节点灵活应对访问负载,最大限度的提高资源利用率。

3)使用方便,API简单,便于统一维护。

4)并行处理过程中,可以共享大量中间计算结果。

5)满足实时性需求。

2 人脸提取拼装系统设计

由于受到目击者对嫌疑犯描述过程中的种种因素影响,需要借助于公安系统资源库中的图片甄选出相似的图像进行比对,而对于甄选和比对两项工作对于人肉眼识别是相当困难的,并且从中选出符合特征的人物则更难,使得这项刑侦工作开展起来非常困难。目前,刑侦中有专门针对目击者口述现场描绘嫌疑犯图像的专家,而此类专家较少能成功绘制出罪犯完全相同相貌的人更少。在此工作中,专家需要付出大量的时间反复和目击者交谈,并且反复修改知道目击者认为合适为止,这给刑侦工作带来诸多不便。

目前,国际国内均有一些软件在做人脸拼装的,然而没有考虑利用云平台整合资源,扩大资源库,使得刑侦专家可以快速的绘制嫌疑犯人脸肖像。该文针对这一问题开发系统架构思想如下:

1)整体系统功能选择分为图像绘制和图像查询两大模块。

2)绘制模块下首先选择发型脸型,再交予目击者确认并修改,其次选择五官及配饰,再交予目击者确认并修改,最终形成目标图上传云平台。

3)图像查询模块确认云平台访问权限并进入资源库进行数据查询。

在以上系统设计中重点注意:

1)发型、脸型、五官、配饰数据资源均需要来自云数据平台。

2)云数据平台对于本系统给予输入输出权限。

3)安全机制是需要重视的首要问题,公安系统刑侦过程需要数据的保密性,故安全机制遵循公安系统内部安全要求。

4)在供述者当时的心情,自然环境等多种因素下,需要结合心理学的刑侦手段尽量让供述者给出相对确切的描述。

5)绘制者尽量少的给出可选择的结果图供目击者甄别。

实验

3 实验步骤

1)假设甲为目击者,与图示人物见面且绘制者不得见到该图示人物。

2)系统中存储的照片直接生成轮廓为右图所示。

3)目击者向绘制者描述具体细节特征,绘制者利用绘制系统及供述的细节选择特征且润饰修改完成如左图所示。

4)根据供述者对肤色的描述,采用底纹绘制。

基于边缘检测算子的人脸轮廓提取方法得到的人脸轮廓通常不连续,要进行边缘连接。当前人脸轮廓定位方法主要有3类:

1)根据人脸轮廓先验的知识,构建合适的模板,使人脸轮廓提取问题转化为模板匹配问题。Yullie等人[1]使用变形模板,通过动态地改变控制参量将能量函数极小化,通过变形获得与图像的最佳匹配,但该方法面向特定姿态,抗噪能力较弱;

2)主动轮廓模型:利用统计模型实现人脸特征点先验知识的学习,进而实现人脸形状的拟合,由于训练样本及特征点数目的限制,该方法无法灵活地实现任意姿态下人脸轮廓的准确定位;

3)活动轮廓模型:适用于提取任意形状的可变形轮廓,是解决人脸图像分割极具潜力的工具。Harper和Reilly采用局部能量几何活动轮廓模型,成功地分割出视频中的人脸区域,但该方法易受结构性噪声干扰,仍难获得理想的分割效果;黄福珍[2]提出一种在全局能量模型中加入椭圆约束的方法,实现了简单背景下的人脸分割。

4 预期及展望

针对人脸绘制系统开发,该文提供了流程。对于目前刑侦工作的长远发展,计算机合成真实感人脸是发展的重点方向,但由于国内资金、软件、硬件、技术人员匮乏,这种高科技刑侦手段很难普及。刑侦过程中仍然使用2D外观的方法可以在一定程度上规避3D方法中人物姿态或者光照等变化问题,快速定位面部特征。今后仍需要针对大型人脸库(FERET and FRGC v2.0)进行系统实验,改进人脸绘制系统。

参考文献:

第4篇:简述云计算的主要特征范文

关键词:三维人脸建模;网格简化;纹理映射;融合形态模型

中图分类号:TP391.41文献标识码:A

文章编号:1001-9081(2007)04-1013-04

0引言

现有获取三维人脸数据的方法一般分成两类:基于图像的方法和三维扫描的方法[2]。基于图像的建模方法可以直接从普通摄像机获取的图像信息恢复出人脸的三维信息,文献[3,4]利用多幅图像进行了三维人脸建模的研究:首先在照片上手工标记对应的特征点,通过这些特征点的信息使一个人脸基本网格变形得到与照片对应的三维人脸模型。基于图像的方法可将高分辨率的人脸照片变形拼接生成对应的三维人脸纹理图像,能较好地恢复人脸的纹理信息;但基于图像的方法一般需要人工交互标示特征点,得到的几何数据精度不高,噪声较大,很难满足影视动画制作的要求。

激光扫描通过三角测距原理获得物体表面顶点的三维坐标,是获取三维人脸数据最为快速准确的途径。文献[5]通过激光扫描仪建立了一个包括几何模型和纹理模型的三维人脸数据库,并利用形变模型进行三维人脸建模的研究。文献[6]利用CyberWare人脸专用扫描仪进行创建中国人三维人脸库的工作。激光扫描仪也能获取人脸表面的纹理信息,但一般分辨率较低,达不到影视动画中的要求。激光扫描获取的点云数据顶点数目过多,如何进行合理简化也是其在影视动画应用中的一个关键性问题。

为了真实地再现人脸丰富的表情和各种动作,研究者们进行了建立人脸可变模型的研究,提出了插值、参数化、肌肉模型和伪肌肉模型等多种技术[7]。基于插值的方法首先制作出人脸面部各关键动作和表情的模型集合,任意的人脸表情通过这些关键模型线性组合而成。插值方法给予动画师直观准确的控制,能生成逼真的人脸动画效果,在影视动画领域得到了广泛的应用。但插值方法初期手工建模十分繁琐,并且不具有可重复性,对于新的特定人脸都需要再建立一套目标网格集。

为了克服插值技术和参数化方法的缺点,基于物理的肌肉模型方法得到人们的广泛关注。肌肉模型通过建立数学模型来仿真人脸组织真实的受力运动情况,文献[8]建立了一个基于物理的皮肤和肌肉层的综合模型,人脸可变模型包含三层:具有非线性性质的生物组织层、皮肤下的肌肉层、肌肉层下不可穿透的骨骼层,肌肉的收缩最终引起皮肤的运动。这种模型接近人脸真实的生理结构,可以达到较好的效果;但是计算量大,并且动画师难以进行直观的控制。

针对现有人脸建模技术中的问题,面向影视动画领域,本文提出了一种三维人脸快速建模算法(见图1)。首先利用LS_5000型三维激光扫描仪扫描真实演员人脸,得到其三维人脸点云数据;利用一种基于基本网格变形的三维人脸简化方法,实现点云数据的简化和规范。同基于图像的方法相比,可以快速准确地得到人脸的几何数据。随后利用一种三维人脸纹理映射方法,根据真实演员人脸非定标的照片,向三维人脸网格增加真实的颜色纹理信息。同扫描仪硬件直接获取纹理相比,可以获得表现人脸表面丰富细节的高分辨率纹理图像。根据不同人脸表情肌肉运动模式的相似性,利用本文简化算法输出的人脸网格的规范性,实现了一种基于融合形态的三维人脸可变模型快速建模算法,可在影视动画制作中用之再现真实演员人脸丰富的表情和各种动作。

分区图片

1真实感三维人脸几何模型建模研究

为了建立真实的三维人脸模型,首先必须建立人脸真实的几何模型,即建立人脸的几何形状数据。我们采用山东大学图像处理实验室开发研制的LS_5000型三维激光旋转扫描仪(见图2)获取人脸表面的几何信息。由于三维激光扫描仪均匀采样获取数据,为了精确地获得人脸表面的几何信息,需要以极高的分辨率来扫描。LS_5000型三维激光扫描仪的扫描分辨率为700×360,扫描一次得到25.2万顶点的人脸点云数据(图2)。而在实际的影视动画应用中,为便于人机交互及后继处理,常用人脸网格模型的规模只有几百至几千点。如何对高密度点云数据简化,在充分保持原始数据所反应的人脸生理特征的前提下,大幅度减少网格顶点数目,成为三维激光扫描仪实用化的关键问题。

传统的三维网格简化方法,如边折叠算法[9],没有利用人脸这一生理器官的统计特性,要把几十万顶点有空洞毛刺的点云数据简化成几百点并保留人脸的主要生理特征,具有很大的难度。本文利用一种基本网格变形的三维人脸简化算法[10],首先构造一个750点的顶点分布和拓扑结构都非常适合人脸的基本网格:在眼睛、嘴唇等细节区域顶点分布较密,在面颊脑后等平坦区域顶点分布较疏;拓扑连接关系规范,且大体反应了人脸的生理结构(图3(b))。将此基本网格变形来逼近拟合扫描点云,充分利用人脸的先验知识,可以达到很好的简化效果。

图3说明了基于基本网格变形的三维人脸简化算法的基本流程:

1)首先人工选定原始扫描点云a(25.2万顶点)和基本网格b(750顶点)的13对特征点,应用最小二乘法求解仿射变换矩阵T,使得基本网格b向扫描点云a作初始脸型对齐,从而为下一步的迭代过程提供一个好的初值,得到网格c。

2)为使网格c能够进一步迭代变形逼近扫描点云a,定义能量函数:

其中v是需要优化的基本网格顶点位置,p是点云上的所有顶点向量。右边四项指标依次代表:距离约束――点云上所有顶点到基本网格表面距离的平方和;边长约束――基本网格所有边长的平方和;平滑约束――基本网格上所有顶点到其一阶邻域质心的距离平方和;特征点约束――变形后的基本网格到扫描点云的所有对应特征点距离的平方和。对网格c最小化上述指标E(v)进行总体迭代变形,使其总体逼近扫描点云a,得到网格d。

3)为了提高算法收敛速度,进一步针对眼睛、鼻子、嘴唇、耳朵等细节区域,分别最小化指标E(v),使网格d的局部特征进一步迭代逼近扫描点云,最终得到网格e。

如图3,在顶点数目达到336倍高压缩率的情况下,变形后的基本网格依然极好地保留了人脸的生理特征信息,并且简化网格拓扑连接规范,顶点分布合理,具有较好的光滑性,达到了实际应用的要求;算法自动化程度高,和手工制作相比,提高了三维人脸建模效率;最终算法输出的所有简化网格都具有相同的顶点数目与拓扑结构,所改变的只是网格顶点的坐标值,这也为本文后续的三维人脸纹理模型与可变模型快速建模算法的设计带来了极大的便利。

2三维人脸纹理模型快速建模算法

2.1算法概述和流程

在影视动画中建立的三维人脸模型往往要求细节精细,仅用上一节建立的几何模型造型是不行的。一个常用的方法是将二维图像映射到物体表面,反映出人脸表面的光照属性,表现肤色、皱纹和发色等细节信息。本文利用数码相机拍摄人脸照片,和基于扫描仪硬件直接获取纹理的方法相比,可以获得高分辨率的人脸纹理图像。所建立的纹理模型充分表现人脸表面丰富的细节信息,满足影视动画中的要求。

算法的具体流程是:1)将原始人脸基本网格投影到二维平面,实现独立于视点的参数化,任意的简化网格都认为和其拥有相同的参数化坐标;2)利用数码相机拍摄人脸照片,运用透视投影模型建立三维人脸简化网格和二维照片间的纹理映射关系;3)根据上述对应关系,对参数化平面进行纹理重采样,生成人脸网格的二维纹理贴图。将此二维彩色图像映射到三维人脸网格上,即生成了独立于视点的三维人脸纹理模型。

2.2人脸网格参数化

参数化会引起面积上或者角度上的失真[11],由于人头接近于一个圆柱体,在实际的影视动画制作中,一般采用柱面投影的方法。其原理是在人脸模型的套上一个三维圆柱面,从圆柱的轴心投射一条经过网格P(x,y,z)点的射线,射线和圆柱面相交的坐标为(θ,h),则(θ,h)便是P点的圆柱投影坐标。

为人脸网格最低点的z值,H为网格的高度。

进一步将圆柱面展开为矩形平面,中间映射空间[0,2π]×[0,H]和纹理空间[0,1]×[0,1]的之间变换可以表示为:

由于人脸网格的复杂性,简单柱面投影得到的参数化网格仍然需要耗费人力进行手工调整,最终参数化的效果参见图4(a)。利用简化算法输出的所有网格都具有相同的拓扑结构,对于任意真实人脸得到的简化网格,都采用同一的参数化纹理坐标。在具体算法实现时,仅需对原始的基本网格作参数化,这就极大地降低了算法的复杂度。

2.3纹理映射

在这一步,我们建立人脸照片和三维人脸网格间的纹理映射关系,即确定三维网格上各顶点和二维照片像素间的对应关系。考虑人脸照片的成像过程,将人脸照片看成三维人脸网格经过坐标变换到摄像机坐标系后在视平面上的投影,确定纹理映射即可看作摄像机定标的问题。为了简化处理,本文采用线性的透视投影模型[12]来描述纹理映射。

2.4纹理重采样

利用上述建立的参数化和纹理映射关系,对参数化平面进行纹理重采样,生成人脸网格的二维纹理贴图。如图4,对于二维参数化平面上的任一点(u,v),由参数化对应关系,三维人脸简化网格上有唯一的顶点(x,y,z)和它对应:

3基于融合形态方法的可变模型快速建模算法

3.1影视动画中的融合形态模型

图6即为本文中使用的原始基本网格的融合形态模型效果。融合形态方法能够生成逼真的人脸动画效果,在影视动画领域得到了广泛的应用。但融合形态模型初期手工建模十分繁琐[5],且不具有可重复性,对于新的特定人脸都需要再建立一套目标网格集。

3.2融合形态模型快速建模算法

针对上述问题,联系到基于物理的肌肉模型方法[8],考虑到不同人脸在做同一表情动作时,他们的肌肉运动模式都是相似的,因而其面部皮肤顶点相对于中性脸位移的大小方向都应该是较接近的。基于人脸表情运动具有较大共性的这一假设,利用本文中简化算法输出的人脸网格的规范性(具有相同的拓扑结构和顶点数目,且具有较好的对应关系),我们提出了一种特定人脸融合形态模型的快速建模算法。

图7为利用此算法生成的和图6对应的本文作者的融合形态模型效果,并且已经运用第2节的方法加入了纹理信息,达到了逼真的效果。和实际操作中繁复的手工建立目标网格模型方法相比,极大地提高了影视动画中虚拟演员真实感三维人脸建模的制作效率。

4结语

本文提出了一套完整的虚拟演员真实感三维人脸快速建模方法,实验表明,算法输出的三维人脸几何模型逼近真实人脸的形状,纹理模型细腻地再现了人脸表面丰富的颜色纹理信息,可变模型可以逼真地重现人脸真实的表情动作,生成的真实感三维人脸模型达到了影视动画应用的要求。本算法自动化程度高,仅需要在三维人脸点云和人脸照片上标示13对特征点;充分利用了不同人脸模型的共性,实现速度快。且算法输出的模型简洁规范,能够直接应用于实际的影视动画制作中,极大地提高了三维人脸建模的制作效率。

第5篇:简述云计算的主要特征范文

关键词:外流场分析;风阻系数;汽车设计

中图分类号:U461.1 文献标识码:A 文章编号:1005-2550(2015)02-0049-04

Abstract: Taking a self-owned brand vehicle of DFSK for example, the external flow analysis has been carried out, and its analysis process and the result was generally described that have resulted in the drag coefficient of the vehicle under full load, the surface pressure distribution nephogram, streamline body distribution and so on. Using cruise software, it could be predicted by the drag coefficient and fragment windward area and other parameters about the maximum speed, each gear acceleration, fuel consumption, etc. That would be determined whether the vehicle was designed to meet expected design model by surface pressure distribution nephogram and streamline body distribution. The external flow analysis is applied in the related analysis and design of domestic independent brand automobile.

1 概 述

计算流体力学(CFD)是一种由计算机模拟流体流动、传热及相关传递现象的系统分析方法与工具。目前广泛的应用于汽车、高速铁路和航空领域等。CFD的基本思想是把原来在时间域与空间域上连续的物理量场,用一系列离散点上的变量值的集合来代替,并通过一定的原则和方式建立起反映这些离散点上场变量之间关系的代数方程组,然后求解代数方程组得到场变量的近似解。随着国民经济的快速发展,客户对汽车的节能、平顺性、噪音与振动等特性的要求越来越高,而这些特性与空气动力学息息相关。在传统的汽车空气动力学研究中主要用风洞实测的方法,但是这样会造价高、试验周期长。近年来随着计算机技术与湍流技术的飞快发展,把原来只能在风洞实验室才能完成的试验用计算机模拟来完成,这样就大大的缩短开发周期与节约开发成本。虽然一般认为试验的可信度高,但是其成本高、测量结果要进行换算、周期长等因素的影响,这在汽车开发设计中广泛的应用汽车外流场分析模拟,通过与传统的试验方法相结合,这样对一款新的汽车开发设计中可以缩短工期与降低成本。通过对该车型进行外流场分析 ,给出整车满载下的风阻系数,把风阻系数、迎风面积等相关参数,输入cruise 软件能够对该车型的最大车速、各档的加速度、油耗进行预测。通过对该车型车身表面压力分布云图、车身流线图等分析判断该新车型外型设计是否合理。因此用CFD相关软件对汽车的外流场分析,对汽车的设计是十分必要的。

2 模型处理与网格划分

汽车车身表面存在大量细小特征,要精确地模拟所有详细特征,经常会导致生成的网格单元数目巨大,从而大大增加了求解计算时间,因此在处理计算模型时对几何模型进行合理的简化。

2.1 CAD模型的前处理

在CATIA中将汽车模型(特别是底盘部分)作合理的简化:保留轮胎、后视镜、门把手、行李架等部件;底盘部分,考虑其复杂性,这里将汽车底部简化为一个完整平面,然后将车身表面和底盘的碎面缝合起来,形成若干个大的特征表面,将整个汽车简化为封闭的壳体;然后在汽车周围形成适当的空气域,汽车与风洞几何模型如图1所示:

2.2 有限元模型的前处理

网格生成采用贴体网格,由于主要关心车身周围的流场变化,特别是由于车身的影响使得车身周围的流体有分离与再附着现象,为了较合理的模拟车身表面附近的空气流动,在车身外做边界层网格,边界层以外适当放宽网格大小控制网格规模。将车身的外?表面生成为三角形网格,单元大小为5~20 mm,计算域单元大小为30~500 mm。体单元总数约为280万左右,网格总体连续、均匀,过渡平缓,车身表面网格如图2:

3 模型分析条件及结果分析

3.1 分析条件

设风洞入口边界条件为:u0 = 30 m/s,出口边界条件为压力出口;空气密度为ρ = 1.18415kg/m3;

计算中不考虑温度影响;由于计算限制,采用Realizable k-ε 湍流模式和Two-layer Ally+ Wall 壁面函数;计算选择一阶迎风格式,这样虽然降低了收敛速度,但保证了计算精度。设置计算步数为5 000步。

3.2 求解结果分析

分析完成后,在Starccm+中进行后处理,根据上述模型及边界条件进行外流场计算,现将计算结果整理如下:

图3是汽车在行驶过程中车身表面压力分布云图(其中色柱表示的是不同的压力值,单位为Pa),从压力分布云图可以看出汽车前部进气格栅处和前保险杠处压力最大,约为556.57 Pa,前端滞止区域影响范围较大,增大了阻力。尾涡区的压力梯度变化较小,会减少尾涡区域的影响范围,减少阻力,其中,在A柱附近、前轮胎外侧以及后视镜边缘处出现较低负压区,见图3中椭圆标记所示。

图4为车身对称面上速度分布云图,图5和图6分别表示车身对称面的速度矢量图和车身尾部的速度矢量图。由于车体阻碍,气流在汽车头部形成滞止区,形成高压区;车底部气流基本流畅;车尾出现较明显的涡。

图7、图8分别表示侧视流线图和车身尾部流线图,流线基本贴合车身表面流动,在整车表面流动状态较好,汽车尾部出现了漩涡。由图9、图10可以看出左、右后视镜的流线情况,后视镜的镜壳处产生的流线没有贴近车窗玻璃,镜座处的流线有贴近车窗玻璃。

4 空气阻力系数的计算

气动阻力计算公式为:

式中:FW为空气阻力,N;ρ为空气密度,Kg/m3; A为迎风面积,m2;v0为相对速度,在无风时即为汽车的行驶速度,m/s。

经Star-ccm+模拟可得:空气阻力FW=401.067N,迎风面积A=2.397m2,空气阻力系数CD=0.314 。

本次计算中对发动机舱进气格栅进行了简化,忽略了发动机舱内流场的阻力,同时,地板简化为一个大平面,这样仿真结果与实际值有一定误差。通过对试验车做风洞试验,得到修正系数20%,可以预测该车的风阻系数约为0.377。

5 汽车动力性、经济性指标

通过外流场分析所得的风阻系数、迎风面积、车重、轮胎直径等相关参数,输入cruise 软件能够对该车型的最大车速、各档的加速度、油耗进行预测,模拟所得参数如图11所示:

图11 模拟所得

6 结论

(1)通过对该车型满载整车状态下的模型分析,得到阻力系数为0.314,但是CFD分析由于简化发动机舱进气格栅,忽略了发动机舱内流场的阻力,简化了地板,通过对试验车做风洞实验得到修正系数20%,因此预测其风阻系数约为0.377。

(2)从流场各个特性显示可以看出,整车总的流动性较好,有很好的贴体性能,整车表面流线光顺,没有大的曲率的流动曲线,除了尾涡区,没有大的回流和流动分离现象,尾涡区的压力梯度变化较小。

(3)在局部区域还是有一些增加阻力或降低性能的因素,例如前挡风玻璃的压力分布。

(4)从左、右后视镜的流线情况可以看出,后视镜的镜壳处产生的流线没有贴近车窗玻璃,镜座处的流线有贴近车窗玻璃。

(5)把所得参数输入cruise软件进行模拟,得到的该车型的最大车速、各档的加速度、油耗等参数值,这些参数值达到前期设计确定的目标值。

参考文献:

[1]黄金陵.汽车车身设计[M].北京:机械工业出版社,2007.

[2]汽车工程手册编写组编.汽车工程手册(设计篇)[M].北京:机械工业出版社,2001.

第6篇:简述云计算的主要特征范文

基于字面相似度的方法、基于语义相似度的方法、基于统计关联的方法。其中基于字面的方法简单,易于实现,这里使用基于字面的计算方法。相似度计算的数学描述首先给出几个相关说明和定义。P1、P2:经过符号化后所形成的两个待匹配的字符串。,P1所含元素个数为M;,P2所含元素个数为N;P1:相似元。在P1、P2中识别相似特征,相似元素是指待匹配字符串中具有相似特征的元素,相似元素在字符串P1、P2间形成的相似单元,简称为相似元,记为,简称。字符串P1中的元素相似于字符串P2中元素,则元素与为相似元素,构成相似元。其中简记为。定义1:相似元数值简单定义为P1中元素与P2中对应相似元素的相似程度,记作q()。定义2:字符串的相似度为字符串P1、P2的相似程度,记作Sim。字符串的相似度Sim与几个因素有关,一般数学描述如下:Sim=f(M,N,K,q()),()即:字符串的相似度Sim是中的元素个数M、P2中的个数数量N、字符串P1、P2间相似元的数量K以及反映每一对相似元素之间相似程度大小的相似元数值q()的多元函数。根据相似学中测度相似性系统的相似度基本方法,计算待匹配字符串间的相似度一般要考虑两个方面的影响,即:相似字符的个数和相似字符间相似元数值的大小。计算公式如下:(1)其中,λi反映的是相似元对待匹配字符串相似度的影响程度的权值,其范围是[0,1],且。考虑到相似特征数目相似程度和特征相似程度对相似元素的整体相似度会有互补性,可以对和赋予不同的权值,分别为α,β,且有:α,β∈[0,1],α+β=1.则公式为:(2)算法主要参数的确定如果在计算中只考虑待匹配字符串的字面特征,即在字符串P1、P2中,当两个元素、在字面上完全匹配时,就认为和为相似元素,且设定相似元对字符串相似度的影响程度均等,即q()=1,且λi=1/K,K为相似元的数目。根据公式(1)有:(3)公式(3)是最简单的基于字面的字符串相似度计算方法。根据公式(2),设置α,β的经验值为α=0.6,β=0.4。考虑到本文在进行匹配过程中,幅值较高的频率点对应的权值应该较大,则定义λi如下公式:(4)首先将P1、P2中出现过的字符进行排序,其中i,j分别表示匹配的字符在排序过的字符序列中的位置。则公式(2)转换为:(5)在求字符串相似度中关键的一个步骤为相似元数值q()的计算。相似元的获取是计算相似元的必要条件,但实际上,由于所考察对象相似性计算的复杂性,相似元很难获取。文章用的算法由于会对曲线进行符号化,再进行相似度计算,所以可以采用一种简化的策略。如果字符完全匹配,则相似元q()数值为1;如果不匹配,则相似元q()数值为0。

字符串对比算法的应用

1标准频谱图的重构文章的所有对比都是以标准板以及检测采集产生的标准频谱图和标准云图为基础,所以需要针对标准板的频谱图进行重新构造,以消除仪器以及空间电磁干扰,形成标准频谱图。由高密度电路特性可知,整个板子在频谱上的分布应该是在对应的频谱点具有较高的幅值,而在其他的频率范围内幅值一般是比较低的。重构就是保证频谱图在关键的频率点保持较高的幅值,同时消除其他频率范围内频率震荡所形成的干扰。重新构造后标准板的频谱图不仅会保持整个频谱图应该具有的特性,而且会在对应频率点保持幅值的显著性,消除了在其他频率范围所形成的干扰。2基于关键点的分段和符号化数值形式表示的曲线不便于对比的描述。故文章提出将数值曲线序列转换成离散的、相对抽象的符号序列,每一种符号都代表一种基本的、相对独立的变化趋势,代表着频谱曲线的关键特性,这些符号构成了计算曲线相似性的基本元素。⑴基于关键点的分段基于关键点的分段方法认为曲线的变化是由一系列的重要频率点引起的,如在频谱图中,幅值比较大的频率点主要对应着高密度电路板的某部分区域甚至元器件,而这些区域的变化会引起关键频率点在幅值或者范围上的变化。该方法在一定程度消除了仪器干扰、背景噪声的影响,保持了序列变化的主要特征模式。关键频率点的定义:给定向量R和曲线的频率序列,对于1<m<n,存在下标i和j,且1≤i<m<j≤n,有是中的最大值;且成立。其中:R是可控选取的参数,R值大则被选中的相对关键点少,曲线分段就越粗;反之,分段就越细。因此,通过选择R,可在不同的精细程度上进行曲线分段。⑵符号化要把分段后的曲线进行符号化,首先需要在横坐标上按最小栅格对曲线进行再次划分,并将栅格内的曲线计算像素的高度均值,然后对照高度均值进行符号化。采用基于关键点的分段方法,得到一个由字符组成的序列集合,该序列代表了曲线的主要变化趋势,反映了高密度电路板在频率上的特性。分段曲线的形态特征主要由斜率及垂直向上的高度决定。由于高密度电路板频谱图表现出幅值高但分布很窄的特性,文章根据此特性,将垂直向上的厚度作为序列相似性计算的影响因素。经过计算后,连续曲线转换成离散的、以字符表示的序列,该序列中包含了所有高密度电路板的频率变化特性。这里通过分析字符串序列的相似度来判断曲线是否匹配,进而找到异常频率点。

算法仿真与结果分析

1算法仿真程序中利用基于关键点的字符串对比算法实现了频谱图对比。首先需要选取要对比的标准板频谱图和待测板频谱图,并需要设定对比的频谱范围,然后程序自动从数据库中读取数据;通过对比选择,可显示异常频率范围,且能得到异常频率范围和异常频率点,程序还能额外添加异常频率点。最后通过对云图的对比验证以及对照高密度电路板的设计图,找到异常范围,而该范围包含待测板的故障区域。2结果分析通过实验发现,在频谱对比中,通过基于关键点的字符串对比算法,降低了曲线刻度不一致、曲线波动、数值偏移等客观因素对频谱比对结果的影响,将标准板频谱图与待测板频谱图按关键点进行比对,可以精确地找到异常频率范围和异常频率点,并以精确的数据显示,为以后云图对比提供基础。实验验证了基于关键点的字符串对比算法的精确性和有效性。

第7篇:简述云计算的主要特征范文

【关键词】云计算技术 电视大学 远程教育 应用分析

当前,我国电大远程教育体系在全国各地都实现了覆盖。因为一些地区经济水平比较落后,远程教育的软硬件也有相当大的差别。当前的远程教育模式B/S模式是集中模式,这种模式存在一定的弊端,在经济比较发达的地区,其学生的学习资源就比较的丰富,而在设施条件不是很好的地方其学习资源就比较的贫乏。因此,为了弥补这种缺陷,就需要引入云计算技术,它能够对各个电大的资源进行整合,实现学习资源的共享,学生可以随时的对云端的学习资料进行访问。

1 当前电大远程教育现状分析

电大教育给更多的人能够接受高等教育提供了机会,但由于各方面的原因,使得远程教育网络和资源存在着诸多不足,其主要表现在以下几个方面:

1.1 网路资源缺乏,未能实现资源共享

电大教育作为高等教育的补充,给许多人提供了接受高等教育的机会,但是由于学习资源非常多,另外一些学习视频资料也比较多,这就导致在当前条件下,远程传输比较困难。这样的一个后果就是各个服务器的资源不能够及时的得到更新。在一些地方,由于资源比较缺乏,学生想找资料,却找不到。在市级服务器上找不到资料的话,就访问省级的,省级没有在访问中央服务器,这就会导致访问量过大,访问通路不畅通。一些省级电大或者市级的电大即使有丰富的资源,但一般是不对外开放的,这样一来,就不能实现资源的共享。

1.2 重复建设导致资源浪费

各个地方的电视大学为了能够满足本部地区的教育需要,投入大量的资金进行建设,这样虽然使得学习资源丰富起来。但总的来说,许多地方的电大远程教育资源规划不明晰,最突出的问题就是重复性建较多。与此同时,网上资源由于重复性的上传,导致网路宽带比较紧张,接收资源的效率非常的低。再者,由于学习资源更新不及时,使得优质教育资源不能实现共享,给电大的教育质量造成了很大的影响。

1.3 登陆频繁,效率低下

当前,学生在登陆远程教育资源服务器的时候,需要登陆许多次。学生要想浏览相应的资源,就必须先登陆中央电大服务器,然后登陆省级服务器,最后登陆市级服务器,这样多次登陆好、使得网络资源的使用非常繁琐,效率低下。

1.4 技术服务支持相对落后

电大教育作为开放教育,其技术环境建设,最为重要的是对硬件和软件系统进行建设。这些系统包括天地网合一远程教育平台以及网路教学支撑软件等等,这些软件和硬件是确保远程教育良好发展的关键,但当前由于资金以及技术方面的原因,使得软硬件建设上还比较落后,远远不能满足当前的需求。

2 云计算技术的含义与特征分析

在对云计算技术在远程教育中的应用进行探讨之前,有必要对云计算的概念以及特征进行阐述。

2.1 云计算含义

当前,云计算技术的发展在我国呈现出方兴未艾之势。对于云计算的含义,现在存在着诸多不同的说法。一些学者将云计算定义为:把数据储存在云端服务器上面,用户如果需要使用,就可以直接从客户端进行访问。这个定义是从云计算的操作方式上来进行定义的。另外,还有一些专家学者从计算模式方面对云计算进行定义:云计算是一种以虚拟技术为核心的计算模式,它是在分布式处理以及并行处理和网格计算的基础上发展而来的,与此同时,它将基础设施、开发平台以及软件当作一种服务,用户在使用的时候,需要交纳一定的费用。从这个概念看的话,云计算是对所有的用户开放的,用户可以使用各类客户端实现对资源的访问。

2.2 云计算的主要特征

云计算的主要特征可以分为以下六个方面:

2.2.1 云计算的虚拟性

对于云计算来说,其最为主要的特征就是其虚拟性。虚拟性包括两个方面:资源的虚拟化以及应用的虚拟化。云计算的运行环境与承载运行的物理平台是没有关系的,通过虚拟的环境就能实现对不同应用的操作。

2.2.2 云计算动态的可扩展性

云计算对于用户来说,资源是可以不断扩展的,随着用户的增多,资源可以相应的进行扩展。除此之外,对于应用来说,也是可以进行扩展的。如果用户在不断的增加,已有的服务器群里可以随着用户数量的增加不断加入新的服务器,通过这样的方式,云计算的服务能力就得到了很大的提升。

2.2.3 云计算的有效性

云计算的用户可以按照自己的需要对存储的资源以及计算能力进行使用,与此同时,还可以根据用户需求的不同随时的进行调整,这样一来,就可以使得资源的利用达到最大化,也就防止了资源的浪费。

2.2.4 云计算具有可靠性

使用云计算能够在不同的位置,运用不同的服务器给用户提供服务,这种分布式的方式使得云计算的可靠性大大增加。另外,云计算能够很快的将一些功能向其它的服务器节点上扩展,这样就能非常有效的确保用户正常的使用云端的资源。

2.2.5 云计算具有非常高的性价比

对云端资源的管理采取的是虚拟资源池的方式。运用这种方式能够提供非常强大的处理能力,与此同时,这种方式对物理资源的要求不高,投入成本也很少,但获得利益比较大。

2.2.6 云计算具有很高的安全性

当前电大远程教育采用的是集中模式,而云计算采用的是分布式模式,这种分布式模式显然就有非常高的安全性,它有效的解决了集中式所具有的单点失效的弊端。云计算的处理能力非常的强,因而服务提供商也能够对数据的安全进行强有力的维护。

3 云计算技术在电大远程教育中的应用

随着云计算的不断发展,在电大教育中引入云计算技术,能够实现资源的共享,同时还能方便学习,促进电大教育教学质量的不断提高。其应用主要表现在以下几个方面:

3.1 云计算技术在教师队伍建设上的应用

电大教育主要是远程网络教育,因此,电大教师资源分布的范围比较广,不能集中起来。如果将云计算技术引入教师队伍建设就能形成教师资源云,它的主要作用是能够将优质的教师资源进行互联,实现共享。原来的远程教育师资都是以本地为主,学生不能享受到一些教学水平较高的师资教育。通过云计算技术实现优质教师资源共享,不但能够提升教师的教育教学水平,同时还有利于电大整体师资水平的建设。

3.2 云计算技术在学生群体上的建设

电大远程教育的本质就在于能够充分的发挥出学生的个性,而通过云计算技术建立学生云,就能够很好的将学生的个性体现出来。云计算的运用,使得学生能够自主的进行课程的选择和学习。在学习地点以及学习时间上,不受任何限制,这大大提升了学生自主学习的能力。在云计算的环境下,学生可以对云端的各种资源进行充分的利用,与此同时,学生如果遇到问题也可以和优秀的教师进行沟通交流。

3.3 云计算技术在学习资源上的建设

(1)在云计算的环境下,电大的教育资源完全可以整合到云端里,同时学校的服务器也可以随时的加入到云中去,这样一来,就真正的实现了教育教学资源的共享。由于每个学校的图书资源以及教师资源都被整合在一起,实现了共享,那么学生在学习的时候,就可以根据自己的需要进行视频课程的观看、资料的查找,同时还能够随时的向教师进行提问。

(2)电大采用云计算技术能够充分的实现对教育资源的利用,避免资源浪费现象的发生。在云计算的环境下,由于所有的资源都已经被存储在云端,学生可以不受任何时间地点的限制,随时的进行学习,随时的根据自己的需要获得资源。学生在学习中,不再受客观条件的制约和限制,能够充分的发挥自己的自主性。另外,在进行课程设计的时候,需要注意两点:首先就是要对学生的情况进行了解,然后来确定教学目标;其次,电大远程教育的课程设置要简单,体系要条理,同时还应该有一定的趣味性,这样才能实现对学生学习的有效引导。

(3)学生在学习的时候,势必会碰到难题,需要教师的解答。因此,在云计算的环境下,要建立“答疑云”。“答疑云”的形式有很多中,其中的一种是将学生所有的疑问进行汇总,然后储存在云端,然后对这些疑问进行解答,将答案也储存在云端。原来有疑问的学生可以登陆客户端寻找答案。另外,其它存有同样疑问的学生,也可以很快的得到问题的答案。除此之外,还有一种就是在线向教师提问,获得答案。

4 结语

综上所述,当前电大远程教育在满足人们受教育需求的同时,也存在着许多问题,而将云计算技术应用于电大远程教育,能够极大的满足学生对教育教学资源的需求,从而提升教育教学质量。本文先论述了当前我国远程教育的现状,然后对云计算的概念和特征进行了阐述,最后重点分析了其在远程教育中的应用。随着云计算技术在远程教育中应用的不断深化,在提升电大教育教学质量方面必将发挥越来越大的作用。

参考文献

[1]刘晓刚.基于云计算的远程教育系统研究[J].中国教育信息化,2010(15).

[2]任红霞.云计算技术在电大远程教育中的应用研究[J].网络财富,2010(23).

[3]袁磊,程美,刘丹,李在荣.我国云计算教育应用的现状与发展趋势[J].现代远程教育研究,2011(06).

第8篇:简述云计算的主要特征范文

摘要:

结冰风洞云雾参数控制和测量2方面的技术瓶颈,导致结冰试验中的云雾条件存在较大误差,这会降低实验结果的精度。针对这一问题,从空气动力学的角度分析了冰形修正的关键要素,建立了采用人工神经网络技术对云雾参数与冰形典型几何特征量之间复杂非线性关系进行近似模拟的方法,并基于无限插值方法建立了一种冰形修正方法。以NACA0012翼型为例,对液态水含量和水滴粒径这2个云雾参数所带来的冰形误差进行了修正,修正后的冰形与目标冰形的吻合度有明显的改进,验证结果表明该方法可以应用于结冰风洞试验,能为实验结果的修正提供依据。

关键词:

飞机结冰;冰形修正;几何特征量;结冰风洞;人工神经网络;云雾参数

0引言

飞机穿越含有过冷水滴(温度低于冰点但仍保持液态的水滴)时会遭遇结冰现象[1-2],结冰会改变表面的流场分布、破坏飞机的气动性能、导致部件载荷分布发生变化,使操纵性和稳定性受到影响,轻则使飞机的安全飞行范围减小,重则导致机毁人亡的严重事故[3-4]。结冰风洞试验是当前研究飞机结冰的主要方式之一。航空工业发达的国家对飞机结冰问题相当重视,建造了大量研究型和生产型结冰风洞,代表性的结冰风洞有美国NASA格林研究中心的IRT结冰风洞、意大利CIRA的IWT结冰风洞[5-8]以及中国空气动力研究与发展中心的多功能结冰风洞等。

结冰风洞的试验参数除了常规的空气来流条件外,还包括水滴容积平均直径(MVD)和液态水含量(LWC)2个重要的结冰云雾参数。实验过程中,现有的结冰风洞试验技术很难稳定控制云雾参数,不同温度或者时间条件下,结冰云雾参数会出现波动或变化;另外,受测量设备及技术限制,现阶段测量结冰云雾参数时往往存在较大误差。云雾参数的控制能力和试验过程中相关参数的精确测量这2方面的技术瓶颈导致结冰试验中所输入的试验云雾条件本身就可能存在较大误差,意大利CIRA的结冰风洞IWT所标定的液态水含量误差就达到了20%[9]。结冰云雾参数的误差将会导致试验结果与需要模拟的真实情况存在明显的差别,研究结冰过程中云雾参数误差传递的规律及影响,建立合理的结冰试验误差分析和试验结果修正方法,对于消除由于试验云雾参数输入条件误差所带来的影响以及相关的飞机结冰研究有重要的理论和工程意义。

结冰风洞试验需要得到物体表面的结冰外形,试验结果的修正主要是针对冰形的修正。国内由于建设结冰风洞的时间不长,结冰风洞试验数据的修正理论和方法研究目前尚属空白。国外仅仅探索了冰形的特征化描述方法[10],暂时没有开展冰形修正方面的研究。

本文结合飞机结冰的数值分析方法,以NA-CA0012翼型为研究对象,分析结冰过程中云雾参数导致冰形误差的传递规律及影响,采用人工神经网络方法,开展考虑液态水含量和水滴粒径这2个云雾参数的冰形修正方法的探索性研究。

1冰形修正基本理论

冰形修正方法的建立过程实质上是一个优化设计的过程,首先必须有一个基本的目标函数,取为修正后的冰形与目标冰形的相对误差,进一步建立冰形修正模型以及相应的修正方法,使得修正后的冰形与目标冰形吻合得更好。但是,由于冰形表现形式多样,冰形数据通常以离散点的方式储存,很难对2个冰形进行量化对比,现阶段还没有一个具有普适性的冰形相对误差的量化计算方法。因此,冰形修正方法的首要问题是建立冰形相对误差的定量计算方法。

与普通的图形识别方法不同,2组冰形之间的量化误差不仅仅需要考虑图形本身之间的差异,更重要的是还需衡量由于形状差异导致的气动性能的差异,因此,用于微观方面差异识别的基于矢量、三角剖分等算法的匹配方法并不适用于冰形误差的量化评估。本文采用平均冰形几何特征量对比的方法对2组冰形的相对误差进行量化计算。飞机结冰是由于过冷水滴撞击到机体表面而发生相变的现象,空气含水量、过冷水滴温度以及冻结过程中释放潜热排走的速度等方面的差异将会导致冻结过程形成的冰层在结构、强度和外观上有显著的区别。冰形相对误差的量化方法与冰形宏观几何轮廓密切相关,冰的外形轮廓大体上可以分为流线型和角状型2大基本类型[11],如图1所示。结冰会改变飞机表面的外形,进而影响飞机的气动特性和飞行特性,冰形误差的量化评估方法必须建立在结冰对飞机性能影响的基础上,扰动源的宏观轮廓是对空气流场影响度的主要决定因素,冰的宏观轮廓可以通过提炼冰形几何特征量的方法来描述,针对流线型和角状型2种不同的冰,可分别提炼出不同的几何特征量。美国NASA格林研究中心的Ruff等人提出了一种角状冰的特征量方法,采用8个特征量来描述典型的角状冰,分析发现,这种方法存在一些可以改进之处,例如,其中最大厚度和宽度这2个特征量可以通过冰角长度及角度来体现。

冰形特征量的建立,主要是为了从冰的宏观轮廓方面来衡量结冰外形对气动特性的影响,从空气动力学的角度来分析,角状冰最关键的参数是2个冰角及对应的长度、驻点处结冰厚度和冰位置的偏转角。因此,冰形特征量可以由以下8个特征量来描述:驻点厚度Ts,驻点偏转角At,冰角特征包括上、下冰角的长度(Hu和Hl)以及上下冰角的角度(Au和Al),结冰极限特征包括上极限Su和下极限Sl。

流线型冰相对比较简单,采用驻点厚度Ts,驻点偏转角At,冰宽度特征包括最大宽度Wm,结冰极限特征包括上极限Su和下极限Sl等5个特征量就能基本描述其宏观轮廓,2种典型冰形修正方法的建立过程完全类似,本文以复杂的角状冰为例,对冰形的修正方法进行探索。不可能直接针对描述冰形的所有离散点进行修正,从特征量的提炼过程可知几何特征量可以衡量冰形导致气动性能的差异,因此,冰形修正时,可以先针对冰形的基本几何特征量进行修正,根据修正后的特征量得到相关特征点的修正坐标,进而采用TFI方法[12]得到修正后的整个冰形。

2冰形几何特征量的修正模型

云雾参数只有在较小的误差范围才能采用修正方法对实验结果进行处理,误差超过一定范围后,则必须从试验方法和设备等角度进行改进。通常云雾参数的较小输入误差不会使冰形发生根本性变化,修正前后的冰形不会改变其基本特征。冰形修正过程中,分析云雾参数与各特征量的传递规律及敏感性,建立特征量修正模型,进一步根据特征量的修正量对冰形进行修正。

冰形及其特征量受基体几何尺寸、液态水含量、水滴粒径、来流速度、温度和结冰时间等多个参数的共同影响,需要通过对各参数的影响程度进行准确分析,才能建立合理可靠的修正模型。参数灵敏度分析的目的是计算各参数对冰形特征量的影响因子,所得影响因子用于后续参数修正模型的建立。现有技术条件下,结冰风洞中可以较为精准地控制来流速度、温度和结冰时间这3个量,而现有的结冰风洞试验技术很难稳定控制云雾参数,液态水含量和水滴粒径往往可能存在一定误差。由于同时考虑所有因素及其耦合作用对的冰形修正方法过于复杂,为降低难度,针对各影响因素采用分步修正的方法,由于现阶段误差最大的因素为液态水含量和水滴粒径这2个输入量,本文仅考虑基于这2个云雾参数误差进行冰形修正的情况,后续将开展综合其他因素进行冰形修正的研究。

在结冰这一复杂过程中,冰形特征量与控制参数之间关系的系统方程过于复杂,各参数的灵敏度指标(一般取为一阶灵敏度系数,即系统输出对系统参数的一阶导数)无法直接计算得到,而人工神经网络技术在复杂非线性关系的近似模拟方面具有独到的优势,本文借鉴人工神经网络技术[13-15]建立了冰形特征量的修正方法。图3为冰形与云雾参数之间的复杂非线性关系系统的神经网络拓扑结构图

3冰形修正方法

为使得冰形修正方法具有较好的普适性,冰形特征量尽量选用无量纲量,同一个物理量可以采用多种无量纲化处理方法,以冰角长度及上下极限等长度量为例,可分别用冰形特征尺寸和翼型几何尺寸这2个基本长度量进行无量纲化,从结冰的基本原理可知,冰角长度主要与过冷水收集率密切相关,与翼型几何尺寸关系不大,而上下极限则主要与翼型几何尺寸密切相关,与过冷水收集率关系不大。因此,针对上、下冰角长度及驻点厚度,基于冰形特征尺寸进行无量纲化,如采用H-u=Hu/L∞,其中L∞为对应状态下的冰形特征尺寸,定义为收集率为1时对应状态下的结冰厚度L∞=LWC•v•t/ρi,式中的液态水含量、来流速度和结冰时间这3个量为对应状态中的实验值;针对上、下极限,采用翼型几何尺寸进行无量纲化,如S-u=Su/L,其中L为翼型几何尺寸。

基于特征量修正模型得到修正后的冰形几何特征量后,可得到修正后的上下极限点、上下冰角点以及驻点这5个特征点的坐标。上冰角及上冰角对应的冰厚度,采用二分法即可得到对应的上冰角特征点坐标,同样可以得到下冰角特征点及驻点处的坐标。冰形小范围误差范围内的修正处理不会发生冰形特征的颠覆性变化,根据上部分的方法得到特征量的修正值后,可以在试验冰形的基础上进一步修正得到新的冰形。修正后的冰形数据点坐标[16]为:x′i=xi+(Φ1•dxc2+Φ2•dxc1)y′i=yi+(Φ1•dyc2+Φ2•dyc1)(4)i是冰形数据点序号,dxc1、dxc2和dyc1、dyc2是冰形数据点两侧的特征点在X和Y方向的修正量,Φ是沿着冰形曲线的型函数,分别为:Φ1=s2(ξ)/(s1(ξ)+s2(ξ))Φ2=s1(ξ)/(s1(ξ)+s2(ξ))(5)图4为根据基础冰形以及特征点的坐标变化值,采用上述修正方法处理得到冰形的典型情况。

4算例验证

本文仅考虑针对液态水含量和水滴粒径这2个云雾参数进行冰形修正,以NACA0012翼型为例,分别对MVD和LWC这2个参数进行摄动,同时固定其它参数取值,其中基础冰形和目标冰形均采用数值仿真方法得到,进行了2组情况的算例验证。

(1)Case1本算例中,T=-9℃,v=62m/s,t=2000s,L=0.5334m,α=0°,这几个变量维持不变,MVD在15~50μm范围内、LWC在0.3~2.0g/m3范围内波动,取16组样本输入条件,采用数值仿真方法得到对应的16组目标冰形。采用人工神经网络方法,基于这16组样本数据,建立冰形特征量与云雾参数的非线性对应关系。若实验需要模拟MVD=20μm,LWC=0.55g/m3条件下的冰形,实施过程中由于控制、测量或实验条件受限等原因使得真实实验条件为MVD=25μm,LWC=0.65g/m3,采用本文的修正方法对冰形进行修正,图5为修正前后冰形与目标冰形的对比情况,目标冰形采用数值方法模拟目标实验条件得到。与上个状态相反,若实验需要模拟MVD=25μm,LWC=0.65g/m3条件下的冰形,实施过程中由于控制、测量或实验条件受限等原因使得真实实验条件为MVD=26μm,LWC=0.55g/m3,图6为修正前后冰形与目标冰形的对比情况。从图5和6中可看出,尽管在下冰角位置,修正后的冰形与目标冰形还存在一定误差,但总体来说,修正以后的冰形与目标冰形的吻合程度明显高于修正前,尤其是在上冰角、驻点和上下极限附近,修正以后的冰形与目标冰形吻合度较好,说明该修正方法适用于本组算例条件,修正后的数据能够起到提高试验精度的目的。

(2)Case2本算例中,T=-5℃,v=62m/s,t=2000s,L=0.5334m,α=0°,这几个变量维持不变,MVD在15~50μm范围内、LWC在0.25~2.0g/m3范围内波动,取16组样本输入条件并采用数值方法得到对应的目标冰形。与上个算例类似,基于MVD=30μm,LWC=0.45g/m3的冰形,采用修正方法得到MVD=35μm,LWC=0.55g/m3条件下的冰形如图7所示;基于MVD=35μm,LWC=0.55g/m3的冰形,采用修正方法得到MVD=30μm,LWC=0.45g/m3条件下的冰形如图8所示。从图7和8中可看出,在本组算例条件下,修正以后的冰形与目标冰形的吻合程度也有明显的改善。本组算例修正结果与目标结果误差要稍大于Case1中的值,主要原因在于本文的修正方法主要基于冰形典型几何特征量以及无限插值方法,对于相邻特征点之间的冰形曲线过渡较为平缓的冰具有较好的修正效果。例如,对于典型的角状冰,如Case1中的冰形,各特征点之间没有较大拐点,修正冰形与目标冰形吻合良好。而Case2中的冰形,上冰角点与上极限点、下冰角点与下极限点之间的冰形曲线中分别存在一个较大的拐点,修正冰形与目标冰形在拐点附近的吻合度较差,应用该方法对这种类型的冰形进行修正时,能有一定效果,但误差会稍大于相邻特征点之间没有大拐点的冰形。

5结论

本文结合人工神经网络方法,提出了一种基于云雾参数误差的结冰外形修正方法,采用CFD手段对所提出的方法进行了验证,得到如下结论:

(1)采用数据点方法的冰形存储方式难以进行修正前后的量化对比,基于几何特征量的冰形函数可以为冰形修正提供量化的目标函数;

(2)实验条件与冰形的关系极其复杂,即使仅仅考虑液态水含量和水滴粒径这2个变量,采用人工神经网络方法所得到的这种关系也存在较大误差,但所建立的非线性关系基本能体现冰形沿着云雾参数变化发展的大体趋势。本文方法中的修正量为2个预测值的差,即使所建立的实验条件与冰形对应函数本身具有一定误差,只要该函数的趋势正确,修正方法就存在合理性,本文2个算例也验证了这一结论,当云雾参数在小范围内波动时,本文的修正方法具备一定的工程实用性;

(3)冰风洞试验过程中,冰形生成不仅仅与云雾参数相关,还与飞行姿态、飞行状态等参数密切相关,是一个极其复杂的现象。在误差较小时,应用本文方法能起到明显提高试验精度的目的,但修正冰形仍然与目标冰形存在一定的差异。

本文工作仅仅是对冰形修正方法进行了初步的探索,后续将力争综合飞行姿态以及飞行状态等相关参数,建立适用范围更宽、精度更高的冰形修正方法。

参考文献:

[1]杨倩,常士楠,袁修干.水滴撞击特性的数值计算方法研究[J].航空学报,2002,23(2):173-176.

[2]易贤,王开春,桂业伟.结冰面水滴收集率欧拉计算方法研究及应用[J].空气动力学学报,2010,28(5):596-608.

第9篇:简述云计算的主要特征范文

1961年斯坦福教授John McCarthy 提出计算资源可以成为一种重要的新型工业基础,类似水、电、气和通信;2008年推出Google AppEngine云计算平台,如今各大全球知名厂商(IBM,MicroSoft,联想.)跟进云计算方面的研究。

对于云计算,可以理解为从网络计算演变出来的新技术,网格计算技术具有资源异构、机构多样性、组织虚拟性等特征,并且以科学计算为主,通常采用高性能计算机完成相关任务,解决问题的方式同环境紧耦合相关。相比云计算来看,云计算并不强调资源异构性、而机构相对单一、大量使用虚拟机技术等特征,主要面向商业应用领域,更加贴近使用者;不需要使用高性能计算机完成某项任务,通常采用普通的服务器集群完成计算等任务,实现松耦合环境下的海量数据处理。

1 云计算技术概述

云计算(cloud explanation for cloud computing)用五个单词对其进行概述,分别是高效低成本(Cost efficient)、海量大规模(Large-scale)、水电式使用(Usage-centric)、服务交付新模式(Delivery model)、优化的应用类型(Optimized)。云计算即是商业模式的变革,也是技术的革新。60年代麦卡锡指出计算可能有一天将被组织为公共事业。发展到今天云计算机证明了麦卡锡的观点。

云计算分为公共云、私有云、混合云三个层次,从规模上看分为超级云服务、中等云服务和微型云服务。超级云并发数量级别大于108,提供大众上网最常用的功能,比如以google为实例的搜索、交友等服务,具有上万台云计算服务器的数量,主要使用在全球化跨国公司,具有很强的社会影响力,随着而来的需要大量的资金投入。中等云相比超级云规模有所下降,提供的并发数量级别小于103,提供例如CNN、亚马逊网站等常用购物、新闻等服务,具有数千台云计算服务器的数量,主要使用在著名公司和研究性大学里,投入资金很大,有一定社会影响力。生活在云计算时代的每个学校、机构、教师、学生等等,无论你是否拥有雄厚的资本或领先的技术,都可以感受云计算给大家带来的服务。

云计算提供三类服务:I a a S(基础设施)以服务的形式提供虚拟硬件资源,如虚拟主机、存储、/网络、安全等资源。用于无需购买服务器、网络设备、存储设备,只需通过互联网租赁即可搭建自己的应用系统。典型应用:Amazon、Web服务和IDC。PaaS(平台即服务)提供应用服务引擎,如互联网应用编程接口/运行平台等。用户基于该应用服务引擎,可以构建该类应用。典型应用:Google AppEngine、IBM PureScale Application System、SAE。SaaS(软件即服务)用户通过标准的Web浏览器来使用Internet上的软件。用户不必购买软件,只需按需租用软件典型应用:Lotus Live、Salesforce.com。

2 云计算技术教学资源平台的分析

随着将来市场需求的变化、国家政策的变化、新技术和新方式的出现等一系列的变化。如果我在技术、架构、设计、应用方式、管理不进行优化(甚至重构)的话,将会面临更大的痛苦。下面主要阐述几个将会面对的问题:

1)新技术的快速发展

将来一些应用系统建设中,来满足员工、供应商、分销商、大众的需要。比如建设新一代的电子商务系统和新的Web 2.0应用等,对于这种新一代的应用它的特点就是负载量大(例如高并发量和高数据量),数据类型复杂(例如关系型数据、半结构化数据、非结构化数据(音频视频等等),业务种类繁多和需求变化快。即需要把应用的访问方式扩展到新一代智能手机上;所以有些应用的功能需要运行在Google Android 和Apple iOS(例如iPhone 、iPAD )上。并且由于移动设备本身存在的局限性(计算\存储能力有限,更重要的是电池容量有限),相应大量的业务应用的执行能力大量移到后台。那就意味着业务应用的特点更是负载量大(例如高并发量和高数据量),数据类型复杂(例如关系型数据、半结构化数据、非结构化数据(音频视频等等),业务种类繁多和需求变化快。

2)满足绿色环保节能的需求

响应国家的节能减排建设低碳社会的号召,现在传统的建设数据中心和应用的思路带来很大的浪费,即带来占用更多的存储空间,浪费更大的电能(从而带来更大的低排放量,据调查统计现在大部分用户的数据中心的电能的PUE(Power Usage Effectiveness)值在普遍在2左右,也就是在服务器等计算设备上耗1度电,在空调等辅助设备上也要消耗一度电)。所以需要利用相应的硬件技术和软件技术让数据中心的PUE达到在1.5左右,并且降低对空间的占用和降低运维成本和提高运维效率。随着3G/4G LTE技术的发展,需要将移动互联网和桌面互联网连接在一起,真正实现广义上的互联互通。将应用与移动互联网,将开发者与使用者,将社会与个人,将企业与个人,将个人与个人之间的关系全部打通,全面提升信息化水平。

3 基于云计算的教学资源平台架构

很多云计算项目都是在做硬件虚拟化等一些事情,但是实施好的话也大大地提高了应用的可靠性、性能;和降低了维护成本(机器少了)和降低机房占用空间和降低了能耗(新机器的能源利用率更高、单位TPS值的功耗更低)但是数据孤岛、应用竖井这些最关键的问题并没有解决。

1)数据开放平台,数据既是服务

需要采用新的思路,即把在企业中能够被支撑各个业务场景的业务应用系统所共享的基础数据全部放入到统一的数据存储池中,并且让这个统一的数据存储池提供相应的服务API让各个业务应用使用(查询、增加、修改等),各个业务应用系统不再保存和维护这些数据,与各个业务应用私有相关的数据有相应的各个业务应用进行维护和控制。这个数据存储池,称之为数据开发平台,统一相应的编码规则、数据元定义等等。

2)统一用户管理中心

建设一个统一用户管理中心系统(UMC)以避免上述所述问题的时候了,它主要要达成以下的目标:

统一用户管理中心系统( UMC )统一完全管理和控制相应的用户、组织机构、基础权限控制信息,以形成一个完善地用户认证、用户授权机制。业务应用(不管新应用还是老应用)不再保留自己的用户认证、用户授权信息,不再需要建设单独的用户、组织机构、基础权限控制等模块,除非是和应用特定需求密切相关的详细的数据访问权限信息。

业务应用通过统一用户管理中心系统( UMC )提供地API来完成相应的用户认证、用户授权。

让整个企业的IT应用系统的单点登录(SSO)更加简单、快捷、有效。

统一用户管理中心系统(UMC )的数据信息其实是主数据的一部分。