在线地图的点聚合算法及现状.docx

在线地图的点聚合算法及现状Viky2014目录一、概述21)什么是地图综合？22)什么是点聚合？23)本文关注的重点2二、在线地图点聚合的算法3特点3必要性3运行方式3表现形式3算法31)基于网格的点聚合算法（Grid-based Clustering）32)基于距离的点聚合算法（Distance-based Clustering）53)基于方格和距离结合的点聚合算法（详细）74)基于距离和最少点数量限制的点聚合算法125)其他的可用于在线地图点聚合的算法14三、在线地图点聚合功能的实现情况14Openlayers14Google Maps15百度地图16高德地图17ESRI18腾讯地图（原 搜索地图）19天地图20四、小结20参考文献21一、 概述1) 什么是地图综合？地图综合所要解决的问题是把一个空间目标集合按照专题内容转换为一个最能代表该集合主要空间特征的更抽象的空间目标集合，并符号化该抽象后的空间目标集合，以最有效的方式传输地理空间知识。2) 什么是点聚合？点聚合（point cluster），或又叫点聚类，是地图综合的其中一种方法，主要解决地图中点要素很多时候的表示困难的问题。点聚合可以用少量的点或图标来表示地图中的所有点，让地图显示更清晰明朗。如图 1所示。图 1 在线地图的点聚合示意图3) 本文关注的重点本文主要关注二维在线电子地图中点的聚合显示所用到的算法和目前的在线地图对点聚合显示的支持情况。电子地图中，通常会遇到在某个地区包含成千上万个点要素的情况，若同时加载显示在电子地图中，会显得很乱、覆盖地图底图，也会占用大量系统资源，甚至引发浏览器的崩溃、卡顿，极大的影响用户体验，因此点聚合显示是电子地图十分需要的一项功能。目前的常见在线地图（或其API）是否支持点聚合？若支持点聚合的算法是什么？是一个值得关注的问题。本文尝试对这两个问题进行解答。二、 在线地图点聚合的算法特点a) 数据相对简单，只有点要素，点没有形状变化，因此没有形状对聚合影响。b) 没有评价聚合精确度的唯一指标，（不考虑运行速度的情况下）不同的算法不同的显示方式对用户体验影响并不会太大。c) 可能需考虑的方面：聚合点中包含的原始点要素最大数量限制、聚合点间的距离限制、点要素的权重、部分缩放级别是否该显示聚合点等。d) 一般的点聚合（聚类）算法对在线地图点聚合虽适用（如K均值法等），但需平衡运行效率和必要性，并且极少见这些复杂方法应用实际的在线地图中。必要性目前在线地图的点聚合算法已有较成熟的应用，不少在线地图均提供点聚合的功能及API。点聚合算法虽然相对简单，但却很实用，若缺少了，在线地图则无法对大数据量的点要素进行较好的显示。对于在线地图的二次开发者来说，这也是一个十分重要的功能，例如要在地图上显示同一个站点中的多个传感器等，若缺少点聚合功能的支持，则是几乎无法辨别清楚地图上的这些传感器点要素。运行方式点聚合的运算可以放在客户端（浏览器），也可以放在服务端运算（如Google Maps的融合表）完毕再传给客户端。表现形式在计算机上表现地点的点聚合方式多种多样，并无定论，聚合后的显示样式，不同缩放级别下是否显示不同图标或在以下列举几种常见的表现形式：l 多个点聚合后还是点要素，换不同图标显示，或在图标中同时显示该聚合点所包含的原始点要素的数量，点击聚合点后，地图视图会自动切换到该聚合点所包含的所有点的最小包围盒地图范围中。l 多个点聚合后还是点要素，换不同图标显示，或在图标中同时显示该聚合点所包含的原始点要素的数量，点击聚合点后，地图会弹出该聚合点的所聚合的所有点的位置信息，但并不缩放和移动地图。l 多个点聚合后是面要素，以颜色或数字表示所聚合的点的数量，点开后若单位面积内若依然包含较多点则继续显示面要素，若点较少则显示原始的点要素。此种方法较少见，常见于上述两种方法。算法本文关注的重点是在线地图点聚合算法的大致情况，而不是每个算法详细的运行效率和优劣情况。因此，以下对可搜到的在线地图点聚合算法进行简要列举：1) 基于网格的点聚合算法（Grid-based Clustering）原理：将地图划分成指定尺寸的正方形（每个缩放级别不同尺寸），然后将落在对应格子中的点聚合到该正方形中（正方形的中心），最终一个正方形内只显示一个点，并且点上显示该聚合点所包含的原始点的数量。优点：运算速度较快，每个原始点只需计算一次，没有复杂的距离计算。缺点：有时明明很相近的点，却仅仅因为网络的分界线而被逼分开在不同的聚合点中，此外，聚合点的位置采用的是该网格的中心，而非该网格的质心，这样聚合出来的点可能不能较精确反映原始点的信息。使用此算法的在线地图：缺。以下是Google给出的一个基于距离的点聚合示意图：图 2 基于网格的点聚合算法（聚合前）图 3 基于网格的点聚合算法（聚合后）2) 基于距离的点聚合算法（Distance-based Clustering）原理：根据点与点之间的距离进行聚合，对每个点进行迭代，若被迭代的点在某个已有聚合点的指定阈值的距离范围内，那么这个点就聚合到该点，否则则新建一个聚合点，如此循环，但聚合后的点的坐标依然是该聚合点创建时的第一个点的坐标位置。优点：聚合点较精确的反映了所包含的原始点要素的位置信息。缺点：需要计算点与点之间的距离，计算相对复杂。使用此算法的在线地图：缺。以下是Google给出的一个基于距离的点聚合示意图：图 4 基于距离的点聚合算法（原始点要素）图 5 基于距离的点聚合算法（聚合过程）图 6 基于距离的点聚合算法（聚合结果）聚合点（Cluster）原始点要素（Markers）蓝1红2黄7、8绿3、4、6粉红5浅绿9表 1基于距离的点聚合算法（聚合结果）3) 基于方格和距离结合的点聚合算法（详细）原理：初始时没有任何已知聚合点，然后对每个点进行迭代，计算一个点的外包正方形，若此点的外包正方形与现有的聚合点的外包正方形不相交，则新建聚合点（区别于前面基于直接距离的算法，这里不是计算点与点间的距离，而是计算一个点的外包正方形，正方形的变长由用户指定或程序设置一个默认值），若相交，则把该点聚合到该聚合点中，若点与多个已知的聚合点的外包正方形相交，则计算该点到到聚合点的距离，聚合到距离最近的聚合点中，如此循环，直到所有点都遍历完毕。每个缩放级别都重新遍历所有原始点要素。此方法可以算是基于方格与基于距离的算法的一个结合算法。优点：运算速度相对较快，每个原始点只需计算一次，可能会有点与点距离计算，聚合点较精确的反映了所包含的原始点要素的位置信息。缺点：速度不如完全基于方格的速度快等。使用此算法的在线地图：Google Maps。以下是Google给出的一个基于方格距离的点聚合示意图：步骤示例：a) 默认输入的数组的顺序是如图 7 基于方格距离的点聚合算法（原始点要素）所示的字母顺序。b) 初始计算，从A开始迭代，此时并没有任何聚合点，则在A的位置生成一个聚合点（设为A1），A1的位置与A相同。c) 迭代到B，如图 8所示，由于B的外包正方形与已有聚合点A1的外包正方形相交，所以B应聚合到A1中，新聚合后的聚合点的位置依然保持在A1原来的位置（这主要是因为若采用A与B的质心会花费客户端较大的计算量，这在原始点要素数量较大时影响较大）。d) 迭代到C，由于C的外包正方形不与现有的聚合点A1相交（目前只有A1一个聚合点），因此C需要新建一个新的聚合点（设为C1）。e) 迭代到D，类似于B，D与A1聚合，聚合后依然为A1。f) 迭代到E，新的问题来了，E的外包正方形同时与A1和C1相交，这时需判断E到A1、C1的距离，并将E聚合到距离近的那个聚合点中，这里E到C1更近，于是E聚合到了C1中。g) 剩下的如此迭代，直至完毕。图 7 基于方格距离的点聚合算法（原始点要素）图 8 基于方格距离的点聚合算法（聚合过程）图 9 基于方格距离的点聚合算法（聚合结果）聚合点（Cluster）原始点要素（Markers）1A、B、D2C、E3F、G、J、I4H表 2基于方格距离的点聚合算法（聚合结果）图 10 基于方格距离的点聚合算法（更高缩放级别的聚合结果）图 11 基于方格距离的点聚合算法（缩放到只有一个聚合点的聚合结果）4) 基于距离和最少点数量限制的点聚合算法原理：此算法相当于先执行完基于距离的点聚合算法，然后再进行一次聚合点的分解。每个聚合点成立的条件是所聚合的原始点要素的数量应大于程序默认或用户指定的最少数量限制，否则将解散这个聚合点。此方法甚至不能算是一个独立的算法，因为此算法的前后相互独立，类比的，其实也可以建议一种“基于网格和最少点数量限制”的点聚合算法。优点：聚合后的显示相对精确，对显示的控制更灵活。缺点：运算速度相对较慢，因为本身基于距离的点聚合算法就已经是相对较慢了，再加上后期根据最少数量限制的阈值进行点聚合分解，速度更慢。使用此算法的在线地图：Openlayers（Openlayers是一个开源的Javascript库（基于修改过的BSD许可发布），用来在Web浏览器显示地图【维基百科】）。以下是Openlayers官方Javascript源码的算法核心：cluster: function(event) if(!event | event.zoomChanged) & this.features) var resolution = this.layer.map.getResolution(); if(resolution != this.resolution | !this.clustersExist() this.resolution = resolution; var clusters = ; var feature, clustered, cluster; for(var i=0; i=0; -j) cluster = clustersj; if(this.shouldCluster(cluster, feature) this.addToCluster(cluster, feature); clustered = true; break; if(!clustered) clusters.push(this.createCluster(this.featuresi); this.clustering = true; this.layer.removeAllFeatures(); this.clustering = false; if(clusters.length 0) if(this.threshold 1) var clone = clusters.slice(); clusters = ; var candidate; for(var i=0, len=clone.length; ilen; +i) candidate = clonei; if(candidate.attributes.count this.threshold) Atotype.push.apply(clusters, candidate.cluster); else clusters.push(candidate); this.clustering = true; / A legitimate feature addition could occur during this / addFeatures call. For clustering to behave well, features / should be removed from a layer before requesting a new batch. this.layer.addFeatures(clusters); this.clustering = false; this.clusters = clusters; ,shouldCluster: function(cluster, feature) var cc = cluster.geometry.getBounds().getCenterLonLat(); var fc = feature.geometry.getBounds().getCenterLonLat(); var distance = ( Math.sqrt( Math.pow(cc.lon - fc.lon), 2) + Math.pow(cc.lat - fc.lat), 2) ) / this.resolution ); return (distance = this.distance);,摘自（2014.01.06）：/openlayers/openlayers/blob/master/lib/OpenLayers/Strategy/Cluster.js5) 其他的可用于在线地图点聚合的算法一般的点聚合（聚类）算法对在线地图点聚合均适用（如K均值法等），但考虑运行效率和必要性的问题，因此，这里在不作运行效率、应用的在线地图等的评价。普通的遥感和GIS的图像聚类方法其实也可以应用在在线地图的点聚合中，由于运行的效率不高、实现容易程度难和必要性的不充分等原因可能并不适合实际运行，这里仅列举一些常见的遥感和GIS聚类方法：a. 启发式的方法：k-平均值(k- means)和k-中心点(k- medoids)等b. 层次方法(Hierarchy method): 对给定数据对象集合进行层次的分解 c. 基于密度的方法(Density-based method)：DBSCAN和OPTICS等d. 基于模型的方法(Model-based Method): 基于模型的方法为每个簇假定了一个模型, 寻找数据对给定模型的最佳拟合在日后的在线地图的发展中，不排除由于新的其他需求而重新在其中使用上述这些额外的复杂算法。三、 在线地图点聚合功能的实现情况目前来说，由于在线地图的点聚合算法在算法难度和实现难度上均不难，也基本能解决地图上大数据量点显示的问题，所以算法本身可能并不是大部分地图用户和地图开发者所关心的问题，他们最关心的可能是该地图是否支持点聚合显示功能，该地图的开放API是否可以调用点聚合功能等问题。因此，本文对目前一些常用在线地图的点聚合功能进行调查，并列举其中的情况。Openlayers类型：开源的Javascript库，用来在Web浏览器显示地图。是否支持点聚合显示：支持是否支持点聚合API调用：支持点聚合所用算法：基于距离和最少点数量的点聚合算法点聚合官方地址：/docs/files/OpenLayers/Strategy/Cluster-js.html/releases/OpenLayers-2.13.1/examples/strategy-cluster-extended.html/openlayers/openlayers/blob/master/lib/OpenLayers/Strategy/Cluster.js点聚合功能实例：/dev/examples/strategy-cluster-threshold.html 图示：图 12 Openlayers点聚合示例Google Maps 类型：在线地图是否支持点聚合显示：支持是否支持点聚合API调用：支持点聚合所用算法：基于方格和距离结合的点聚合算法。算法开源。点聚合官方地址：/maps/articles/toomanymarkers点聚合功能实例：/svn/trunk/markerclusterer/1.0/examples/advanced_example.html图示：图 13 Google Maps点聚合示例特殊功能：Google Maps支持服务端的点聚合功能（将点聚合的算法运算转移到服务器端，运行完毕后再将聚合后的结果传到客户端中），Google通过FusionTablesLayer（融合表，链接）和KmlLayer两种服务端的方式。基于融合表的一个在线示例：/svn/trunk/fusiontables/cycletrails.html。百度地图类型：在线地图是否支持点聚合显示：支持是否支持点聚合API调用：支持点聚合所用算法：基于方格和距离结合的点聚合算法，支持是否将聚合点的位置放置在被聚合的点的质心或第一个被聚合的点中，支持指定在何种级别才显示点或聚合点，支持限制最少聚合点数量。算法开源。点聚合官方地址：/library/MarkerClusterer/1.2/docs/symbols/BMapLib.MarkerClusterer.html点聚合功能实例：/map/jsdemo.htm#c1_4图示：图 14 百度地图点聚合示例高德地图类型：在线地图是否支持点聚合显示：支持是否支持点聚合API调用：支持点聚合所用算法：与百度地图基本一致。点聚合官方地址：/Javascript/reference/plugin#AMap.MarkerClusterer点聚合功能实例：/javascript/example/num/0509图示：图 15 高德地图点聚合示例ESRI类型：地图API（如Javascript、Flex、Silverlight等）是否支持点聚合显示：支持是否支持点聚合API调用：支持点聚合所用算法：同时支持基于网格的和基于点权重，等。点聚合官方地址：（Flex）/en/flex/api-reference/（Flex）/en/help/flex-viewer/concepts/index.html#/01m30000004z000000点聚合功能实例：/en/flex/sample-code/clustering.htm图示：图 16 ESRI的FLex API地图点聚合示例腾讯地图（原 搜搜地图）类型：在线地图是否支持点聚合显示：不支持是否支持点聚合API调用：不支持关于不支持的相关地址和说明：/forum.php?mod=viewthread&tid=238腾讯论坛官方回答：【暂时没有，需求已记下，对于大量Marker显示的性能问题，确实是有这个聚合必要的，感谢！】天地图类型：在线地图是否支持点聚合显示：不支持是否支持点聚合API调用：不支持关于不支持的相关地址和说明：无。综上所述l 天地图和腾讯地图虽然有地图API，但均不支持点聚合显示功能，若进行在线地图二次开发时若需要同时显示的点较多，那么应考虑选用其他地图。l 大部分地图或工具对点聚合显示均有较好支持。l 百度地图、高德地图、ESRI API等对点聚合的支持选项更多。l Google Maps、百度地图、Openlayers均对点聚合算法开源。四、 小结本文简单介绍了地图综合中在线地图的点聚合功能的常用算法和在线地图对点聚合功能的支持现状，为在线地图的二次开发者提供了关于点聚合显示方面的一些参考和建议。在线地图的点聚合功能虽然简单，却十分有用，对于地图使用者来说，可以看到美观和突出显示的地图，对于二次开发者来说，节省了大量的开发时间和程序性能资源。本文存在偏颇、不妥和错误, 仅供讨论和参考，并敬请指正。参考文献1 郭庆胜，任晓燕等. 智能化地理信息处理.M武汉：武汉大学出版社，2003.2 郭庆胜，黄远林等. 空间推理与渐进式地图综合.M武汉：武汉大学出版社，2007.3 Habibullayevich, Gayratjon Kholmuradov, Xian Chen, and Hyoseop Shin. Efficient Filtering and Clustering Mechanism for Google Maps. J Journal of Advanced Management Science 1.1. 2013.4 Google. Too Many Markers!./maps/articles/toomanymarkers .2014.01.06.5 正文中列举的所有链接地址。34参考：毕业论文（设计）工作记录及成绩评定册题 目： 学生姓名： 学 号： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 职称： 助理指导教师： 职称： 年 月 日实验中心制使 用 说 明一、此册中各项内容为对学生毕业论文（设计）的工作和成绩评定记录，请各环节记录人用黑色或蓝色钢笔（签字笔）认真填写（建议填写前先写出相应草稿，以避免填错），并妥善保存。二、此册于学院组织对各专业题目审查完成后，各教研室汇编选题指南，经学生自由选题后，由实验中心组织发给学生。三、学生如实填好本册封面上的各项内容和选题审批表的相应内容，经指导教师和学院领导小组批准后，交指导教师；指导老师填好毕业论文（设计）任务书的各项内容，经教研室审核后交学生签名确认其毕业论文（设计）工作任务。四、学生在指导老师的指导下填好毕业论文（设计）开题报告各项内容，由指导教师和教研室审核通过后，确定其开题，并将此册交指导老师保存。五、指导老师原则上每周至少保证一次对学生的指导，如实按时填好毕业论文（设计）指导教师工作记录，并请学生签字确认。六、中期检查时，指导老师将此册交学生填写前期工作小结，指导教师对其任务完成情况进行评价，学院中期检查领导小组对师生中期工作进行核查，并对未完成者提出整改意见，后将此册交指导老师保存。七、毕业论文（设计）定稿后，根据学院工作安排，学生把论文（打印件）交指导老师评阅。指导老师应认真按毕业论文（设计）指导教师成绩评审表对学生的论文进行评审并写出评语，然后把论文和此册一同交教研室。八、教研室将学生的论文和此册分别交两位评阅人评阅后交回教研室保存。九、学院答辩委员会审核学生答辩资格，确定答辩学生名单，把具有答辩资格学生的论文连同此册交各答辩小组。十、学生答辩后由答辩小组记录人填好毕业论文（设计）答辩记录表中各项内容，然后把学生的论文和此册一同交所在答辩小组，答辩小组对其答辩进行评审并填写评语后交教研室。十一、学院答辩委员会进行成绩总评定，填好毕业论文（设计）成绩评定表中各项内容，然后把论文（印刷版和电子版（另传）和此册等资料装入专用档案袋中，教教研室后由实验中心统一保存。目 录1毕业论文（设计）选题审批表2. 毕业论文（设计）任务书3毕业论文（设计）开题报告4. 学生毕业论文（设计）题目更改申请表5毕业论文（设计）指导老师工作记录6毕业论文（设计）中期检查记录7毕业论文（设计）指导教师成绩评审表8毕业论文（设计）评阅人成绩评审表9. 毕业论文（设计）答辩申请表10毕业论文（设计）答辩记录表11毕业论文（设计）答辩成绩评审表12毕业论文（设计）成绩评定表毕业设计（论文）选题审批表题目名称 基于单片机的超声波测距题目性质工程设计理论研究实验研究计算机软件综合论文其它题目来源科研题目 生产现场教学 其它自拟题目选题理由：由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，精度也能达到使用要求，超声波测距应用于各种工业领域，如工业自动控制，建筑工程测量和机器人视觉识别等方面。超声波作为一种检测技术，采用的是非接触式测量，由于它具有不受外界因素影响，对环境有一定的适应能力，且操作简单、测量精度高等优点而被广泛应用。这些特点可使测量仪器不受被测介质的影响，大大解决了传统测量仪器存在的问题，比如，在粉尘多情况下对人引起的身体接触伤害，腐蚀性质的被测物对测量仪器腐蚀，触电接触不良造成的误测等。此外该技术对被测元件无磨损，使测量仪器牢固耐用，使用寿命加长，而且还降低了能量耗损，节省人力和劳动的强度。因此，利用超声波检测既迅速、方便、计算简单，又易于实时控制，在测量精度方面能达到工业实用的要求。 指导教师意见： 签名： 年 月 日院（系）领导小组意见： 签名： 年 月 日注：此表由学生填写毕业论文（设计）任务书1、毕业论文（设计）应达到的目的：（1）能对学生在学期间所学知识的检验与总结，培养和提高学生独立分析问题和解决问题的能力，使学生受到科学研究、工程设计和撰写技术报告等方面的基本训练。（2）提高学生对工作认真负责、一丝不苟，对事物能潜心观察、用于开拓、用于实践的基本素质；（3）培养学生综合运用所学知识，结合实际独立完成课题的工作能力。（4）对学生的知识面、掌握知识的深度、运用理论结合实际去处理问题的能力、实践能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力进行考核。2、毕业论文（设计）的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：以单片机为核心设计了基于激光测距的防撞预警系统，采用TDC-GP2芯片作为激光飞行计时单元,给出激光发射及回波接收放大电路，基于模块化思想设计、完成系统软件设计流程；最后通过实验测试，系统要能很好测出前方车辆距离及运行状态，并能及时发出报警，利用Matlab对其测试结果进行验证，修正。3、对毕业论文（设计）成果的要求包括图表、实物等硬件要求：设计完成后，要提供电路图，实验电路版，控制原始程序，实验要保存大量的原始数据。完成设计论文。4、毕业论文（设计）工作进度计划：序号论文（设计）工作进度日期（起止周数）1根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。13-14-1第16周止2根据所定题目，全面搜集素材，列出各种设计方案，并一一比较，选择出最好的设计方案。13-14-1第18周止3联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。13-14-1第19周止4根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各大的模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。13-14-2第1周止5 根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。13-14-2第2周止6完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。13-14-2第3周止7大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。13-14-2第6周止8将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。13-14-2第7周止9改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。13-14-2第10周止指导教师日期年 月 日教研室审查意见：签字： 年 月 日学院负责人意见：签字： 年 月 日学生签字： 接受任务时间： 年 月 日注：任务书由指导教师填写。 毕业论文（设计）开题报告题目基于单片机的超声波测距1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 近年来，随着电子测量技术的发展，运用超声波作出精确测量已成可能。随着经济发展，电子测量技术应用越来越广泛，而超声波测量精确高，成本低，性能稳定则备受青睐。超声波是指频率在20kHz以上的声波，它属于机械波的范畴。超声波也遵循一般机械波在弹性介质中的传播规律，如在介质的分界面处发生反射和折射现象，在进入介质后被介质吸收而发生衰减等。正是因为具有这些性质，使得超声波可以用于距离的测量中。随着科技水平的不断提高，超声波测距技术被广泛应用于人们日常工作和生活之中。一般的超声波测距仪可用于固定物位或液位的测量，适用于建筑物内部、液位高度的测量等。 随着科学技术的快速发展，超声波将在测距仪中的应用越来越广。但就目前技术水平来说，人们可以具体利用的测距技术还十分有限，因此，这是一个正在蓬勃发展而又有无限前景的技术及产业领域。展望未来，超声波测距仪作为一种新型的非常重要有用的工具在各方面都将有很大的发展空间，它将朝着更加高定位高精度的方向发展，以满足日益发展的社会需求，如声纳的发展趋势基本为：研制具有更高定位精度的被动测距声纳，以满足水中武器实施全隐蔽攻击的需要；继续发展采用低频线谱检测的潜艇拖曳线列阵声纳，实现超远程的被动探测和识别；研制更适合于浅海工作的潜艇声纳，特别是解决浅海水中目标识别问题；大力降低潜艇自噪声，改善潜艇声纳的工作环境。无庸置疑，未来的超声波测距仪将与自动化智能化接轨，与其他的测距仪集成和融合，形成多测距仪。随着测距仪的技术进步，测距仪将从具有单纯判断功能发展到具有学习功能，最终发展到具有创造力。在新的世纪里，面貌一新的测距仪将发挥更大的作用。2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 利用单片机控制超声波测距，发射器发出的超声波以速度在空气中传播，在到达被测物体时被反射返回，由接收器接收，其往返时间为t,由即可算出被测物体的距离。预计可能遇到的问题是受温度的影响，测量精度不高，则应通过温度补偿的方法加以校正。报告人签名： 2015年 3 月 20 日3、本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 由于超声波指向性强，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，因而超声波经常用于距离的测量。利用超声波检测距离，设计比较方便，计算处理也较简单，并且在测量精度方面也能达到农业生产等自动化的使用要求。 超声波发生器可以分为两大类：一类是用电气方式产生超声波，一类是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率、和声波特性各不相同，因而用途也各不相同。目前在近距离测量方面常用的是压电式超声波换能器。根据设计要求并综合各方面因素，本文采用AT89C51 单片机作为控制器，用动态扫描法实现LED 数字显示，超声波驱动信号用单片机的定时器。4、进度计划序号日期进度安排113-14-1第16周止根据所出题目，结合自身所学知识，选择合适课题，确定毕业设计论文题目。213-14-1第18周止联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。313-14-1第19周止联系指导老师，将自己的设计方案与老师沟通、交流，得到指导老师的认同与指点，开始设计。413-14-2第1周止根据方案，确定所要用的器材。设计总体框架结构，分出各模块，并将其展开，以得到比较细的设计模式。513-14-2第2周止根据所列框图，结合自己所学知识，开始各分支电路模块的设计。613-14-2第3周止完成初稿，将所做的模块给指导老师查阅，看是否有不当之处，再进行改进。并将大电路的设计方案告之老师，得到老师更好的建议。713-14-2第6周止大胆进行设计，将每一个小的电路，大的模块，都精心设计好，完成整个硬件和软件部分的设计过程。813-14-2第7周止将所有设计整理结合，形成设计论文，交与指导老师检查，并经老师指点，做进一步的改进工作。913-14-2第10周止改进毕业设计论文，得到自己及老师认为满意的论文。10115、指导教师意见（对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测）指导教师(签字)： 年 月 日6、教研室意见教研室主任(签字)： 年 月 日说明：开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后两周内完成。学生毕业论文（设计）题目更改申请表原毕业论文（设计）题目基于单片机的激光测距现毕业论文（设计）题目基于单片机的超声波测距更改原因理由 首先激光测距仪成本较高，且制作的难度大，测量距离较短，需要注意人体安全，光学系统需要保持干净，否则影响测量精度。而且单片机与激光测距仪的连接很复杂，我主要是利用单片机控制测距仪器，目的是对单片机的知识进行巩固和进一步学习，从而完成毕业设计。 学生签名： 日期：2015.3.2指导教师意见 指导教师签名： 日期：教研室意见 教研室主任签名： 日期：院系意见 论文负责人签名： 日期：毕业论文（设计）指导教师工作记录(由指导老师填写与学生见面、电话、网上指导的主要内容，原则上一周填写一次。)指导记录： 到中国知网和