田间实验设计方案范文

田间实验设计方案范文第1篇田间实验设计方案范文第1篇关键词：智能交通；计算实验；评估

1概述

对交通解决方案进行全面、准确、及时地评估和优化是交通研究中急需解决的问题之一。评估及优化工作面临的主要制约因素是评价实验难以开展。中国科学院王飞跃研究员带领的团队在交通管控的研究与实践中引入复杂系统和智能控制的相关成果，提出了平行交通系统控制与管理的理念。该理念基于人工系统（Artificialsystems）、计算实验（Computingexperiments）和平行控制（Parallelcontrol）所组成的方法体系，简称为ACP方法。基于人工交通系统的计算实验设计为交通方案的评价提供了新的实验手段，这种实验方法在提高可实施性的同时，能提供更为全面、合理的评价结果，对保障交通管理控制系统的大规模应用与实施具有重要意义。

基于ACP方法体系中的计算实验理论，构造智能交通管控方案评估及优化平台。该平台由交通信息处理与分析系统、交通管控与服务方案计算实验与评估系统和交通人员学习与培训系统三个部分组成。交通管控与服务方案计算实验与评估系统基于搭建的人工交通仿真系统，模拟真实的智能交通系统的能力，通过海量交通数据的计算实验，完成对智能交通系统各个层面管控与服务方案的学习与优化，提高管控与服务方案的效果，并进一步完善智能交通系统管控与服务方案的决策支持库。该系统由计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个功能模块构成。本文将分别针对这两个模块，详细描述其功能设计。

2计算实验资源与设置

该模块分为城市交通生成器、城市交通管理生成器、城市交通环境生成器和城市交通实验场景生成器四个部分。

城市交通生成器

包含以下三个生成器：

①城市交通及设施生成器，建立城市的路网、场所分布、线路、检测设备，包含如下功能：

其一，基于人工交通系统生成各交通要素；其二，基于人工交通系统生成交通基础设施。

②人口生成器，建立人口分类、人口的运动规则，包含如下功能：

其一，管理人口模型列表；其二，在列表中新建、移除及管理维护当前工作区的人口模型；其三，支持将其他人口模型文件加到当前工作区；其四，支持对人口模型的内容进行配置。

人口配置包含：人口数量与人口结构、人口年龄区间与比例分布、人口性别比例、人口出行交通工具选择习惯、人口使用各种交通工具时的自由流习惯、人口配置还包括以年份为单位生成该年内的人口构成；

③车辆生成器，建立车辆类型分类，包含如下功能：

其一，在列表中显示设计的车辆模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定城市的车辆拥有数量；其三，指定城市的车辆类型及其分布；其四，系统支持将其他车辆模型文件加到当前工作区。

城市交通管理生成器

包含三个方面的管理功能：

①信号控制，建立城市路网下的信号控制方案，可以为每一个信号机指定信号控制，包含如下功能：

其一，在列表中管理信号控制方案；其二，维护信号控制方案；其三，支持在列表中维护当前工作区内的信号控制模型；其四，信号控制模型必须针对一个路网进行设置；其五，信号控制模型中必须指定信号控制模式以及信号机、最大绿灯、最小绿灯；其六，选择路网后列出路网内的实路口进行路口机方案配置；其七，每个路口机允许指定一套控制方案；控制方案包括相位配置方案和相位配时方案；其八，相位配置方案：每个路口机的控制方案中根据路口形状进行相位配置；其九，相位配时方案：系统允许为每一个相位指定相位的绿灯时间、黄灯时间和红灯时间；其十，一个路口机的方案的时长为绿灯时间+黄灯时间+红灯时间；其十一，允许通过每个相位图直观的查看相位方案。

②信息，建立信息模型，包括接收率及周期，包含如下功能：

其一，以列表形式管理信息模型（允许增加、修改、删除）；其二，指定信息模型中的是否有信息以及信息被交通参与者接收的比例；

②交通管理，建立城市路网下的管理，包括限速管理等，包含如下功能：

其一，在列表中管理交通管理模型；其二，维护交通管理模型；其三，交通管理模型必须制定对应的路网；其四，交通管理模型中必须指定城市自由流速度；其五，交通管理模型中必须指定城市公交车自由流速度。

城市交通环境生成器

包含三个方面功能：

①天气环境，建立天气类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护天气环境模型；其二，天气环境模型指定了一种典型的天气环境，通过降水强度、持续时间、造成能见度影响、风力进行描述；其三，天气环境模型列表提供各种典型的天气环境模型，供人工系统使用。

②事故生成器，建立事故类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护事故模型；其二，交通事故模型指定了一种典型的交通事故，通过发生概率、事故影响严重程度、事故影响持续时间进行描述；其三，交通事故模型列表提供各种典型的交通事故模型，供人工系统使用。

③大型活动生成器，建立大型活动类型，包含如下功能：

其一，在列表中维护大型活动模型；其二，大型活动模型指定了一种典型的大型活动，通过活动类型、活动影响程度、活动持续时间进行描述；其三，大型活动列表提供各种典型的大型活动模型，供人工系统使用。

城市交通实验场景生成器

建立实验场景，一个实验场景指定了一类典型实验所包含的条件，可以根据实验场景设计实验，包含如下功能：

①在列表中管理实验场景；

②支持预先根据实验条件设计不同的实验场景，以提供实验设计时复用；

③实验场景中必须指定一个路网；

④实验场景中，必须根据选择的路网选择信号控制模型及交通管理模型；

⑤实验场景中，可以指定多个天气模型，并为每个模型指定发生的时间；

⑥实验场景中，可以指定多个事故模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；

⑦实验场景中，可以指定多个大型活动模型，并为每个模型指定发生的位置及时间；

⑧实验场景中，可以不指定天气模型、事故模型及大型活动模型。

3计算实验运行环境

该模块分为以下四部分：

①城市交通计算实验设计器，选择实验条件因素，一次实验设计中，除了路网，其余的都可以多选，表示设计不同条件因素的实验，包含如下功能：

其一，支持两种实验设计方式：根据场景设计和根据实验条件设计；其二，根据场景设计时，允许选择同一个路网下的多个实验场景；其三，根据实验条件设计时，只允许选择一个路网模型，其他模型可以设置多个；其四，设计实验时，必须指定实验的基本运行参数以及输出设置；其五，设计实验时，如果根据实验条件设计，必须指定实验方式；其六，设计实验时，必须指定路网、人口、车辆、信号控制、城市交通管理模型，否则实验资源准备不充分。

②城市交通计算实验生成器，选择一次实验设计，对设计中的实验，生成实验前的各种因素的xml文件，如出行需求等，包含如下功能：

其一，选择实验设计，列出包含的实验；其二，选择准备生成的实验，顺序生成；其三，实验生成实际上是准备实验所必须的各种资源；其四，实验生成过程中，要对实验的生成进行监控。

③城市交通计算实验执行器，选择设计好的实验，调用人工系统顺序开始执行系统，包含如下功能：

其一，选择实验设计，从实验设计中选择已经生成的实验开始执行（可以按照顺序执行，每个实验对应一个人工系统）；其二，执行实验时，要求对实验的执行过程进行监控。

④城市交通计算实验查看器，选择实验结果，可以查看实验结果的avi动画、简单交通流信息、实验报告等，包含如下功能：

其一，以列表形式列出要查看的实验；其二，对于查看的实验以动画回放的形式查看；其三，对于查看的实验以图表的形式查看；其四，对于查看的实验以输出报告的形式查看；其五，支持一次性选择一个实验，打开窗口（非模态）播放动画；其六，当选择一个实验时，可以设置输出哪些具体的路段；当选择多个实验时，只能输出所有的路段；其七，允许设置是否输出实验平均值。

4结语

本文以智能交通管控与服务方案评估及优化问题为研究对象，基于ACP方法构建智能交通管控方案评估及优化平台。针对该平台组成部分之一的交通管控与服务方案计算实验与评估系统，分别从计算实验资源与设置和计算实验运行环境两个方面，详细描述了其功能设计。

参考文献：

[1]张会，于泉，刘金广，等.平行系统理论在交通工程中的应用浅探[J].交通信息与安全，2009，（S1）

[2]王飞跃.关于复杂系统研究的计算理论与方法[J].中国基础科学，2004，（5）.

田间实验设计方案范文第2篇中图分类号:TP919-34;TP391文献标识码:A

DesignandRealizationofSchemeDesignPlatformforFiringTestinShootingRange

XUWei-qiang,ZHUYuan-chang,DIYan-qiang

(OrdnanceEngineeringCollege,Shijiazhuang050003,China)

Abstract:Theactualdesigncourseofthefiringtestschemeinshootingrangeissimulated.2Dand3DdigitalenvironmentofshootingrangeisestablishedbasedonMapXandVirtools.Andatthesametime,datainteractionanddatasynchronizationarealsoachievedwithXML.consideringalltherequirementconditionsofengineeringapplication,asimulativenetworkplatformforthemeasurementandcontrolprojectdesignedindigitalshootingrangeisbuildbasedonXML.Theproposedschemeisflexibleandeffectiveinpracticalapplication.

Keywords:digitalshootingrange;modelingandsimulation;XML;MAPX;Virtools

0引言

靶场是军事攻防性能评估的重要场所,是新武器试验测量的综合测试平台,为各种高技术武器装备提供先进的测量手段,并加快高新武器的开发步伐。近几年靶场组织完成的多项试验表明,射击试验正在成为制约顺利完成复杂武器系统试验任务的瓶颈[1]。为适应未来信息站和电子战的需要,对于射击试验测控仿真平台的研究已迫在眉睫。该平台以某新型高炮武器系统的射击试验测试评估为背景,实现靶场测控方案设计的自动化、可视化和智能化。在未来信息化条件下,为靶场顺利完成复杂武器系统射击试验测控任务提供了前提保证,并力争在测控方案推演优化技术上有所突破,进而推广到其他复杂武器系统。

1靶场射击试验测控仿真平台的构建

仿真平台二维态势显示模块的开发

平台依托二维地图,直观地显示相关设备、地形等具体布局。靶场二维地图的建立经过获取航拍图片,矢量化处理,获取格网DEM数据,再利用格网DEM提取等高线。同时,对于地图上的建筑、河流、道路、地形和地貌等进行手动处理,采用数字地图中常用的分层处理方式。在地理信息系统中,DEM最主要的3种表示模型是:规则格网模型、等高线模型和不规则三角网模型[2]。在靶场的射击试验测控仿真系统中,采用了等高线模型。

等高线模型表示高程,高程值的集合是已知的,每一条等高线对应一个已知的高程值,这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型,如图1所示。

图1靶场数字地图

平台相关模块之间的逻辑结构

靶场高炮武器系统射击试验测控仿真平台是一个基于XML的实时分布交互仿真系统,由方案制定、参/被试品系统控制单元、二维态势显示、仿真管理、数据管理和关键参数计算等节点组成。

方案制定人员通过选定测控方案的任务类型,设置参试品(飞行目标)和被试品(高炮武器系统)的初始状态,对参/被试品系统控制单元对选定的任务类型、系统的初始状态进行评估、数据传输和关键参数计算等操作,判断测控方案制定的可行性。该系统为靶场高炮武器系统射击试验测控仿真、路径规划、关键参数认证、方案优化等研究提供了仿真环境。该系统靶场射击试验测控仿真及服务器的逻辑结构如图2所示。其中,二维态势显示节点客观、实时地表示出选定的试验任务中的各种仿真实体的状态,供操作人员进行仿真效果评估,并为方案的优化工作提供数据支撑。

图2靶场射击试验测控仿真平台逻辑结构

2组件式开发

靶场射击试验测控仿真系统的二维界面是利用VC和MapX组件混合开发的。作为靶场射击试验测控仿真系统的二维节点,二维态势显示模块实现的主要功能包括:数字地图显示、缩放、移动、地图漫游;地图信息显示;参/被试品模型动态显示;通视判断;测距、测角、坐标系转换等工具模块调用;二、三维数据传输、通信及同步显示。另外,系统还实现了图层显示控制、方案类型选择、数据管理和数据交互等功能。这些功能的实现已经有比较成熟的方法,在此不予讨论。

3二/三维同步显示的数据交互

在进行方案演示过程中,需要将二维地图上获得的数据实时地传输给三维模块,传统RTI数据的传输量总体上小,对于数据量巨大,传输频率小的数据,如果使用RTI进行传输会影响整个分布交互仿真系统的性能。

采用基于XML格式的数据交换能够很好地解决此问题。XML(extensiblemarkuplanguage)具有可扩展、自描述、代码数据和表示分离等特点,可以作为数据交换的标准格式[3]。XMLSchema时XML模式描述语言能够定义XML文件的语法模式,具体包括数据结构、数据顺序、以及数据之间的逻辑关系等。

在靶场方案演示和方案优化的模拟仿真中,XML数据交换接口负责传输的数据有态势数据、参/被试品初始状态、参试品飞行状态、被试品捕获射击状态、测试设备测试数据、方案推演数据等。部分具体的交互数据如图3所示。

图3二、三维数据交互

依据这些数据的具体结构和逻辑关系,首先应用XMLSchema定义XML数据文件的基本结构(包括数据结构、数据类型、数据存储树型结构,以及数据单元的顺序和数量等),然后在此基础上利用MSXMLSDK提供的文档对象模型DOM的API接口实现从C数据结构到XML文档的数据编码接口和从XML文档到C数据结构的数据解析接口。为保证数据传输的完整性,同时还利用预先定义好的XMLSchema实现了对特定XML数据文件的校验功能[4]。

4Virtools三维建模软件

法国全球交互三维开发解决方案公司Virtools开发了Virtools系列产品,其三维引擎已经成为微软XBox认可系统,其特点是方便易用,应用领域广泛[1]。它除了自身的3D/VR开发平台VirtoolsDev以外,还集成了5个可选模块,即网络服务器VirtoolsServer、物理属性模块PhysicsPack、人工智能模块AIPack、Xbox开发模块和沉浸式平台VRPack。

VirtoolsDev是专门用来设计制作3D世界的软件,其内部集成了500多个行为模块,其中的RunVSL模块可运行用户自己添加的Virtools语言代码,利用这些行为模块可以相互搭配串联设计出许多不同的互动效果。

VirtoolsDev可对二维对象、文字、三维对象及声音、影片等进行操作,其中的三维对象资源可由3DSMAX等3D软件制作的三维对象模型或三维动画通过安装好的插件输出文件以#.nmo格式导入。

本课题主要是应用3DSMAX和Virtools工具,充分运用Virtools开发工具的优势,对虚拟靶场环境及被试武器、参试目标、测试设备等试验相关要素的外观模型和相关特征模型的建模技术进行研究。

5结语

在此介绍了靶场射击试验测控方案设计的实现方法,建立了可实现二、三维同步传输的网络化方案设计平台。二维操作界面实现了放大、缩小、漫游等各种功能操作,同时可以获得需要的DEM数据文件,并采用XML语言进行大数据量交互。随着网络技术的进一步发展和GIS在靶场的更广泛应用,新测控方案的实现方法还需要进一步研究与探索。

参考文献

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田间实验设计方案范文第3篇制定计划与设计实验方案是从操作的角度把探究猜想与假设具体化、程序化。这个环节具有较强的创造性。并且直接影响着探究的结果。在具体设计实验方案时。同学们要注意以下几点：一是要明确实验目的，设计的方案要与猜想紧密相连。并且能够验证猜想是否正确。二是要选择合适的研究方法。一般常用的方法有控制变量法、转换法、现象或数据归纳法等。三是要根据需要列出实验器材。设计实验步骤和记录表格等。

如设计实验方案验证猜想“蜡烛燃烧时外焰温度是最高的”时。可设计为把一根火柴迅速平放在火焰中。约1s后取出。看哪一部分最先被烧焦。由于是一根火柴迅速平放在火焰中1s。实际上相当于控制了材料和时间两个变量，同时注意了语言的准确表达，以此确定火焰温度最高的地方。

例小王同学最喜爱的玩具是叔叔送给他的三个大小、形状完全相同的凸透镜，分别由玻璃、水晶、塑料制成。现在小王想要探究凸透镜的焦距与制作材料是否有关。请你帮他设计这次探究的全过程，完成如下工作：

（1）列出这次探究所用的器材。

（2）写出探究的步骤。

（3）设计出实验数据记录表格。

f4）写出你在这次探究过程中运用的一种主要的研究方法。

分析：该类题目一般要求同学们通过设计实验方案来得出一定的结论。解这类题需明确要考查的知识，合理运用器材，设计出探究的方案。由于题目中已经告诉我们三个凸透镜大小、形状完全相同，只有材料不同。所以考虑使用控制变量法。实际上。我们只要测定三个凸透镜的焦距就可以了。根据我们所学知识。测定焦距一般用平行光源法。同时。为了实验便于操作，一定要事先设计好记录实验数据的表格。这样做的好处是：一是可以明确在实验中需要记录哪些数据。避免设计方案中的缺陷。造成实验结束后数据不全，没办法得出结论；二是便于对照表格中的数据。看能否验证或推理出猜想和假设的结论。

参考答案：（1）探究器材：白纸、刻度尺、平行光源、三种透镜。

（2）探究步骤：a.用平行光分别正对凸透镜照射。测出它们的焦距。并做好记录。

b.比较三种凸透镜的焦距大小。

c.讨论。若焦距不相同。则凸透镜的焦距与制作材料有关；若相同，则与制作材料无关。

（3）实验数据记录表格如表1。

（4）研究方法：控制变量法。

牛刀小试：

小月和小明看见一个椭圆形的金鱼缸里一条金鱼正在欢快地游动。他们走近并用手拍了一下金鱼缸。金鱼马上被吓跑了。小月认为是拍鱼缸的声音把金鱼吓跑的。小明认为是金鱼看到人的手势被吓跑的。你认为金鱼被吓跑的原因是什么？请说出你的观点并设计实验方案证明你的观点。

参考答案：猜想：金鱼是被拍鱼缸的声音吓跑的。

田间实验设计方案范文第4篇化学是初三新开设的一门学科，书本中有许多实验，学生都比较感兴趣，在人教版的初中化学书上，实验贯穿了整个知识体系，化学实验题是组成中考化学试卷必不可少的重要一部分，2016年南通市中考化学试卷中探究实验题占了，可见其地位的重要性。探究实验题有如下特点：素材比较丰富，不局限书本知识，涉及面广;试题具有开放性，标准不同，答案不同，合理即可;思维具有发散性，根据材料，拓展迁移，发散思维。所以，我们好多学生最怕解答实验探究题，感觉题目文字多，内容难，参不透题意，往往一知半解，然后匆匆下笔，结果失分多多。实际上，该类题型一般来说是在学生已有知识和经验的基础上设计的，只要我们有扎实的基础知识，能对书本知识作一个拓展延伸，掌握科学探究的一般思路，这类题型就会迎刃而解。

一、实验方案设计的一般思路

明确实验目的——根据反应原理选择药品、仪器——设计实验操作步骤——观察、记录、分析实验现象与数据——实验结论——反思评价改进。

二、实验方案评价的主要原则

1.科学性：实验的探究方法及原理一定是合理的、科学的。

2.安全性：实验过程中一定要保证安全，避免接触有毒、有害物质。

3.环保性：必须经过处理，有毒的物质变成无害物质才排放。

4.简单性：实验过程一定要简单、好操作，而且实验的效果要明显，一目了然。

5.经济性：原料用料少，而且要廉价经济上合理。

三、实验探究题的主要题型

1.制备型实验方案的设计与评价

例1.随着科技的发展，潜水艇的作用越来越重要，为了保证能够长时间的潜航，在潜水艇里需要有供给人们呼吸的氧气的装置，下面有以下几种制取氧气的方法：①用高锰酸钾分解产生氧气;②分离液态空气;③用双氧水常温分解制氧气;④在常温下用过氧化钠固体与二氧化碳反应生成氧气和碳酸钠。(1)写出涉及到的所有反应的化学方程式：_______(2)你认为在四个方法中哪个最合适(填序号)_______;与其它三种方法比较，这种方法的两条优点是_______。

分析第四个发现，用过氧化钠制氧气反应也不需加热，也安全，特别是反应物中有二氧化碳，而潜水艇是一个密闭的空间，此方法的妙处在于还能实现在这样一个密闭空间内的二氧化碳与氧气的循环，综上所述，最恰当的方法是第四种。

总结：解答制备型实验探究题时，首先应明确实验的目的——知道实验原理(会写化学反应的方程式)——选择最佳实验的方法(从探究实验的原则入手)——准备实验原料——设计实验步骤——确定实验方案——制得所需的物质。

2.性质型实验方案的设计与评价

例1.现有A、B、C、D、E五种物质，A是人类在生活年产量最高的一种金属单质，A是一种银白色的金属;B是气体，能帮助可燃物燃烧，A在B中剧烈燃烧，火星四射，生成一种黑色固体C;D的浓溶液有强烈的腐蚀性，A与D的稀溶液反应得到的产物中有氢气，D与E能发生酸碱中和反应，反应后溶液中含钾离子和硫酸根离子两种离子。

请你从所给的信息中可作出的猜想或结论是_______。先找关键词，结合我们已有的知识和经验。题眼就是问题的解决的入手处，但找到题眼，并不等于问题已全部解决，它仅仅给问题的解决提供了方向，要解决全部的问题，还必须根据题眼所提供的方向，结合题意和一些化学原理，进行推理、联想或假设，从而实现各个击破，顺利解题。所以我们还必须进行信息的筛选。

总结：对于性质型的探究实验，结合已有的知识和实践经验——挖掘出题目信息——猜测该物质可能的性质——设计具体的实验来探究验证——选择合适的试剂——选择恰当的实验仪器、连成装置——通过实验得出结论。

3.综合型实验方案的设计与评价

综合型实验探究对学生的要求最高，学生要熟悉所有的知识点，能将所学的知识贯穿起来，灵活运用。同时还要求学生有拓展性的思维，分散性的思维，能根据题目提供的未学过的知识，解答一些题目。

例1.下列有关化学实验的“目的操作现象结论”的描述都正确的是()

总结：此类综合性实验方案的设计与评价要综合考虑物质的性质、用途、制法提纯、检验等知识——设计实验方案——选择试剂、仪器装置——实施实验——得出结论。

学生只要掌握了探究实验方案和设计的主要原则，实验设计的一般思路，掌握上述几种类型的探究方法，那么就能轻松的解答实验探究的题型，在中考中取得好成绩。

田间实验设计方案范文第5篇一、实验方案的设计

实验设计题是指为了达到一定的实验目的而综合运用元素化合物知识和实验基本操作所进行的化学实验的设计.常见考查方式：由题目提出实验目标，由自己设计实验步骤，选择实验用品，设计实验装置，记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论，从而解决题目提出的问题，属于实践性、综合性很强的题目.解答实验设计题的基本思路为：

(1)仔细审题，明确实验目的，设计合理的实验方案.

(2)根据实验目的，选择反应物和装置，设计实验