[发明专利]一种英语教育教学使用的物联网辅助系统

摘要

本发明属于教育教学技术领域，公开了一种英语教育教学使用的物联网辅助系统，设置有录像模块、音频采集模块、数据转换模块、中央控制模块、无线通信模块、数据存储模块、兴趣拓展训练模块、无线基站、教学服务器、智能移动端、教学模块。本发明通过兴趣拓展训练模块不但拓展同学的兴趣，同时也提高了学生学习的积极性，有助于提高英语学习水平和能力；同时本发明通过教学模块采用口语测试教学方式、笔试测试教学方式、听力测试教学方式和情景对话测试教学方式，即采用综合教学方式，使本发明系统功能全面，教学方式多样，提高了英语学习质量和学习效率。

主权项

1.一种英语教育教学使用的物联网辅助系统，其特征在于，所述英语教育教学使用的物联网辅助系统包括：数据转换模块，与中央控制模块连接，用于将录像模块、音频采集模块获取的模拟量电信号转换为数字量信号，并发送给中央控制模块；无线通信模块，与中央控制模块连接，与无线基站无线连接，用于将中央控制模块的处理视频信息通过无线形式发送给无线基站，无线基站将视频信息发送给教学服务器和智能移动端；所述无线通信模块进行无线传输中，1)假设校园网共有L个小区，每个小区有3个扇区，每个扇区拥有一个基站，每个小区有N个用户；假设无线基站的天线阵列列数为Nt，每一列天线上的阵元数为Nv，接收端天线数为Nr，则用户获得信道矩阵H的维度为Nr×(Nt×Nv)；在第i个小区扇区中，用户k接收到的信号yk表示为：上式中，为第i个小区扇区内的基站和用户k之间的三维信道矩阵，为其他小区扇区内的基站和用户k之间的三维信道矩阵，w^(l)(l＝1,2,…,3L)为第l个基站与其服务用户之间的预编码矩阵，x_l(l＝1,2,…,3L)为第l个基站所发送的信号，n_k为噪声；2)用户k接收到信号y_k后，首先对进行信道估计，从而得到大小为N_r×(N_t×N_v)的信道矩阵，假设基站端第j根发射天线与接收天线间的子信道矩阵为子信道矩阵的大小为N_r×N_v，则将三维信道矩阵重写为：在三维信道矩阵的垂直方向上采用DFT码本进行反馈，反馈形式为：根据DFT码本，对每一个子信道矩阵进行最佳码字选择，选取DFT码本中的某一列v_j为最佳码字，当对所有子信道矩阵完成码字选择后，得到大小为(N_t×N_v)×N_t的预编码矩阵W_v：对于每一个用户k，其与基站之间三维信道矩阵经过垂直方向预编码后，变成了等效后的二维信道矩阵H_equal，其中，将H_equal视作等效水平信道，等效水平信道H_equal的大小为N_r×N_t；3)接收端将垂直方向上的预编码矩阵W_v对应的索引反馈和等效后的二维信道矩阵H_equal传送至基站端，基站端根据索引反馈，在离线存储的DFT码本中选取预编码矩阵，从而获得其服务的每一个用户的等效水平信道，然后进行基于SLNR的协作多点传输，基于最大化SLNR算法选取水平方向预编码向量在无线基站将垂直方向上的预编码矩阵W_v和水平方向预编码矩阵进行结合，得到基于3D‑MIMO信道下的下行多点协作预编码矩阵无线基站根据获得的下行多点协作预编码矩阵对发送信号进行预编码处理，形成三维波束并将处理后的信号发射到接收端，接收端接收到信号后返回步骤2)，若信号发送完毕，则通信完成；教学模块，与中央控制模块连接，用于提供口语测试教学、笔试测试教学、听力测试教学和情景对话测试教学；所述教学模块首先通过集成的阅读器周期性地发送探索载波信号，计算每个探索周期的返回信号强度RSS及环境信号强度RSSe；其次用RSSe对RSS进行修正，得到探索周期学生输入模块集成的应答器返回的有效信号强度RSSr，计算多个探索周期的有效信号强度的均值RSSa作为所述应答器的返回信号强度；最后根据阅读器稳定后得到的RSSa，通过查表或计算得到应答器与阅读器之间的距离，实现学生输入模块的应答器的准确定位后；对该学生进行口语测试教学、笔试测试教学、听力测试教学和情景对话测试教学；应答器探索信号是阅读器周期性地发射的一小段一小段的载波信号，每个小段的载波周期数为N，每个小段之间的间隔为T，T和N均由实验确定：N的取值确保应答器天线感应到足够能量；T的取值要确保应答器前一个探索周期的返回信号不会干扰本周期信号强度信号的计算，即应答器上一周期接收的能量已经完全衰减；中央控制模块，与数据转换模块、无线通信模块、教学模块连接，用于对数据转换模块采集的数据进行分析，同时调度各个模块进行正常工作；所述中央控制模块在数据进行分析时，选取若干个干扰信号的特征参数CP，包括无线信号的频率F、时间T、对于观测点空域角度Θ、极化方向Γ、以及编码方式C，并将参数作为坐标轴建立多维坐标系，对于坐标系的各个坐标轴，分别根据各个干扰特征参数的分辨率确定对应坐标轴的单位量，基于坐标系建立多维特征参数的空间模型,定义为干扰空间：HS_I＝SPACE(CP₁,CP₂…CP_N)，在此干扰空间中的任意一个矢量由坐标进行表示：其中CP_i为矢量在干扰空间中某一维度的坐标，是对于特征参量CP_i的具体取值，对于单模的干扰信号，在干扰空间中表示为一个单一矢量：对于多模的干扰信号，即干扰信号的一个或者数个特征参数表现为具有多值特性，在干扰空间中使用干扰特征矢量的集合表示：