简介：对于信标灯的个数为3时，测试了一分多钟的点亮顺序，共计67的结果，分析了信标灯被点亮的概率分布以及随机特性。显示了利用节能信标灯本身的（K2）随机方式所产生的点亮顺序可以在超过1分钟，60多次的过程中呈现比较明显的随机特性。

关键词： 智能车竞赛，信标灯，随机测试

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信标灯随机性

文章目录

问题背景

测试信标
灯随机性

测试方法

结果分析

随机性分析

测试结论

§01 信标灯随机性

一、问题背景

根据 第十六届全国大学生智能车竞赛线上比赛 的办法，对于信标组比赛 采用在固定时间内（三分钟）比赛车模熄灭灯的个数 的方法。 信标灯 的点亮顺序是由信标灯控制器在独自工作状态下，来实现信标灯的点亮。

对于信标灯的使用，可以参见B站上的视频 全国大学生智能汽车竞赛裁判培训-硬件系统的使用 。在视频培训中的4.1-信标基本原理的介绍给出了信标灯的操作方法。信标灯控制盒上有K1，K2两个按键。

按动K1，则信标灯处于顺序点亮模式，也就是信标灯按照：1→2→3→1→2→⋯1 \to 2 \to 3 \to 1 \to 2 \to \cdots1→2→3→1→2→⋯

的方式顺序点亮。这里假设系统只有三个信标灯。

按动K2，则信标灯是按照随机模式点亮。比赛过程中使用随即点亮模式。

▲ 图1.0 使用信标灯上的K1,K2键控制信标灯的点亮模式

那么问题来了，信标控制等的随即点亮模式是否具有很好的随机性呢？

二、测试信标灯随机性

由信标灯提供商对于信标灯自身的测试模式的随机性进行测试，可以看到在不同的信标灯下信标灯点亮的随机性表现的不太一样。特别是在信标灯的个数为4的时候，往往会出现比较长的在两个灯之间跳动的情况。对于信标灯个数为其它数值时，则会出现比较好的随机特性。

1、测试方法

下面，他们测试了信标灯点亮过程。

▲ 图1.1 三个信标灯随即点亮

测试条件：

信标灯个数：3个信标灯
测试时常：1分15秒
点灯次数：67

下面是 67 次信标灯点亮顺序：

1313123123231231231231232321313123132312312123121231212123232323123

2、结果分析

三个灯点亮的次数：

【表1-1 三个信标灯点亮的次数】

点亮灯	一号灯	二号灯	三号灯
点亮次数	21	23	23

可以看到三个灯被点亮的概率大体相同，输出序列的熵值达到最大。

3、随机性分析

在 A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications 中给出 NIST SP-800-22 文档，用于测试序列的随机性。下面只是对序列的自相关进行测试，检测一下它的随机性。

将上面序列生成对于的数字序列，然后将每个数字减去2，这样就形成了，-1， 0， 1的数字序列。将该序列再除以2.0，形成了±0.5之间的序列。

[-0.5  0.5 -0.5  0.5 -0.5  0.   0.5 -0.5  0.   0.5  0.   0.5 -0.5  0.0.5 -0.5  0.   0.5 -0.5  0.   0.5 -0.5  0.   0.5  0.   0.5  0.  -0.50.5 -0.5  0.5 -0.5  0.   0.5 -0.5  0.5  0.   0.5 -0.5  0.   0.5 -0.50.  -0.5  0.   0.5 -0.5  0.  -0.5  0.   0.5 -0.5  0.  -0.5  0.  -0.50.   0.5  0.   0.5  0.   0.5  0.   0.5 -0.5  0.   0.5]

绘制出这个序列的自相关，如下图所示：

▲ 图1.3 序列的自相关

从自相关的特性，可以看到该序列还是具有很强的随机特性。

from headm import *strid = 2str = tspgetdopstring(strid)printf(str)
printf(len(str))light = [(int(s)-2)/2.0 for s in str]data = array(light)
printf(data)plt.title('Autocorrelation Test')
plt.xlabel('Lags')
plt.acorr(data, maxlags=25)
plt.show()

§02 测试结论

对于信标灯的个数为3时，测试了一分多钟的点亮顺序，共计67的结果，分析了信标灯被点亮的概率分布以及随机特性。显示了利用节能信标灯本身的（K2）随机方式所产生的点亮顺序可以在超过1分钟，60多次的过程中呈现比较明显的随机特性。

为了在比赛过程中能够确保充电的限制功率，线上比赛过程要求需要使用具有输出电压与电流限制的稳压电路。下面给出两个价格比较低廉的数显直流稳压电源。

信标决赛30V5A可调直流稳压电源学生实验室生产线维修过流保护

▲ 图2.1 数显直流电压源

30V5A10A可调直流稳压电源15V20A30A60V直流稳压电镀充电手机维修

▲ 图2.2 数字显示直流电源

5A数控降压电源模块DCDC 可调恒压恒流液晶LCD多显示按键设定电压-淘宝网

▲ 图2.2.1 5A数控降压模块

下面这一类只有电压显示，没有电流显示的电源不符合要求。

▲ 图2.3 只有电压显示没有电流显示

■ 相关文献链接:

第十六届全国大学生智能车竞赛线上比赛
第十六届智能车竞赛总决赛线上比赛赛道设计
第十六届无线节能信标灯规格说明
全国大学生智能汽车竞赛裁判培训-硬件系统的使用
A Statistical Test Suite for Random and Pseudorandom Number Generators for Cryptographic Applications
NIST SP-800-22
信标决赛30V5A可调直流稳压电源学生实验室生产线维修过流保护
30V5A10A可调直流稳压电源15V20A30A60V直流稳压电镀充电手机维修

● 相关图表链接:

图1.0 使用信标灯上的K1,K2键控制信标灯的点亮模式
图1.1 三个信标灯随即点亮
表1-1 三个信标灯点亮的次数
图1.3 序列的自相关
图2.1 数显直流电压源
图2.2 数字显示直流电源
图2.3 只有电压显示没有电流显示

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无线信标使用说明 §00 注意事项 ● 使用无线节能信标灯时注意: 请远离个人带有磁性或者线圈的物品,如公交卡,银行卡.NFC 等有感应的物品,以免造成损坏: 请远离金属物品,避免影响磁场导致充电效率 ...
节能无线信标灯的几点补充测实验
简介: 本文对于在全国大学生智能车竞赛中的无线节能车的相关功能进行了测试.验证它可能满足比赛的要求. 关键词: 智能车竞赛,无线充电,节能车 ▌01 无线节能信标 1.调试背景在十六届的全国 ...
节能信标灯设计第一版本：预备实验
▌01 节能信标组 1.设计背景在第十六届全国大学生智能车竞赛中竞速比赛类中包括"节能信标组",它是在以往的光电信标和声音信标的基础上,由参赛同学建议的节能 ...
Oracle 生成一张测试表并插入随机的个人基本信息数据
Oracle 生成一张测试表并插入随机的个人基本信息数据表名(HIBOX_User_Bigdata) 字段信息姓名性别民族员工籍贯员工工号(8位) 员工政治面貌 0=群众,1=少先队员,2 ...
信标灯、三轮车、电容充电
信标灯第十三届信标比赛所使用的信标灯可以同时发送红光.红外光和超声波.由于在室内比赛,超声波会受室内墙壁.比赛场地围挡的影响,发生反射,使得使用超声波完成信标定位比较困难.在比赛中采用超声完成定位的队 ...
《移动App测试的22条军规》—App测试综合案例分析23.7节测试微信App对于操作系统特性的支持程度...
本节书摘来自异步社区<移动App测试的22条军规>一书中的App测试综合案例分析,第23.7节测试微信App对于操作系统特性的支持程度,作者黄勇,更多章节内容可以访问云栖社区"异 ...
电源特性测试测试哪些方面？电源特性自动测试系统NSAT-8000介绍
假设电源适配器厂家对电源适配器进行了很合理的测试验证工作,那么电源适配器输出的电压应该是个稳定的电源输出.那么对于一些小型设备而言,电源测试就主要测试设备电源端的测试工作.下面纳米软件Namisoft ...
LQ 关于关于信标灯系统价格问题的回复
近期同学们反馈信标价格昂贵的问题, 通过我想LQ反馈. 他们给出了一些相应的解决方案. 01 信标系统关于学生提出的信标灯系统价格问题,我们非常理解,但由于电子材料价格大涨.信标灯系统配件较 ...

测试信标灯的随机特性