地震波旅行时非线性/线性联合插值法

地震波旅行时计算是射线追踪方法的核心问题,其精度直接影响着路径的精度和正演模拟的准确程度.为了提高地震波旅行时的计算精度,基于Asakawa的旅行时线性插值法(LTI)提出了一种改进的射线追踪法--非线性/线性联合插值法,即在震源的近场采用非线性插值计算旅行时,在远场仍用LTI算法.非线性/线性联合插值法提高了近场旅行时的计算精度,进而提高了全场(尤其是远场)旅行时的计算精度.数值模拟和模型试算的结果表明,本文提出的非线性/线性联合插值法较传统的LTI算法更为精确.     

地震波初至旅行时计算策略

以波前扩展法为基础,提出了适合强速度纵横向变化的有限差分法地震波初至旅行时外推策略,即在计算时采用二阶精度的有限差分法对程函方程进行了近似计算.在没有出现对负数开平方的情况下只计算三个可能的体波,当出现已知条件不满足或算法不稳定(如对负数开平方)的情况时就计算可能的3个首波和两个散射波,两种情况下都取其最小值作为地震初至旅行时.采用二分法的旅行时查找方法,完成了初至旅行时算法的改进.复杂模型试算结果表明,该方法提高了初至旅行时计算的精度和稳定性.     

一种高精度的近场与远场混合源定位算法

提出了一种高精度的近场和远场混合信号源定位算法．此算法利用混合源阵列流形的对称性特点,从阵列流形里分离出到达角（directionofarrival,DOA）信息,并实现对所有近场与远场信号源DOA的估计．基于得到的DOA估计值,根据近场与远场源距离参数位于不同区间的特点实现对近场及远场源的分类,以及对近场源距离参数的估计．此算法由于充分利用了数据协方差矩阵的信息,并且基于多项式根值方法形成了一个统一的DOA估计器,所以获得了一个高精度的DOA估计性能,且进一步提高了近场源range参数的估计精度．此外,此算法不需要构造高阶累积量,不需要进行二维搜索,不需要进行参数配对;所有的实现过程仅需一维搜索,计算量小,实现简便．数值及与现有算法的对比实验验证了所提出算法的有效性及优越性．     

天线平面近场测量算法研究

文章研究了天线平面近场测量计算算法。利用单元辐射场叠加的思想,使用电场探头在待测天线近场采集电场矢量,通过与天线口径面上的磁流辐射建立关系,从而根据等效磁流来计算出天线远场方向图。使用矩量法(method of moments,MOM)把积分等式转换为矩阵等式,大大加快了计算速度,减少了计算时间;使用共轭梯度算法(conjugate gradient algorithm,CGA)求解了矩阵方程。根据该算法计算得到的远场方向图与直接仿真得到的远场方向图吻合度极高,验证了算法的正确性和工程实用性。     

导体目标雷达散射截面的ACA-SVD快速算法研究

采用传统矩量法(MOM)求解电大尺寸物体时计算机资源消耗大,运算速度慢。为降低求解该类问题对于计算机硬件的需求,提高运行速度,应用自适应交叉近似(ACA)算法对阻抗矩阵的远场组元素进行低秩压缩,然后通过奇异值分解对得到的缩减矩阵进一步压缩以实现减少矩阵存储并加速矩阵向量乘运算。对于近场组元素,采用精确矩量法结合近场预处理技术,实现对雷达散射截面的快速计算。该算法在计算理想导体的双站RCS时结果与Mie级数结果吻合良好;算例证明:在计算精度相同的前提下,相比于传统矩量法,ACA和ACA-SVD算法的引入,分别可以减少59.25%和78.10%的存储空间,从而可以加速矩阵向量乘的计算。     

基于模式求解旅行商问题的蚁群算法

群体智能已经被广泛应用于分布式控制、调度、优化等领域.其中蚁群算法已经成为该领域的一个研究热点.在蚁群算法的基础上针对旅行商问题(TSP),首先提出了小窗口蚁群算法,提高初始解的质量,然后与基于模式的蚁群算法相结合,通过提取模式,改变计算粒度,缩短计算时间,提高计算精度.实验结果表明该算法有较好的效果.     

基于时域多分辨分析方法的散射场计算

时域多分辨分析方法(MRTD)是近年来提出的一种新型电磁场算法,以往的工作将MRTD用于计算近场及腔体。本文将MRTD用于计算目标的散射问题,用完全匹配层(PML)作为边界条件,通过推导MRTD二维的近—远场公式,得到散射场的远场值,这样就可以计算目标雷达散射截面。并以无限长导体方柱为例,计算了其双站雷达散射截面,并与FDTD算法结果进行比较,可以看出MRTD可以大大的节约计算资源,而其计算准确度与文献FDTD结果吻合的很好。     

基于消卷积的三维成像雷达散射截面测量技术

基于三维成像雷达散射截面积(RCS, Radar cross section)测量技术是近年新兴的一种灵活、高效的RCS测量技术。该技术基于三维线阵合成孔径雷达(SAR, Synthetic aperture radar)测量系统对目标进行近场三维高分辨成像,通过近远场变换算法,得到目标的远场RCS,具备近场、外场测量能力。基于成像的RCS测量,其成像精度就直接影响着RCS的测量精度,因此,为了得到高质量的RCS结果,就需要得到高分辨的图像。本文采用压缩感知三维成像算法对目标进行成像,有效提高了RCS的反演精度,并分析了改进CLEAN算法的抑制旁瓣原理,得出两种方法都是基于消卷积原理对旁瓣进行抑制。用MATLAB和FEKO测量仿真,结果表明压缩感知算法提取散射中心效果更好,且提高了RCS的反演精度。     

基于边界线性走时插值的射线追踪算法

在传统的基于线性走时插值(LTI)的射线追踪算法中,由于线性假设,射线经过多个网格单元会导致误差累积.将其应用于工业探伤的超声计算机断层成像时,待检测材料往往是背景区域和少量缺陷区域组成的集合.为减小累积误差,文中提出了一种新的基于边界LTI的射线追踪算法.该算法通过在不同区域的边界上插入节点来确定射线的折射角度,以减小累积误差,同时借鉴多方向循环扫描的思想来解决逆射问题.模拟实验结果表明,文中算法的走时计算及射线路径追踪精度、运行时间均优于传统LTI算法和交叉扫描LTI算法.     

相控阵三维摄像声纳系统的稀疏阵列优化设计

为使相控阵三维摄像声纳系统中的稀疏阵列在整个探测范围内都具有稳定的波束图性能,文中提出了一种兼顾远场与近场的稀疏阵列优化方法.首先通过对近场波束图的分析,构建了一种适合实际工程应用的近场稀疏阵列优化的能量函数,并对该能量函数加以简化,以减少优化过程的计算量,然后利用寻优算法对简化后的能量函数进行最小化寻优运算,从而得到满足近场需要的稀疏布阵结果.为进一步获得适用于远场的稀疏率更高的阵列,对近场稀疏阵列设计的结果进行了二次优化.利用该稀疏优化方法对一个100×100的二维矩形换能器阵列进行优化,并与现有文献方法进行了对比,结果表明文中方法获得的稀疏阵列在远场和近场条件下的各个探测距离都能提供期望的波束图性能,同时保持了与其他方法相近的稀疏率.     

信号控制道路行程时间可靠度计算与实证

首先提出了一天不同时刻下的动态行程时间可靠度计算方法.然后以实际连续若干天的历史行程时间数据为基础,实证分析了信号控制干道行程时间分布、行程时间可靠度在一天中的分布变化情况.实证结果表明行程时间分布存在偏峰和时滞现象,否定了当前行程时间可靠度研究普遍认为的行程时间服从正态分布假设.最后分析了行程时间分布中的可靠系数、峰度统计参量与行程时间可靠度的变化关系.     

基于智慧出行用户画像的出行期望预留时长分析

可靠的交通出行信息服务是优质出行体验的基本保障,为了探究不同属性出行者、不同出行活动需求条件下的合理预留时长,通过SP调查实验获取出行者在各类典型出行活动场景下的期望预留时长,采用卡方检验与非参数秩和检验验证出行者的个人属性与出行活动类型对期望预留时长的差异性影响。研究发现：(1)受出行活动的价值或惩罚影响,不同类型出行活动的提前到达需求程度以及与之对应的期望预留时长存在显著差异,出行活动价值或惩罚越高,出行者期望预留时长越长;(2)相同类型出行活动需求下,出行者的个人属性亦会显著影响期望预留时长,不同类型出行活动需求下,影响出行者期望预留时长需求的属性类别存在差异,同一类型出行活动需求下,出行者属性的不同分类水平影响出行者期望预留时长需求,其差异程度可高达32分钟(103%)。研究结论对于开展精准出行用户的信息服务具有重要意义。     

考虑光行时校正的高精度全球导航卫星系统测速算法

全球导航卫星系统（GNSS）测速算法认为多普勒测量值为接收机与GNSS卫星的相对运动速度在视线方向上的投影，未考虑光行时的影响，存在一个微小的系统性偏差，测速精度不高，限制了其在精密测速领域中的应用。在传统的GNSS测速算法基础上，给出了一至三阶的积分多普勒插值算法，用瞬时多普勒替代了平均多普勒，对于低轨道地球卫星（LEO）用户，使用二阶插值积分多普勒的测速精度较使用平均多普勒的测速精度提升了三个数量级；另一方面考虑了光行时的影响，修正了因收发时刻不一致引入的多普勒偏差，并分别给出了地球惯性坐标系（ECI）和地球固连坐标系（ECEF）下的修正算法，实验结果表明，光行时修正算法降低了系统性偏差，三维速度误差的均方根（RMS）降低至3.3 mm·s^-1，能够满足高精度测速的应用需求。     

一种动态交通分配的快速算法及应用

为了使得动态交通分配技术能够在大规模网络中实现,本文介绍了基于最优控制理论建立的动态用户分配模型,并针对其适用于实际的路径寻优带来的问题,提出了一种实用、快速的算法。该算法采用时间离散技术,结合静态用户分配算法,实现动态效果。减少了数据处理量,从而大大提高了运算速度。在实际应用中取得了明显的效果。     

基于二次插值法的交通需求组合模型算法

交通需求组合模型(CTI)M)基于随机效用理论组合了出行-分布-方式-路径选择,突破了传统四步骤模型的局限,并可以描述为一个非线性规划问题.对求解CTDM的部分线性化算法进行分析,提出了在进行步长优化时使用二次插值法得到模拟最优步长的方法.使用经典路网Sioux Falls,将所提出的算法与连续平均法和精确线性搜索算法比较,验证了二次插值法的计算精度高,收敛速度快.     

微观模拟模型中车辆旅行时间确定方法的研究

对微观条件下车辆在城市交通网络中的行为特征进行了分析,在考虑影响车辆个体行为的各种因素之后,给出了车辆在非拥挤路段的行驶时间、在拥挤路段的排队时间和通过交叉口行驶时间的计算方法,并给出了动态条件下车辆行驶路径的确定方法,为城市交通网络中微观模拟模型的建立奠定了基础．     

一种用于时差法超声波流量计的高精度测时方法的实现

针对时差法超声波流量计高测时精度的要求,在分析传统测时方法误差的基础上,提出一种新的测时方法.这种新方法利用传统锁相环路测时原理,结合边沿检测技术,保证了超声波信号传播时间测量值为整数个计时脉冲;同时利用逻辑编程实现对超声波信号多次、循环传播的时间测量,减小了边沿检测误差和系统误差.实验表明,应用该方法提高了测时分辨率,使测时精度达到纳秒及亚纳秒量级,满足了超声波流量计对中小管径测量的精度要求.本设计的核心功能已经在Xilinx XC2S100e FPGA芯片上得到了实现.     

北京轨道交通单位距离行程时间可靠性评价

本文以北京轨道交通AFC数据为基础,提出了新的单位距离行程时间可靠性评价指标和方法, 并使用该指标和方法对北京市轨道交通行程时间可靠性进行了实例评价。总体上看，乘客出行时间虽然会受到早晚高峰的影响，但影响不是很大，北京轨道交通网络整体的行程时间可靠性较好。     

用中国资料进一步约束地球最内核的各向异性

基于中国地震台网记录的发生于南美的4个地震事件数据,利用穿过内核并在内外核边界反射的PKIIKP波与直接穿过内核的PKIKP波的到时差,研究地球最内核的速度结构.通过比较PKIIKP-PKIKP波的观测到时差与理论到时差,进一步确认地球最内核的慢轴并不是沿着赤道平面,而是与赤道平面呈一定夹角,为地球内核物理性质和结构研究提供了新的证据.     

基于卡尔曼滤波的高速道路行程时间动态预测

首先介绍了卡尔曼滤波的算法，并定性说明了其优点－动态性、实时性。然后使用卡尔曼滤波法和传统的预测方法分别对同一观测数据进行了观测和对比，从而定量证明了卡尔曼滤波的高精度性，研究成果对于开发交通信息诱导系统和动态交通分配均具有较大的意义。