基于时域模型的一种新的波浪能计算方法

针对波浪能站点的输入能量计算,提出了一种基于时域模型的方法.采用SWASH模型得到波浪能站点的时序列波浪条件,通过计算时序列波列中每一个波的能量,叠加得到该波列的总波浪能.选取成山头海上试验场2个近岸点和1个深水点作为计算站点,分别采用频域方法和时域方法对各点的输入波浪能量进行计算.结果表明,在深水和近岸站点,频域方法都得到了偏大的输入波能值,而时域方法计算得到的短期输入能量被认为更接近真实值,同时该方法也提供了一种检测波浪能发电装置实时发电效率的思路.     

基于椭圆基元光子晶体的宽角度自准直传输研究

针对二维光子晶体在自准直传输现象,推导了非正交坐标系下的时域有限差分(FDTD)模型,有效地计算了二维椭圆基元光子晶体带隙结构.结合等频图分析,从理论上研究了二维椭圆基元光子晶体结构中TM模式的自准直现象,优化设计出宽角度自准直效应模型,并通过高斯波束验证了其无衍射自导传输模式.     

基于石墨烯超材料的类电磁诱导透明研究

建立一个基于石墨烯的太赫兹超材料的周期单元结构,利用时域有限差分法进行仿真计算,深入解析石墨烯超材料与太赫兹电磁波相互作用出现的电磁诱导透明现象。分析了TM模式下该结构的电磁诱导透明发生的机理,通过改变结构材料、入射角度、石墨烯条的尺寸,分析反射峰的频点和透明窗口变化。计算结果表明:该结构在5.59 THz处由于共振耦合产生干涉相消,形成一个透明窗口;当石墨烯条的宽度增加时,共振频点发生蓝移,共振强度也明显增强,但透明窗口宽度并没有明显的变化;增加电磁波的入射角度,共振耦合强度减弱,但耦合频点基本无变化,说明该结构产生的电磁诱导透明效应对电磁波入射角不敏感。该研究结果在太赫兹反射器、非线性器件等方面有着潜在的应用价值,给太赫兹超材料器件的设计提供了新的思路。     

基于时域有限差分方法的地铁车站地闪回击电磁场模拟

研究地铁车站中地闪回击电磁场的传播特征有助于其防雷工作更有效地进行。基于闪电探测资料选取了某地铁站附近典型正（104 kA）、负（?14.9 kA）地闪回击,使用二维时域有限差分法在地面无建筑物与真实建筑环境模型中研究了两次回击距车站260 m、200 m、100 m时,站厅层、站台层及左右进站隧道四个区域中央的水平电场、垂直电场、磁场。结果表明：地面无建筑物时最大水平电场、垂直电场峰值始终出现在站厅层中央,真实建筑环境下站厅层中央水平电场峰值仍最大,而左、右进站隧道中央的垂直电场峰值超过站厅层中央,两个模型下的最大磁场峰值均出现在站厅层或左进站隧道中央;对两次回击而言,相较地面无建筑物时模拟结果,真实建筑环境下其距车站260 m、200 m时站内各场分量峰值均衰减,但两次回击距车站100 m时左进站隧道中央垂直电场峰值均增加超过8%。本结果对地铁车站雷击电磁脉冲防护有一定的指导意义。     

基于EOF和HHT的多站点降雨场随机模拟方法研究

提出一种新的基于希尔伯特谱分析的降水发生器EHS.该模型首先对原始降雨场进行高斯隐变量转换,转换后的标准化降雨场随后进行经验正交函数分析(EOFA),提取出主要空间模态和对应的主成分时间序列.对主成分序列进行经验模态分解(EMD)和希尔伯特谱分析(HAS)可以得到不同特征周期的本征模态函数(IMF)及其对应的瞬时振幅和瞬时频率,利用随机相位法仿真各项IMF分量,对模拟得到的IMF分量进行EMD重构、EOF重构和高斯隐变量反操作,即可得到多站点降雨模拟场.本文以月降雨量均值、月降雨量标准差,空间相关系数、空间连接度、自相关系数为指标,利用湘江流域实测的降水数据,通过与现有多站点降水发生器MulGETS的比较,评估多站点降水发生器EHS的性能和优缺点.研究结果表明,多站点降雨发生器EHS能很好地模拟湘江流域的降雨,重现历史降雨场的统计特征.该工具可为水文水环境模型、生态模型等提供数据支撑.     

时域多分辨分析(MRTD)中的吸收边界条件

介绍了时域多分辨分析方法的原理及步骤.分析了应用于MRTD的各种吸收边界条件,对各吸收边界条件条件进行了比较和分析,并作出了总结。     

利用FDTD计算三维光子晶体缺陷中电磁波的传输特点

采用时域有限差分方法,将麦氏方程转变为差分方程,并以三维光子晶体的点缺陷和面缺陷为例,分析了电磁波在缺陷中的传输特点。结果表明,缺陷球粒的大小,缺陷层的厚度,相对介电常数的大小均对电磁波的传输产生影响。     

基于时空融合的交通场景中运动行人检测算法

将视频监控技术应用于交通信息获取与处理,解决行人安全问题,已成为智能交通系统中的一项关键技术。为精准地提取交通场景语义信息,提出了融合时域和空域信息的行人检测算法。通过相邻多帧时域变化和Canny边缘检测算法得到初始检测掩模图像,解决差值局部化和噪声问题;提取空域信息时,引入二次重构和内外标记技术对梯度图像进行修正和分水岭变换,得到空域掩模图像,有效地提高空域分割精度,消除过分割现象;最后将两者结果进行融合和形态学修正,提取出交通场景图像中的运动行人。以北京南站为例进行实验分析,结果表明,该方法能快速准确地检测到较完整的目标信息,在动态场景的行人检测取得了较好的效果。     

R-FDTD与亚网格相结合技术及其应用

提出了降维时域有限差分方法(R-FDTD)和亚网格相结合的技术,并应用于微带馈电缝隙天线的分析.首先对微带馈电矩形缝隙天线阻抗特性和辐射特性进行了分析,所得数值结果与有关文献结果一致.与常规的FDTD方法相比,明显地减少了内存需求和计算时间.对工字形和燕尾形缝隙的微带馈电缝隙天线的输入阻抗和方向性图进行了分析计算,得到了工字型和燕尾型缝隙天线结构可以增宽频带、降低谐振频率等对工程设计有参考价值的结论.数值结果表明,采用这种技术可以有效地处理包含细小结构的复杂对象的电磁问题.     

基于变预测时域的电动汽车轨迹跟踪控制

针对在不同车速下由于车辆动力学参数改变导致轨迹跟踪的误差变大的问题,研究电动汽车自适应性轨迹跟踪控制器设计.首先,基于模型预测控制(model predictive control,MPC)设计轨迹跟踪控制器,对比分析不同车速下不同预测时域对轨迹跟踪的影响;其次,通过仿真结果,发现不同车速下采用恒定预测时域,轨迹跟踪在不同速度下自适应性变差,易产生较大的跟踪误差;最后,设计了基于车速变化的变预测时域轨迹跟踪控制器.CarSim/MATLAB/Simulink联合仿真结果表明,改进后的轨迹跟踪控制器在不同车速下轨迹跟踪具有良好的控制精度和稳定性.