Force modeling for needle insertion into soft tissue based on mechanical properties and geometric parameters

The force model during needle insertion into soft tissue is important for accurate percutaneous intervention.In this paper,a force model for needle insertion into a tissue-equivalent material is presented and a series of experiments are conducted to acquire data from needle soft-tissue interaction process.In order to build a more accurate insertion force model,the interaction force between a surgical needle and soft tissue is divided into three parts：stiffness force,friction force,and cutting force.The stiffness force is modeled on the basis of contact mechanics model.The friction force model is presented using a modified Winkler＇s foundation model.The cutting force is viewed as a constant depending on a given tissue.The proposed models in the paper are established on the basis of the mechanical properties and geometric parameters of the needle and soft tissue.The experimental results illustrate that the force models are capable of predicting the needle-tissue interaction force.The force models of needle insertion can provide real-time haptic feedback for robot-assisted procedures,thereby improving the accuracy and safety of surgery.     

紧藕合导航系统中的GDOP估算方法

提出一种针对低成本GPS/SINS（global positioning system/strap-down inertial navigation system）紧耦合导航系统的快速选星方法,充分利用SINS的输出估算几何精度因子（GDOP）,避免大量迭代带来的时间消耗,在卫星失锁后或星座分布发生变化时实现快速选星;并在该方法的基础上设计并实现紧耦合导航系统中量测噪声方差阵的在线修正,提高了组合导航系统滤波估计的精度. 试验结果表明,本文方法弥补了传统GPS/SINS紧耦合导航系统中选星时间消耗代价过大、收敛精度较低的问题,并可相应降低设备成本.      

几种各向同性屈服准则的比较分析

为对新屈服准则进行深入研究,本文比较并分析了H.Tresca和Von.Mises屈服准则,M-C和D-P屈服准则,双剪和三剪屈服准则的发展及应用,重点介绍了以上不同类型屈服准则的基础理论,并对比了其几何意义、适用性以及实验验证结果;最后指出,对于今后屈服准则的研究可考虑从完善传统屈服准则屈服面不封闭以及重视相应的实验验证两方面来深入进行.     

稳定的复数域上状态反馈系统的几何结构

从信息几何的角度使用新的方法研究稳定的复数域上的状态反馈增益系统. 首先, 给出所有稳定的状态反馈增益集合的参数化. 进而,可知稳定的状态反馈增益集合微分同胚于满足一定代数条件的正定Hermite矩阵和反Hermite矩阵的笛卡尔积;其次, 探讨稳定矩阵中稳定的状态反馈增益系统的几何结构;然后,给出状态反馈增益的一个浸入;最后, 举例说明结果.      

全局雪崩准则的矩阵表示及其性质

从研究全局雪崩准则的表达方式出发,提出了全局雪崩准则的矩阵表示方法,并证明了布尔函数f(x)与f(x+α)全局雪崩的绝对值指标和平方和指标相同。依据矩阵表示方法得到了全局雪崩准则与布尔函数Walsh谱值的关系,并给出了一个布尔函数同一个仿射函数的互相关全局雪崩准则绝对指标的上、下限。最后,分析了修改序列中的一位对布尔函数全局雪崩准则指标的影响,结合爬山算法设计了一种修改M-M型Bent函数的优化算法,得到的布尔序列在非线性度和全局雪崩准则指标上优于已有的构造。     

广义几何规划的一个改进的Newton算法

广义几何规划的目标函数的Hession矩阵有着特殊结构,利用这一特殊性,对广义几何规划提出了一个改进的Newton算法,证明了其收敛性,并且给出了相应的数值例子。     

敦煌莫高窟蒸散量的估算与非线性分析

通过应用野外称重法测定的折算系数对莫高窟林地的蒸散量进行估算与分析。结果表明,莫高窟林地的年蒸散量为6091mm,符合耗散结构的非线性原理,是较高水平蒸散耗散结构存在的表现。莫高窟林地75%的水分是通过植物根系将深层土壤水分转运出地面后以蒸腾的形式耗散掉的。蒸散量作为各参与因子时空异质性的综合反映,随着土壤水分状况、气候环境、植被种类和植物体量的变化呈现广泛非线性表现。而非线性系统不满足线性叠加原理。因此,本文通过使用折算系数,避免了用蒸发量和蒸腾量的简单的相互叠加,充分考虑了土壤蒸发、植被蒸腾和气候环境之间的相互影响。研究发现,莫高窟林地蒸散量是极干旱气候条件下高水分耗散结构的典型代表。     

OPTW的两阶段网络优化算法

以组合最优化问题中的定向问题为原型,结合它的新一类变形问题包括网络磁盘故障修复问题、制药销售员问题和垃圾回收车路线问题等进行分析,建立网络上有时间窗口限制的定向问题的数学模型,利用两阶段算法原理的思想,设计一种网络上满足时间窗口限制的定向问题求解算法,进行实例验证.结果表明该算法易于实现、且收益增幅明显等优点,为一类网络上有时间窗口限制的最优化问题提供新的求解算法.     

Image separation using wavelet-complex shearlet dictionary

This paper presents a new method for image separation through employing a combined dictionary consisting of wavelets and complex shearlets. Because the combined dictionary sparsely represents points and curvilinear singularities respectively, the image can be decomposed into pointlike and curvelike parts as accurate as possible. The proposed method based on the geo- metric separation theory introduced by Donoho in 2005 shows that accurate geometric separation of the morphologically distinct fea- tures of points and curves can be achieved by l1 minimization. The experimental results show that the proposed method can not only be effective but also greatly reduce the computing time.     

铝胺钻井液在青东古1井的应用

通过优选抑制剂和封堵剂，确定了铝胺钻井液体系配方，配合相应的现场维护处理工艺，解决了沙河街组地质构造复杂，断层、地应力及层理性泥岩易导致井壁失稳等问题，保证了沙河街组的井壁稳定，使该井提前完钻，提高了钻井时效．该井的钻探成功为深化研究青东区块成藏条件提供了基础资料，有助于该区块进一步的勘探开发．