智能制造的“火眼金睛”:PDA高精度激光位移传感器

"中国制造2025"战略的提出,以及人工智能等新一代信息技术的发展,使中国制造业面临新一轮"换血"。从高密度人工作业向自动化车间转化的过程中,自动化测量被推到舞台前端。为了实现高端激光位移传感器的自主研发及国产化,提升位移测量的精度和稳定性,上海兰宝利用自适应算法及核心光机电组件,结合智能算法,打破行业壁垒,探索出领先传感技术。     

基于目标高斯分布的定位系统节点最优部署方法

针对三维空间定位系统中目标位置服从高斯先验分布假设条件下节点最优部署问题, 分析了纯方位目标定位算法中估计误差的费希尔信息矩阵, 推导出基于目标先验分布的克拉美罗界(Cramer-Rao bound, CRB)。为了解决目标位置在任意高斯分布时, 协方差矩阵为非对角阵的问题, 提出了基于三维坐标旋转的最大后验概率估计方法, 将协方差矩阵转化为对角阵以实现最小化CRB的迹, 从而得到定位系统中节点的最优部署。最后, 通过梯度下降算法对节点最优部署问题的理论推导进行仿真, 验证了该部署方法的有效性，同时仿真结果中不同节点部署方法的对比也表明了该方法可有效降低定位误差。     

联合卫星定位和测量机器人的超高层建造过程水平位移监测

在超高层建筑建造过程中,常用测量机器人监测中间楼层的监测点的变形。削弱建筑晃动影响对于监测结果的稳定性至关重要。为此,首先提出一种利用楼顶卫星接收机测量建筑晃动情况,通过内插得到中间楼层瞬时晃动影响的方法,并通过实验验证该方法的有效性。在此基础上,利用该方法对多期监测数据进行处理,结果表明该方法可获得更加稳定的监测结果。将处理结果与有限元分析的结果进行比较,结果表明使用该方法后监测结果与有限元分析的结果吻合度较高。     

基于离散最优传输的多层次自适应颜色传输

基于离散最优传输理论和小波分析方法提出一种自适应的多尺度颜色传输算法,首先将原图像和目标图像由RGB空间转到CIELab空间,然后分通道对2张图像进行自适应层数的小波分解,在每个层次上利用加权的离散最优传输进行传输,并通过设置传输比例参数使得用户可根据自身需求调整颜色传输的程度,最后将各层次、各通道的传输结果整合,实现2张图像之间的颜色传输.实验结果表明,该算法与已有经典算法相比,其颜色传输效果既平滑自然,又能较好地保持纹理细节.     

基于频率的Read Mapping种子选择算法

选择具有最低频率的最优种子是一个复杂的计算问题,往往需要很长时间.提出了一种read的基于频率的合并种子选择算法(FMSS),该算法能够高效地选择接近最优的种子集合,可用于改善现有映射工具的性能.实验对比了平均种子选择方法和当前最优的种子选择策略(OSS,optimal seed solver),结果显示FMSS算法能够用很少的时间代价给出接近OSS的最优种子集合,这表明FMSS算法可集成到现有映射工具中用于处理更大规模的read mapping问题.     

基于最优拟合函数的SPI指数的松嫩平原干旱特征分析

松嫩平原是我国重要的商品粮生产基地，利用松嫩平原21个气象站点1961—2015年逐月降水数据，选用基于最优拟合函数的标准化降水指数作为干旱指标，分别从干旱频率、干旱历时、干旱站次比等角度，分析松嫩平原干旱的时空变化特征. 从季节来看，松嫩平原冬季出现了显著的湿润趋势（P=0.002），春季次之(P=0.039)，两季的干旱频率分别为26%和29.7%，且均有重旱现象发生；夏季和秋季呈干旱化趋势，干旱频率均为22.2%，但没有重旱现象发生.从年尺度上看，松嫩平原54 a间发生持续时间为7个月及以上的干旱事件共7次，远高于其他连旱事件的次数，但总体表现为湿润化趋势. 从空间来看，在年、季尺度上干旱频率整体从西南向东北递增，冬季的高频干旱区主要分布于泰来、明水和扶余及其周边地区，呈零星分布；春季和夏季主要集中于松嫩平原东北部，其中春季的高频干旱区面积大于夏季的高频干旱区面积；秋季主要集中于松嫩平原西北部和中部，主要分布于富裕、齐齐哈尔和安达等地.尽管松嫩平原的干旱严重程度有所下降，但54 a间有39次出现了全域性干旱，并且干旱的影响区域呈扩大趋势.该结论能为松嫩平原的抗旱减灾及保障粮食安全提供一定的科学理论指导.      

MEMS惯性高度尺测量精度分析

研究了基于微电子机械系统(micro-electro-mechanical systems,MEMS)的惯性导航系统的短时相对高程测量精度,设计了“惯性高度尺”算法,进行了桌面测高和楼层测高两个验证性实验。分析了不同运动条件和运动时间下“惯性高度尺”的测高精度。基于零速修正技术提出了一种分段测量的方法。实验结果表明,桌面测高可实现毫米级精度(相对误差0.17%),楼层测高可实现多层厘米级和单层毫米级测量精度(相对误差分别为0.22%,0.06%)。测量误差与载体的姿态动态和运动时长成正相关。实验验证了MEMS惯导用于高度测量具有较高可行性,稳定的运动条件和较快的测量时间能够提高测量精度。     

基于改进边际优化的离散变量优化设计算法

针对传统离散变量优化方法存在的目标函数测算次数多、收敛性不佳等问题,借鉴边际优化理论和模式搜索算法,设计了一种基于改进边际优化的离散变量优化设计算法。借鉴边际效用优化原理,通过引入周围单位步长空间的概念,在初始点选择、边际增量设计、禁忌搜索策略等方面进行了改进,并设计了变异操作以跳出局部最优。实例分析表明,所提算法能够快速准确地收敛到局部最优解,实现以尽可能少的目标函数测算得到问题的满意解或最优解,适合于求解高维离散变量优化问题和仿真优化问题。     

基于负温度系数热敏电阻多通道高精度可穿戴式体温采集系统的设计

体温通常用于筛查传染病、监测治疗.为了确定皮肤表面温度.通过恒压式测温电路测电阻的方法,研究设计了可穿戴式多点体温监测系统,以STM32F103C8T6芯片为核心处理器,负温度系数热敏电阻(negative temperature coefficient,NTC)作为感温元器件,ADS1256芯片为温度信号调理器,蓝牙模块为无线传输单元,用LABVIEW设计上位机界面.热敏电阻及分压电阻构成的恒压式电桥电路进行8路温度数据的采集,24bits超高精度模数转换模块配置差分输入对模拟信号进行放大、滤波以及模数转换;转换后的数据在单片机中处理和运算;最终通过蓝牙将数据传至上位机.采用Stein-hart方程的四阶公式对热敏电阻作线性补偿.从软件和硬件上减少环境干扰和体温分布不均的影响.分析了温传感器的温度测量误差.实验结果表明,测量系统分辨率达0.01℃,测温准确度可达±0.02℃.此设计方案,具有较高的稳定性和精确性;并且该电路结构简单、体积小、低功耗,可用于需要精密测体温场合.     

城市中心路内停车与停车换乘的动态优化模型

城市中心区停车问题与交通拥堵问题密切相关,也与停车换乘(P+R)问题相关,交通流、路边停车和P+R需要统一模型研究。为此,建立考虑交通流的城市中心路内停车与P+R的动态优化模型。短期最优流率模型考虑到路内停车位会减少正常行驶车辆的道路空间,而且巡航停车会和其它车辆产生拥堵,为此,需要加快路内停车周转率,将路内停车资源与交通流协同管理。短期停车容量模型利用Stackelberg博弈：在政府追求社会总成本最小和私人运营商追求利润最大的基础上,出行者追求用户出行成本最小。研究表明,在需求固定的情况下,随着车辆停放时间的增加,路内停车费与P+R停车费都在不断下降,路内停车容量在不断减少,而P+R停车容量不断增加,说明如果选择短时停车或者临时停车,可以选择路内停车；而如果选择长时间停车,可以选择P+R停车。在需求远大于供给时,路内停车将演化为车道控制。