单摆甩起时间优化轨迹的计算方法

对只有一个摆杆的单摆的甩起过程进行了研究。在能量分析的基础上,给出了一次摆动的前后角度边界和一次摆动时间最短轨迹的解析分析。基于时间最短一次摆动给出了搜索时间优化甩起轨迹的数值计算方法,该方法需要搜索的变量数等于甩起摆动次数减一,计算量较小。文中给出了两次摆动和三次摆动甩起的时间优化轨迹的计算结果。     

GPS软件基带信号处理与定位实现

在GPS软件接收机架构下,基于计算机MATLAB软件平台,利用实际采集的GPS中频信号,在普通计算机上实现了一个硬件接收机的所有基带信号处理以及导航解算功能：详细介绍了FFT相关捕获方法,经典载波、伪码跟踪环设计;对于接收机中最重要的伪距计算环节,给出一种完全不需要本地时间,而仅利用采样数据,根据由捕获和跟踪得到的观测量,提取出各卫星帧头到达天线的时延差,从而计算伪距的方法,最终实现了定位解算。实验结果表明,利用真实GPS中频数据,可以在GPS软件接收机架构下,完成全部基带信号处理以及定位解算等完整过程,完全实现一个接收机功能,并适合精密单点定位、多模接收机等算法开发。     

虚拟手术中基于Tensor-Mass的变形仿真技术

详细论述并实现了虚拟手术中软组织变形仿真技术.虚拟软组织由四面体网格构成,生物力学模型使用Tensor-Mass模型.推导了一种半隐式数值积分算法用以求解软组织变形的动力学方程.该方法比传统的显式积分算法更稳定,并可将积分时间步长提高一个数量级.使用了基于拓扑距离的方法进一步减少数值积分算法的计算量.最后给出使用肝脏模型进行变形仿真的结果.     

一种采用移动投影条纹模式的三维数据获取方法

物体的三维数据获取是计算机视觉研究的一个重要领域。虽然采用三维测量仪器可以获得高精确度,但是由于获取数据成本相对较高,从而限制了其使用范围。提出一种采用移动投影条纹模式的三维数据获取方法,利用投影仪向物体投射黑色线形条纹,移动并扫描过整个物体,根据条纹在物体上的变形来估计物体的三维形状,最后采用三维过滤器去处噪音。该方法仅使用投影仪和数码相机等设备,实现简单快速,没有人工干预,精度比较高,适用范围广,对于物体表面材质没有限制,可扩展性强。     

投影寻踪方法在工程环境影响评价中的应用

简要介绍投影寻踪方法 ,并将其用于水电工程的环境影响评价 .应用表明 ,新的评价方法能利用一个综合反映多因素之间复杂关系的特征指标给出相应的评价结果 ,且根据计算结果还可以分析工程建设中严重影响环境质量的主要因素 ,为工程环境影响评价提供了一种计算过程简单、直观的新方法 .     

两平台电视图像目标定位及建航研究

从多平台多目标的纯方位交叉定位、计算机视觉理论和雷达的航迹建立方法中得到启发,提出了多平台电视图像目标交叉定位和航迹建立的方法,并给出了计算目标三维坐标的公式。事实上,该方法也适用于多平台多目标的纯方位交叉定位,因为它只是一个特例。     

微带阵列互耦的时域有限差分法(FDTD)仿真

在微带阵列天线中,贴片间的耦合是阵列性能下降的一个重要原因,对互耦进行正确的评估、计算,有助于深入了解阵列特性并指导设计工作.采用时域有限差分(FDTD)法计算微带贴片间的互耦系数,其中采用非均匀网格对天线进行网格剖分,并引入了电阻性电压源,在保证计算精度的前提下,大大节省了计算空间和计算机时间.利用N端口网络知识通过简单计算即可得到互耦系数,与传统方法相比降低了计算、编程难度,计算结果与矩量法及测量结果基本一致.     

定性仿真中摆动变量的研究

摆动变量是OSIM产生奇异行为分支的主要原因之一，辨识摆动变量并利用有效的方式消除变量的摆动是提高OSIM运算效率和预测准确度的一个关键技术，这个问题一直是定性仿真的一个难题。认真分析了Kuipers的相关理论后，发现其判定摆动变量的判据与变量的摆动没有直接的因果关系。因此一套摆动变量辨识和利用变量的高阶导数约束变量摆动的改进方法被提出，并以两级级联水箱和多级级水箱系统为例对该方法进行了说明。改进的方法有效地利用了系统常识和QDE中蕴含的定性信息，对系统常识与QDE的结合进行了有益的探索。     

舰船电场防护中补偿阳极电流数值仿真研究

概述了如何降低舰船腐蚀等因素在海水中形成的电场信号.推导得到了舰船补偿阳极在海水中产生的电场强度解析式,并给出了数值仿真.进一步利用进化规划算法计算得到了将原始电场降至最低所需的补偿阳极电流最优值,比较了补偿前后的电场大小分布以及实际补偿效果与数值仿真结果.仿真和实验结果表明,舰船电场防护使船体周围海水中的电场明显减少,并验证了基于进化规划算法的补偿阳极电流计算方法的正确性和有效性.     

均匀线阵条件下的MSNWF空时处理快速实现方法

针对利用MSNWF技术进行GPS的接收机联合空时抗干扰,可以得到较好的效果,但计算量仍然较大,不易硬件的实时实现的问题,通过分析信号协方差矩阵的Toeplitz特性,找到简化计算信号协方差矩阵的方法。并在信号协方差矩阵基础上,构造一个高维Toeplitz矩阵,利用FFT技术,提出一种加快信号协方差矩阵与矢量相乘的计算方法。把这两种快速计算方法应用于基于CG的MSNWF,大大降低了空时自适应处理的计算复杂度。给出新方法收敛性能试验仿真结果,证明该方法有效。     

#br# 舰船捷联惯导传递对准的改进自适应滤波算法

针对舰船捷联惯导传递对准性能受系统动态模型和噪声统计特性影响的问题,提出了一种基于改进自适应滤波的“速度+姿态”传递对准算法。针对噪声矩阵半正定性问题而导致的滤波发散,对自适应滤波噪声矩阵的迭代算式进行了改进,并基于协方差匹配技术给出了滤波发散的抑制策略。考虑到舰船航行中的载体变形影响动态模型的问题,在状态量中加入了安装误差角和挠曲变形角,并在算法中进行了补偿。仿真结果表明,改进算法可以在100 s之内有效地估计出姿态失准角和安装误差角,完成舰船捷联惯导的快速传递对准。     

兵力编成裁剪问题的定义与描述

由于指挥官控制战场作战资源实体，作战实体资源在任务上的聚集导致决策实体间需要复杂的交互协作。基于任务的兵力编成裁剪包括两方面的内容：一是裁剪指控决策结点，优化协作关系；二是裁剪指控结构，兵力优化编成。通过决策实体建模、协作关系定义以及兵力编成的描述，提出了基于任务的兵力编成裁剪问题的数学描述。     

树叶真实感实时绘制方法的研究与实现

现实世界中的物体或多或少会有半透明现象,树叶就具有很明显的半透明特性,并且树木的真实感很大程度上决定于树叶的逼真程度,因此对于树叶半透明效果绘制的研究是很有必要的。然而,树木上的叶片数量很大,对其进行具有叶片半透明效果的高度真实感绘制计算复杂度高,很难达到实时。实现了一种基于半透明纹理的叶片半透明效果的绘制方法,通过预计算,并结合基于GPU编程技术,大幅度提高了绘制速度,实现了对具有半透明叶片的树木的真实感实时绘制。此外,通过阴影的绘制进一步提高了真实感效果。

Abstract：

In the real world, objects are translucent more or less. For instance, the tree leaves have translucent properties. Moreover, the visual reality of trees largely depends on the leaves, so it’s significant to study the rendering of the leaves’ translucent effect. However, most trees have large number of leaves, which makes it extremely difficult to realize the real-time rendering of the tree with translucent leaves since its high time complexity. Semi-translucent effect of leaf was realized based on semi-translucent texture. In addition, using pre-computing combined with the programming technology of GPU, the rendering process was greatly speeded up. Finally, realistic real-time rendering of the trees with translucent leaves was realized. Moreover, shadows were rendered which further improved the visual effects.     

用于虚拟力觉再现的弹簧-质点力/变形模型研究

为提高虚拟力觉再现的精度与实时性,提出了一种弹簧-质点力/变形模型,它将物体以受力点为中心,沿径向方向分割为呈同心圆分布的弹簧-质点系统。系统中各个质点的相对位移的叠加对外等效为物体表面变形,与之相连的弹簧弹性力的合力等于物体表面的接触力。该方法由于分割只涉及到发生变形的局部区域,不需要对整个物体进行大量的矩阵运算;进行了基于图像边缘检测的变形测量,推导了模型参数;基于此力变形模型,利用DELTA手控器,进行了柔性物体接触变形以及实时虚拟力反馈的半物理仿真。     

一种面向交互式虚拟环境的自适应变形方法

研究针对交互式虚拟环境提出了一种自适应变形方法,基于累进网格和层次式聚类,为模型构建一个累进网格二叉树;根据此结构和环境参数,将网格模型划分为若干个子网格分别进行简化,再缝合成一个多细节层次模型作为变形过程的输入。为了简化变形过程,变形约束被标准化为四种变形基元,根据空间映射规则投影到多细节层次模型上,控制变形操作和保持模型属性不变。实验表明该方法能够动态地灵活地构建多细节层次网格模型和调整各种变形约束,并应用在一个交互式虚拟环境即虚拟博物馆浏览系统中,实现实时的变形操作和良好的视觉效果。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

双系缆气球绳网系统抗风能力的仿真分析

为研究一种双系缆气球绳网系统的设计和使用的问题,在系统动力学模型的基础上对系统的抗风能力进行了分析。仿真出双系缆气球绳网系统在常值风作用下的空间姿态、受力状况,以及在典型风场作用下的动力学响应。分析了常值风的速度、风向对系统的影响,并研究了气球阻力系数、气球容积及气球蒙皮面积质量密度主要设计参数对双系缆气球绳网系统抗风能力、结构载荷的影响。仿真计算结果表明双系缆气球绳网系统具有较强的抗风能力,为系统的设计提供了依据。     

基于变精度粗糙集的分类决策树构造方法

针对分类决策树构造时最优属性选择困难、难以适合大规模数据集的问题,提出新的属性选择标准--属性分类重要性测度,引入王信度和支持度,设计了基于变精度粗集理论的决策树算法.分类重要性测度可全面刻画属性的综合分类能力,且计算比信息增益简单.决策树生长过程中引入支持度和置信度,以控制决策树的生长,提高决策树对噪声数据集和不相容数据集的处理能力,减小决策树的规模.通过对UCI上5个不同规模和类型的数据集进行测试计算,结果表明算法效率高于ID3算法,与UCI报告的最好结果相当.     

基于事件的交通拥堵模拟与消散策略研究

区域交通拥堵是通过排队链环逐级传播的,其结构类似于树结构分岔。如果不能实施及时有效的疏散控制策略,极有可能造成拥堵闭环。运用改进的中观交通仿真模型模拟基于事故的理想格子网络的交通拥堵形成和消散过程。依据交通拥堵传播的空间结构特征,利用禁止转弯(转弯禁限)与车辆途中更换路径的交通管制和诱导措施,首次提出了"树控制"策略缓解交通拥堵。仿真结果表明,合理应用提出的拥堵消散控制策略可以有效缓解交通拥堵的传播。     

抗差自适应UKF算法在地基光学跟踪空间目标中的应用

滤波过程中若噪声的统计特性发生时变,则会引起传统无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)的滤波精度快速降低、滤波收敛性不定甚至发散,针对这个问题提出了具有鲁棒性的UKF算法。首先根据极大后验估计(maximum a posterior estimate,MAPE)原理,推导出无偏的近似最优MAPE常值噪声统计特性的滤波估计公式,并给出了时变噪声统计估计器相关参数的一整套递推公式。考虑到观测数据粗差的存在,将可以在线估计时变噪声特性的方法和具有鲁棒特性的滤波因子相结合,以有效抑制观测数据的粗差值对滤波稳定性和收敛性的影响。最后,以地面站对空间非合作目标的光学测角跟踪为应用背景的仿真实例表明,该算法在噪声统计特性未知或不准确且过程噪声矩阵时变、观测数据存在个别粗差情况下,滤波依然收敛,其滤波精度及稳定性提高较为明显。