超冗余移动机械臂的逆运动学快速求解

为了快速并精确地求解一类冗余移动机械臂(MM)运动学的优化逆解,提出了一种基于遗传信
赖域算法和解析解法相结合的运动学求逆方法. 首先使用解析解法求出机械臂逆解关于移动
车运动参数的表达式,据此表达式引入关节最佳柔顺性准则确定信赖域算法的目标函数;然
后用遗传信赖域算法快速求解此只包含移动车运动参数为自变量的目标函数的最优化问题,
据此求出运动学逆解. 仿真算例表明,该方法能快速求出精确和优化的运动学逆解.     

基于GPS的星地激光通信捕获对准研究

提出了基于GPS坐标解算实现星地激光通信捕获、跟踪和对准(ATP)初始捕获的方法。星地激光通信信标光跟踪系统通过对地面GPS坐标和卫星坐标的解算,得到地面光学天线的方位角和俯仰角,光学天线根据角度旋转对准信标光,从而将信标光引入粗跟踪CCD的视场。给出了GPS坐标解算算法和信标光方向角度随卫星坐标变化的仿真曲线。用二维电机进行了地面转台的捕获实验,对实验数据进行了捕获精度的分析,结果表明,通过GPS坐标解算能够快速地实现信标光的初始捕获。     

复杂不确定环境下UCAV自主攻击轨迹优化设计

针对不确定环境下无人作战飞机(UCAV)自主攻击关键问题,提出一种滚动伪谱法求解最优攻击轨迹的策略。首先设计出UCAV自主攻击过程总体框架,随后建立了UCAV三自由度质点模型,基于动态RCS构建统一威胁模型,采用威胁等效的方法快速处理突发威胁,以滚动优化策略解决大规模不确定环境下UCAV视野域范围有限、不易处理突发威胁以及因规划空间增大而产生的维数灾难等问题,以预测规划解决滚动方法带来的局部最优问题以及可能面临的有限时间内攻击轨迹解算困难而无解的问题。数字仿真结果表明,该算法能以较高的速度和精度在复杂不确定环境中快速规划出满足约束要求的最优对地攻击轨迹,且精度高、跟踪效果好,从而证明了该算法的有效性。     

望远镜主镜位置解算算法研究

利用位移传感器测量望远镜主镜相对镜室的相对位置时,需要设计算法将传感器测得值解算为主镜的姿态和位置信息。本文对已有的算法进行了改进,从空间解析几何角度出发研究了主镜位置解算算法,并分析了传感器安装位置偏差对解算精度的影响,发现传感器安装径向尺寸误差对解算精度影响较小,而安装角度误差影响较大,并得到最佳的传感器安装角度为30°,从而得到最佳的传感器布局和解算方法。     

视觉/惯性组合导航中的SWF与MSCKF对比研究

利用单目相机获取的地物特征辅助惯性导航系统解算,可有效减小单一惯导系统工作时引起的定位误差发散.结合定位精度和时效性对最优匹配滤波算法的要求,提出滑动窗口滤波(SWF)和多状态约束卡尔曼滤波(MSCKF)两种融合算法,并对视觉/惯性组合系统进行误差补偿,分析特征密度、特征跟踪长度和窗口大小对定位精度的影响,采用相同测试数据集分别对两种滤波方法进行对比实验.结果表明:1)在可见特征较多条件下,SWF和MSCKF算法定位结果精度均优于纯惯性系统(INS)解算精度;2) SWF算法解算精度高于MSCKF算法解算精度;3)相比于SWF算法,MSCKF算法对参数变化更敏感;特征数增多时,MSCKF算法定位精度提高、计算复杂度更低;4)适当改变特征跟踪长度和窗口取值,不同滤波融合方案解算结果精度可小幅提高.     

灰度图像三维重构技术研究综述

介绍明暗恢复形状算法(Shape From Shading,SFS)的基本原理。从解算方法和光照模型的角度,分别总结和分析目前SFS算法所存在的主要问题。发现经典SFS算法解算复杂,对边界初始条件和约束条件过于依赖,而且因实际物体表面并不符合朗伯体光反射状况,故解算精度较差。强调光照模型对于SFS问题的重要性,给出下一步有待研究的新思路和新方向。     

一种高动态环境巡飞器姿态快速解算算法研究

针对高动态环境下现有姿态更新方法存在圆锥误差,姿态更新频率较低的问题,提出了一种基于滑动三周期旋转矢量姿态解算算法.该算法以角速率输入的等效旋转矢量算法为基础,以连续两个单周期算法作为启动项,在第3个采样周期后采用三周期算法解算姿态角,从而实现姿态的快速更新.试验结果表明:该算法解算航向姿态角误差为龙格库塔法解算航向姿态角误差的1/2,且仅为单周期旋转矢量算法解算航向姿态角误差的1/7.该算法的姿态更新周期为普通三周期旋转矢量法的1/3.     

火力机组优化组合问题的一种混合算法

本文提出了一种基于社会认知模型(SCM)和贪婪算法相结合的火力机组优化组合混合算法-S-G混合算法。在产生一个计划周期机组组合的可行解时充分发挥社会认知模型能够进行推理、决策的优点，克服了由于众多约束条件对寻求可行解带来的困难，并在求解过程中溶入贪婪算法同步地对其进行优化处理。从而能够快速地得到较高质量的可行解。最后通过一个10机24时段系统算例验证了该算法的有效性。     

一种快速高精度Duhamel积分算法

基于快速傅里叶变换（FFT）和数值积分理论，提出了一种应用于振型叠加法的龙贝格快速
傅里叶变换（R-FFT）积分算法。将单自由度二阶微分方程的Duhamel积分的求解转换为一系列快速卷积项
和梯形积分修正项的加权叠加，充分利用了系统脉冲响应和激励的整个时间序列的信息。R-FFT借助于成
熟的FFT方法实现快速计算，并利用不同阶次的龙贝格积分格式改善收敛精度。数值算例表明该算法具有
快速、精度高、适应性强的特点。     

基于一种不规则三角网的卫星导航选星算法研究

如何合理快速地选取参与导航解算的可见星,是当前北斗/GNSS多系统卫星导航定位亟待解决的关键问题之一。针对此问题,提出一种基于不规则三角网投影的选星算法。该算法的主要思路是,通过一种球内接多面体,投影出Delaunay不规则三角网,快速计算出球内接多面体体积,得出多面体体积与几何精度因子(geometric dilation of precision,GDOP)的关系,作为选星判断的依据。通过试验计算表明:当参与解算的可见星数量小于11颗时,随着多面体体积的增大,GDOP值减小趋势明显;当可见星数量达到11颗后,GDOP值随着多面体体积增大变化趋势不明显,但解算时效明显降低。据此,在众多可见星中,选择空间几何分布较好的11颗星作为解算卫星,导航定位精度较好,且解算时效也得到兼顾。     

基于扩展卡尔曼滤波的多旋翼飞行器融合姿态解算算法

针对多旋翼飞行器飞行时机身振动对加速度计产生的噪声干扰,建立径向基(RBF)神经网络结构模型,提出扩展卡尔曼滤波融合姿态解算算法。采用加速度计解算的姿态角作为输入向量,四元数互补滤波解算的姿态角作为参考向量,通过学习不断调整网络最优权值,得到滤波后的由加速度计解算的姿态角,并将四元数互补滤波算法解算出的姿态角与经RBF神经网络非线性滤波得到的加速度计解算的姿态角进行扩展卡尔曼滤波融合姿态解算,以提高飞行器姿态角的解算精度。实验结果表明:基于RBF神经网络的非线性滤波算法可对加速度计解算的姿态角进行有效滤波,提高飞行器姿态角的解算精度;采用的扩展卡尔曼滤波融合姿态解算算法收敛速度快、稳定性强,能够更准确地实时解算飞行器的当前姿态,验证了该算法的可行性。     

轴对称热弹性问题杂交基本解Trefftz有限元分析

针对稳态热弹性问题,提出一种杂交基本解Trefftz有限元计算格式.数值求解过程中,温度荷载导致单元刚度方程出现域积分,使杂交基本解有限元法只含边界积分的优势消失.通过将问题的真实解分解为特解和齐次解两部分达到消除域积分的目的.数值算例表明,杂交基本解Trefftz有限元法计算结果与商业软件ABAQUS吻合,可验证本文方法的准确性与高效性.     

GNSS超快速网络RTK算法及精度分析

针对GNSS数据解算流程和GPS/BDS/GLONASS多系统网络RTK定位算法,利用C#、C++编程开发GNSS超快速网络RTK解算软件,该软件可在短时间内快速解算用户三维坐标。以地形复杂、主要为山区的广西河池为实验对象,选取广西8个CORS站作为基准站参与计算,采用超快速解算软件解算6个流动站3天不同观测时长的实测数据,并与TBC+COSA_GPS软件作对比分析,结果表明:在流动站观测时长为30 min以内,超快速软件比TBC+COSA_GPS软件解算的坐标值与真值符合较好;当流动站观测时长达到45 min后,超快速软件的解算精度在平面上优于±3 cm,高程上优于±5 cm,但TBC+COSA_GPS软件在各观测时长的解算精度较为稳定。     

BDS/GPS整周模糊度实时快速解算

研究了组合系统模糊度解算的模型和组合系统的选星算法,建立组合系统的宽巷载波相位双差观测方程,使用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法搜索解算宽巷双差整周模糊度,将确定的宽巷双差整周模糊度代入单频载波相位双差观测方程中,解算单频载波相位双差整周模糊度及坐标改正参数.同时,在整周模糊度解算过程中使用选星算法进一步提高了组合系统的模糊度固定成功率.对中国北斗卫星导航系统(BDS)单系统、全球卫星定位系统(GPS)单系统、BDS/GPS组合系统和选星后BDS/GPS组合系统的数据处理结果进行统计分析.结果表明:BDS/GPS组合系统能够显著提高单系统模糊度固定成功率,而经过选星后的组合系统模糊度固定成功率得到了进一步提高.     

凹多乘子规划问题的求解新方法

对凹多乘子规划问题(CMP)提出一新的确定性全局优化算法。该算法通过分支定界过程,全局地求解了问题(CMP)的等价凹极小化问题(P)。理论分析表明算法收敛到问题(CMP)的全局最优解,且数值算例表明算法是可行的。     

双材料裂纹问题的积分方程方法

以双材料单位力基本解为基础,推导得到了单位位移不连续基本解.以裂纹上下表面相对位移为未知量,建立相应的奇异积分方程,为了数值求解积分方程,构建了一种奇异单元,以反映裂纹上下表面相对位移在裂纹周边附近的r~(1/2)奇性(非界面裂纹)和r~(1/2)·r~(iε)Ⅰ-Ⅱ型耦合振荡奇性(界面裂纹).对数值计算方法、特别是奇异和超奇异积分的计算进行了研究,最后通过若干算例考证了本方法的精度.所建立的积分方程及数值方法,是一种求解双材料平面内多裂纹系统(界面和非界面)的一般方法.     

非线性动力系统精细积分下的显式级数解

基于钟万勰等提出的指数矩阵精细算法，对n维未知向量v的一阶微分方程v=Hv f(v,t)进行求解，其中Hv和f(v,t)分别是右端顶的线性齐次部分和非线性部分。将非线性部分在所论时刻tk处展成t-tk=τ的Taylor级数形式，并通过指数矩阵e^Ht及其精细算法对状态方程直接积分，推导出状态方程的级数形闭合解，此解的精度易于控制。算法不需对矩阵[H]求逆，数值计算的稳定性均可确保，对大型问题计算更为有利，算例验证了本算法的有效性。     

适用于裁剪NURBS曲面RCS预估的改进的物理光学法

分析了驻相法(SPM)计算裁剪非均匀有理B样条(NURBS)曲面上物理光学积分失效的原因; 在此基础上综合驻相法和Gordon算法的优点,提出了SPM-Gordon算法来准确快速计算裁剪NURBS曲面上的物理光学积分．与完全采用高斯积分计算裁剪曲面上物理光学积分的传统方法相比,新算法避免了繁琐耗时的数值积分,计算速度快,所需内存少．数值结果表明,当裁剪曲面被裁去区域与有效域面积之比小于0.5时,在同等精度下,对于采用裁剪曲面建模的大多数目标,SPM-Gordon算法计算RCS所需的时间仅仅为传统方法的10%以下．     

考虑E/T惩罚的产品SERU数量优化

当前世界经济环境下,企业所面临的客户需求具有极端的多变性以及快速性。日本式单元制造模式(SERU)最初是日本电子企业(如:松下Panasonic、东芝Toshiba、佳能Canon、NEC显示器等)为顺应复杂多变的市场环境而采取的一种新颖的生产方式。SERU生产方式使得企业能够快速频繁地构建、修改、拆卸和重组产品生产单元,有效应对不稳定的商业环境(产品生产周期短、产品类型不确定和生产量不确定)。SERU是完整的产品生产单元,无需跨单元进行产品加工。采用混合鸡群-教与学算法对考虑E/T惩罚的产品SERU数量优化问题进行研究,通过算例验证了混合算法比基本鸡群和教与学算法效果更好,在最好解、解平均值和平均计算时间方面都体现出优势。     

基于并行MLFMA的金属介质混合目标RCS计算

针对电大尺寸金属介质混合目标的RCS计算问题,采用基于体面积分方程(VSIE)的矩量法对目标RCS进行解算,并通过并行多层快速多极子算法(MLFMA)进行加速求解.通过建立介质覆盖的金属球模型,给出了MLFMA的并行加速比;利用金属介质混合材料无人机模型,给出了不同极化条件下的RCS.仿真结果表明,并行MLFMA在保证计算精度的条件下,有效减少了单台计算机的内存消耗且速度大幅度提高,明显提高了电大尺寸目标RCS的求解效率.