基于蚁群遗传算法的三维飞行器航路规划

关于飞行器航路优化设计问题,航路规划是任务规划系统的一部分,是飞行器自主控制的关键技术.为了能够快速的寻找到最优航路且得到的航路有更少的制动点,在航路问题描述的基础之上,把蚁群算法和遗传算法相结合,提出了一种蚁群遗传算法的三维航路规划方法.设计了具有方差因子的航路评价函数,给出了一种关于面的规划空间的构造方法,并在规划空间中,进行蚁群遗传算法的种群初始化,所采用的遗传算子,给出了算法的流程.仿真结果证明了算法的正确性和有效性.     

基于凸面体圆弧航路的无人机自主避障算法

为解决无人机飞行过程中障碍物规避问题,提出一种新的三维自主避障算法.首先,根据障碍物的若干信息利用标准凸面体对不规则障碍物进行数学建模,用一个或多个标准凸面体覆盖障碍物整体或关键部分;然后,根据障碍物模型设计圆弧规避航路算法,将避障问题转化为跟踪规避航路控制问题,并定义避障判定、避障方向判断和成功避障规则;最后,结合非线性制导律和高度通道控制,实现无人机实时三维航路跟踪与自主避障.非线性数值仿真结果表明,避障算法能够有效地规避障碍物且三维航路跟踪精度好,能够应用于无人机的避障飞行任务.     

基于CUDA的三维数据场航路规划方法

针对数据量庞大、复杂的三维数据场环境下航路规划速度偏低的问题,提出一种基于统一计算设备架构（CUDA）的三维数据场航路规划方法。该方法以三维水下声场为威胁模型,水下航行的潜艇为背景,运用CUDA对大规模数据场环境下对航路进行规划,对可并行计算部分与CUDA进行计算,仿真结果证明该方法可以提高规划速率、优化初始航路。     

基于遗传算法的无人机航路规划优化研究

研究无人机航路规划优化问题,为了提高无人机航路规划效率和精度,传统的遗传算法易陷入局部最优、收敛速度慢导致无人机航路规划效率低、寻优精度较差等问题.为解决上述问题,提出了一种基于改进遗传算法的无人机航路规划方法.改进算法前期采用了保优选择策略和改进编码方案对无人机航路进行优化,加快了搜索速度、提高规划效率,使之适应大规模威胁问题求解;后期结合无人机特点,改进交叉和变异算子,通过改进使得每轮搜索后每-软的最优航路能更好地反映求解的质量,有效地加快了收敛,保持了稳定性.最后用改进的遗传算法对无人机航路规划进行了仿真.实验结果表明,方法避免了陷入局部最优、收敛速度加快、寻优精度提高,并缩短了搜索时间,航路规划效率明显提高.提出的算法可以引申应用于类似情况下的路线规划问题,具有-定的推广意义.     

无人机航路规划及视景仿真系统设计与实现

为提升无人机自主任务执行能力,对飞行特性、任务执行能力进行预演仿真,以减少实际试验投入、降低研制风险、缩短研发周期。针对某型无人机的飞行特性,开发了一套交互式无人机航路规划及视景仿真系统,解决了复杂飞行环境建模、三维空间大范围航路规划及大场景、真实环境三维场景建立等关键问题,实现对无人机的三维航路规划、视景仿真等功能,该系统是无人机模拟仿真系统的重要组成部分。仿真结果表明:该系统航路规划模块能适应不同环境的需求,规划速度快、规划结果准确,三维视景中直观显示无人机三维飞行特性,三维场景震撼真实,操作交互方便,可满足无人机任务飞行的航路规划及模拟验证等需求。     

基于综合改进RRT算法的无人机三维航路规划

针对复杂飞行环境下的无人机三维航路规划问题,提出了一种基于快速扩展随机树(RRT)的综合改进航路规划算法.根据实际复杂任务环境,建立三维任务空间模型,并考虑无人机性能约束;通过引入基于概率的启发式策略引导节点扩展方向,加人贪婪策略提高终点扩展方向节点生长速度;提出动态引力步长策略在保证节点搜索概率完备性的同时,降低节点扩展方向的随机性;设计平滑度优化方法改善规划航路曲折问题.仿真结果表明,综合改进RRT算法整体性能较好,具有良好的避障特性.     

无人机航路规划与威胁源模型研究

无人机航路规划作为任务规划的核心部分,是任务规划不可缺少的阶段.传统的手动规划无人机航路已经存在许多的问题,现今自动或半自动的规划方法已经成为研究的热点.为了规划出精确的无人机航路,本文建立了相关威胁源模型,基于遗传算法规划无人机航路,解决了威胁随高度变化导致无人机航路规划不精确的问题,仿真结果表明建立的规划威胁源模型更能精确地计算出无人机航路.     

无人布雷机航路规划仿真系统设计与实现

用文化基因算法求解无人布雷机航路规划问题,设计无人布雷机的航路规划仿真系统。以粒子群优化算法为主搜索策略,利用单向信息共享机制提高收敛速度。采用模拟退火的方法进行局部修正,以减小局部极值的影响。利用Visual C++中MFC编制OpenGL程序的方式模拟飞行过程,通过Matlab中的GUI建立三维航路规划系统仿真平台,实现三维航路可视化。     

基于遗传算法的飞行航路规划

飞行航路规划是一个大范围多目标多约束的三维规划问题。遗传算法是一种求解复杂问题的通用方法，该文在遗传算法中加入了飞行航路规划的相关知识来求解问题。首先，根据飞行航路规划中导航点属性复杂的特点，扩充导航点的模型，并在此基础上采用导航点链表形式的自由编码。第二，为加速规划的进程，同时保证充分的随机性和广泛性，初始群体构造采用端点启发初始化方法。第三，适应度函数由惩罚函数和代价函数组合计算，其中惩罚函数对应问题的约束条件，而代价函数对应问题的目标。第四，采用启发式交叉和启发式变异。最后，通过剖面优化操作实现高度维上的调整。仿真结果证明这是适于所研究问题的有效方法。     

基于改进人工势场法的无人机在线航路规划算法

在线航路规划能够使无人机针对动态变化的环境快速有效地生成相适应的飞行航路,是无人机任务规划系统必需的能力之一。基于人工势场法提出一种三维在线航路规划方法,使无人机在应对动态变化的飞行环境时能实时规划出保障飞行安全并满足其任务执行效率指标的飞行航路。此航路规划方法在环境构建过程中引入了参考航路引力场和自适应的时间扰动因子,解决了原人工势场法在航路规划中容易陷入势场局部最小值而导致无法用适感环境动态变化区域的问题。在此基础上,提出一种虚拟目标法以更有效地解决人工势场法遇到的局部极值陷阱问题。通过仿真验证表明:所提出的无人机在线航路规划方法比传统的人工势场法更容易跳出势场的局部最小值,且有较好的避障能力。     

CAXA实体仿真设计的应用技巧

基于CAXA实体设计开发金属热处理多媒体仿真实验，能够很好地展现实验过程。真实形象的三维样机仿真模型的构建及运动仿真的应用，是当今发展研究热点。在三维实体动画仿真设计实现过程中，对于实现复杂实体造型的技巧设计，其关键．必须在构思中灵活巧妙地将二维图生成与三维设计结合起来，再对具体形状结构进行精确编辑：利用三维球技术能够满足动画仿真特殊路径的设计需求；合理运用贴图技巧，使仿真的视觉效果达到最逼真的程度。     

发动机约束条件下的无人机三维航迹规划

将无人机发动机的性能转化为约束条件进行航迹规划,减小了航迹跟踪阶段的航迹跟踪误差.分析了发动机性能与航迹规划约束条件之间的关系,给出了发动机功率与最大爬升角、最大转弯角、航程与续航时间之间的转换公式,建立了最大转弯角与最小航迹长度之间的数学联系.仿真结果表明,根据发动机性能得到的不同约束条件能够规划出适合不同无人机的三维航迹.     

3-D磁传感器的电路设计与信号处理

研究具有倾斜传感器的三维方向磁传感器电路设计及信号处理。首先,二维磁传感器HMC1052和一维磁传感器HMC1051Z正交测量地磁场的三个分量,并将其转换为差分电压信号放大输出,电压信号分别被A/D采样存储到单片机中;其次,倾角传感器输出与磁传感器的倾角成正比的脉冲信号,脉冲信号高电平被单片机内部计数器计算出存储在单片机内;最后,单片机通过串口将数据传送到PC机进行处理和显示。文中利用传感器的复位/置位电路有效地提高传感器的灵敏度,同时还对此进行了仿真。此外,通过软件方法消除电桥偏置电压。     

基于机载多普勒雷达数据的飓风内部三维风场反演算法

利用2002年NOAA海洋飓风实验中三维风雨微波成像仪(IWRAP,UMass Imaging Wind and Rain Airborne Profiler)数据,提出了两种自适应卡尔曼滤波算法进行飓风三维风矢量的反演。为验证不同自适应滤波算法的准确性,通过对实际风场以及相应的机载雷达观测数据进行仿真,得到一种最优自适应滤波;文中对滤波结果误差进行了初步分析,探讨了误差来源。根据仿真结果,利用最优自适应滤波对2002年10月2日飓风莉莉多普勒雷达测量数据进行处理,滤波得到的三维风场与本次实验中GPS下投式探空仪的三维风场同步测量数据,多波段微波辐射计的海面风场测量数据,以及飞机高度风场数据进行了比较。
     

Validation of X-ray lithography and development simulation system for moving mask deep X-ray lithography

This paper presents a newly developed 3-Dimensional (3-D) simulation system for Moving Mask Deep X-ray Lithography (M/sup 2/DXL) technique, and its validation. The simulation system named X-ray Lithography Simulation System for 3-Dimensional Fabrication (X3D) is tailored to simulate a fabrication process of 3-D microstructures by M/sup 2/DXL. X3D consists of three modules: mask generation, exposure and resist development (hereafter development). The exposure module calculates a dose distribution in resist using an X-ray mask pattern and its movement trajectory. The dose is then converted to a resist dissolution rate. The development module adopted the "Fast Marching Method" technique to calculate the 3-D dissolution process and resultant 3-D microstructures. This technique takes into account resist dissolution direction that is required by 3-D X-ray lithography simulation. The comparison between simulation results and measurements of "stairs-like" dose deposition pattern by M/sup 2/DXL showed that X3D correctly predicts the 3-D dissolution process of exposed PMMA.     

计算机在石油化学工业发展中的应用

本文对国内外石油化学工业中计算机情况作一综合性介绍，在工程设计中，着重介绍了工艺计算，二维绘图和三维模型设计以及工程项目管理中的计算机应用。工厂中的计算机应用，着重介绍了ＤＣＳ，控制和流程模拟。管理方面着重介绍了生产信息管理和实时监督与控制。结合目前计算机技术的发展水平，提出了今后应的四个重要方面。     

Free-Form Simulation of Sequential Etching and Surface Characterization for 3-D MEMS Fabrication

A new diffusion-based simulation model of isotropic wet etching and free-form surface characterization method for 3-D free-form microelectromechanical systems (MEMS) fabrication is presented in this paper. To simulate the etching process, a diffusion-based model solved by the finite-element method (FEM) has been developed, allowing extraction of more accurate etch-front data at discrete time steps. In the developed method, free-form MEMS objects are modeled as B-spline functions with material concentration. Finite elements are generated by discretization in the parametric domain of the free-form object and mapping back to the Euclidean space. Points on the etch front are extracted using a Z-map method. The extracted point data are characterized to obtain a B-spline representation of the etch-front surface. Examples from the isotropic etching simulation of 2-D and 3-D objects with both regular and free-form geometry are presented. The developed method allows the simulation of 3-D objects with free-form input and free-form mask opening and facilitates the simulation of sequential etching of free-form objects with irregular mask openings. This paper also discusses applications of the developed method in MEMS process planning that can be realized by taking advantage of the better control of geometry that it provides in MEMS fabrication.     

A Parallel Implementation of a Fast Multipole-Based 3-D Capacitance Extraction Program on Distributed Memory Multicomputers

Very fast and accurate 3-D capacitance extraction is essential for interconnect optimization in VLSI ultra-deep sub-micron designs (UDSM). Parallel processing provides an approach to reducing the simulation turn-around time. This paper examines the parallelization of the well-known fast multipole-based 3-D capacitance extraction program FASTCAP, which employs new adaptive and preconditioning techniques. To account for the complicated data dependencies in the unstructured problems, we propose a novel generalized cost function model, which can be used to accurately measure the workload associated with each cube in the hierarchy. We then present two adaptive partitioning schemes, combined with efficient communication mechanisms with bounded buffer size, to reduce the parallel processing overhead. The overall load balance is achieved through balancing the load at each level of the multipole computation. We report detailed performance results on a variety of distributed memory parallel platforms, using standard benchmarks on 3-D capacitance extraction.     

离心泵叶轮内流场的计算机仿真

离心泵由于其复杂的几何结构,所以内流场结构也极其复杂,呈强烈三维紊流特性.在目前的理论水平与实验条件下.只有依靠精确的计算机仿真,才能获得其内流场的详细分布.文中通过求解三维紊流N-S方程、利用标准紊流模型封闭方程组,运用多重网格法、残差光顺等加速收敛技术,对一低比速离心泵叶轮进行了仿真计算.得到的计算结果与实验值吻合,证明了文中所用模拟方法的正确性;在此基础上详细观察、分析了其内流场特性,得到了其流速与压力分布规律,并捕获到了二次流现象.