基于高斯粒子滤波的当前统计模型跟踪算法

对于非线性系统估计问题,高斯粒子滤波器可以获得近似最优解,与粒子滤波器相比其优点是不需要重采样步骤和不存在粒子退化现象.采用高斯粒子滤波代替当前模型自适应跟踪算法中的卡尔曼滤波,将高斯粒子滤波与当前统计模型的优点相结合,提出了一种新的当前统计模型自适应跟踪算法,用于非线性非高斯系统的机动目标跟踪.MonteCarlo仿真表明,该算法跟踪精度优于标准的交互多模型算法和当前统计模型自适应跟踪算法,实时性好于交互多模型粒子滤波算法.     

物理学的奇迹:希格斯玻色子——上帝粒子的发现(一)

希格斯玻色子是一种科学家追寻了48年才发现的基本粒子。当年作出预言的英国年轻物理学家希格斯,现已是80多岁的老人,希格斯玻色子欣然参加了新闻发布会。为什么它被称为上帝粒子?这与基本粒子发现的奇妙历程有关。一、基本粒子及其质量1.什么是基本粒子,它包括哪些粒子(1)基本粒子定义的变化在20世纪前半个世纪,物理学     

高性能计算HPC梦想征途

<正>让欧洲粒子物理研究所(CERN)的科学家们找到"上帝粒子"的,是一个全球性的超级计算机网络。它帮助科学家们从5年累积的海量监测数据中,找到了希格斯玻色子存在的证据。美国国家大气研究中心怀俄明州超级计算中心,刚刚上线了每秒能实现2万万亿次运算的气候研究超级计算机,用以分析研究中心和美国海洋暨大气总署(NOAA)在过去半个世纪里统计的地面和天气观测数据,它能模拟大气或海洋的变化,对暴雨、飓风进行准确的追踪、预警。     

粉体活化指数的理论和实验研究

为了阐明常用于评价无机粉体表面改性效果的粉体活化指数的局限,建立悬浮于水面的球形粒子的静态力学模型,从理论上说明表面有机化的无机粒子悬浮于水面的支撑力的来源,并进一步指出用活化指数评价无机粒子的有机化程度存在的理论缺陷;通过模拟计算阐明水面悬浮球形粒子接触角、浸没深度、支撑力之间的关系,并利用实验对理论分析进行验证。结果表明:表面有机化的无机粒子悬浮于水面的支撑力主要来自于水作用于粒子的表面张力的垂直分量;活化指数的方法不宜用来定量地评价无机粒子的改性效果。     

原子核"磁环模型"唯象理论假说

在总结纷乱复杂的粒子物理现象的基础上,提出简单而有序的"原子核磁环模型"假说,提示人们从全新的视角去认识原子核的真相,从而引出对自然物理现象及理论实质的新思考.     

中国人为“上帝粒子”贡献了什么

2013年诺贝尔物理学奖授予英国物理学家彼得．希格斯和比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒,以表彰他们对希格斯一玻色子（又称“上帝粒子”）所作的预测。此次获奖的关键是2012年7月4日,欧洲核子研究中心的大型强子对撞机终于发现特征与设想中的“上帝粒子”吻合的新粒子,证实了彼得·希格斯和弗朗索瓦．恩格勒1964年首次提出的有关“上帝粒子”的理论。“上帝粒子”的发现是全球很多人在数十年中集体智慧的结晶。而从探测器建造到数据分析,中国科学家也作出了重要贡献。     

聚脲材料物性参数的改进粒子群算法反演

利用敷设吸声材料的多层模型反射系数反演吸声材料物性参数,对研究材料参数测量、模型性能实验和预报具有重要的意义。文中建立了敷设粘弹性材料吸声结构的材料参数反演模型,通过改进标准粒子群算法,将智能反演应用到吸声模型材料参数反演中。以橡胶材料验证了反演过程和反演结果的正确性和准确性,在此基础上,利用几个维度的测量值反演了聚脲材料的物性参数。反演结果表明,文中改进的动态混合粒子群算法具有较高的反演精确度,利用反射系数部分测量值反演材料参数是可行的,对减少实验工作量及吸声模型性能预报具有重要意义。     

针状电极电沉积枝晶生长的模拟与实验

采用改进的扩散限制凝聚模型对针状电极电沉积镍枝晶的形状和生长过程进行了数值模拟研究,采用电沉积设备进行了验证性试验。结果表明:实验获得的电沉积实物与模拟得到的粒子簇形貌非常相似,两者的分形维数也很接近,用扩散限制凝聚模型来说明枝晶生长规律是有效的,模型中的模拟参数分别与电沉积参数存在着内在的对应联系;模拟生成的粒子沉积层具有明显的分形结构。     

Debye-Hückel理论的研究进展

基于两种发展趋势综述了Debye-Hückel理论及其相关的理论研究进展.其一是在Debye-Hückel理论基础上添加新参数而引出的如Guggenheim、Bromley等修正模型,或者是考虑了电解质溶液溶剂化和离子缔合等影响而构成的如Stokes-Roberson理论和Bejumm理论等,这些理论(或模型)均只考虑粒子间长程相互作用;其二是考虑了粒子间短程相互作用,并与传统的长程相互作用加和形成如Pitzer、NRTL、CDH和三参数模型等.同时,简要概述了上述理论(或模型)在活度系数、相平衡等方面的应用.     

A particle filter algorithm based on gray forecast

针对标准粒子滤波(SPF)算法在目标机动时跟踪滤波性能不高的问题,引入灰色预测理论,提出了一种基于灰色预测的粒子滤波(PFGF)算法,给出了算法的具体描述和运算流程.当预先建立的状态模型不再适用于目标的真实运动状态时,该方法具有良好的预估性能,减少了对事先假定目标状态模型的依赖性.与SPF方法进行了蒙特卡洛仿真比较分析,实验结果证明,PFGF算法在不增加计算复杂度的情况下,提高了跟踪精度,能够很好地克服粒子退化现象.     

夹管式真空界面阀设计与通过性模拟研究

船舶上的真空排污系统中作为阻隔大气与真空的核心部件真空界面阀,设计一款可靠实用的真空界面阀对整个真空排污系统至关重要。文章设计了一款真空界面阀,利用ANSYS Workbench对橡胶阀芯进行有限元分析,探究压强不同、阀芯结构不同情况下形变量与应力规律,利用DPM粒子模型检测出口粒子所占百分比模拟通过性,得出界面阀的最佳设计参数比例为1.40:1。通过出口粒子呈现正态分布现象,结合粒子轨迹云图、速度云图,分析出口粒子呈现正态分布原因在于直径不同的粒子,质量速度不同,粒子受到重力以及萨夫曼剪切提升力作用不同,解释了出口粒子分布原因。由于阀芯结构导致的形变量不同,使得粒子离壁面的距离不同,因此不同结构模型壁面对粒子的吸收程度也不同,这就使得出口粒子所占百分比不同,由此分析解释了真空界面阀结构不同所导致的阀门通过性差异。     

三角点阵基底上基于幂次相互作用的二维磁性团簇磁结构研究

在扩散限制凝聚模型基础上引入粒子的自旋自由度(包括自旋向上和向下),将自旋耦合系数扩展为随粒子间距离幂次变化的非常数项J/rα,采用Monte Carlo方法研究了在二维三角点阵基底上不同幂指数α以及耦合强度系数J值磁性粒子的分形生长规律,给出了此类磁性分形团簇的自旋分布、磁化强度等随模型参数的演化规律。     

基于GMPSO的有限元模型修正方法验证

为提高有限元模型修正方法效率,保证修正精度,提出基于高斯白噪声扰动的粒子群优化（GMPSO）有限元模型修正方法。介绍标准粒子群优化（PSO）方法和改进后的GMPSO方法,基于测试函数比对两种方法的全局寻优能力和寻优效率;提出高效的基于GMPSO有限元模型修正方法,阐述方法流程并明确各参数与实际物理量的对应关系;基于GMPSO有限元模型修正方法对高维有损伤简支梁模型（变量维度为10）实施修正,并与基于遗传算法（GA）的模型修正结果进行比对;基于GMPSO有限元模型修正方法对某在役桥梁结构实施修正（变量维度为13）,验证所提方法可行性。结果表明:经局部改进的GMPSO方法较原PSO方法的优化能力显著提升;高维损伤简支梁模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可获得较好的修正结果,修正效率较基于GA的模型修正方法有显著提升;在役桥梁结构有限元模型修正结果显示,基于GMPSO模型修正方法可有效降低主梁计算频率和试验频率的误差,所提方法可适用于较工程复杂结构模型修正问题。     

基于砂丘流的气力输送气固两相流动特征

针对安装砂丘模型的水平管气力输送气固两相流流动特性进行数值分析及实验研究,采用离散相模型(DPM)对物料入口的颗粒路径、加速区的颗粒浓度及速度矢量分布进行定性分析;采用粒子图像测试技术,定量研究粒子的速度分布。结果表明:在安装沙丘模型情况下,输送管颗粒得到悬浮与加速;在相同的空气输送速度下,安装砂丘模型工况下的粒子轴向速度明显大于无砂丘工况下的粒子轴向速度;安装砂丘模型工况下气力输送系统的压力损失和最小输送速度与无砂丘工况下相比明显被降低。     

双指数粒子滤波模型的硅泡沫材料剩余寿命预测

针对传统基于模型的硅泡沫材料长时使用寿命评估方法存在的物理模型解释性差、预测精度不高等问题,本文提出了一种双指数粒子滤波模型的剩余寿命预测方法。选取硅泡沫结构的载荷保持率作为特征量,基于硅泡沫材料的应力松弛失效机制,建立了更具解释性的双指数应力退化模型。首先利用最小二乘法对观测数据进行拟合,初始化模型参数和健康状态,然后通过贝叶斯理论对历史样本进行状态跟踪建模,更新状态传递函数,实现载荷保持率退化趋势预测和剩余寿命评估。通过仿真和实验验证了双指数粒子滤波模型预测硅泡沫材料剩余寿命的泛化适用性和准确性,同时与传统指数模型预测结果进行了对比,结果表明本文所提方法预测精度和稳定性更优。     

面向货物装卸需求的越库仓门分配和货车排序

在货物种类多、批量少的越库调度系统中,货物的装卸顺序要求对于优化仓门分配和货车排序问题起着重要作用。针对这种情况,以最小化越库操作完工时间为目标,建立越库调度模型。分别基于优化仓门分配和货车排序问题,设计惯性权重非线性改变和增加交叉操作的改进粒子群算法进行迭代寻优。最后通过不同规模的数值实验,将改进粒子群算法与标准粒子群算法和遗传算法进行对比分析,实验结果表明改进粒子群算法在求解精度上比标准粒子群算法和遗传算法有明显优势,在求解时间上优于遗传算法,略逊色于标准粒子群算法。     

互相关 DPIV 技术及其在氧化沟模型中的应用

重点研究二维DPIV技术的速度信息提取方法并进行算法实现。该技术基于灰度图像互相关法,在相邻时刻的序列图像中,灰度分布最相似的子窗口即是最佳匹配,粒子在像平面上的运动位移由两个子窗口中心距离确定。通过对互相关测度的优选既能兼顾粒子匹配成功率也能降低匹配算法的时间开销,通过优化算法的搜索空间极大地减少了互相关运算量。给出了标准图像仿真结果及其在氧化沟模型流速测试中的成功应用。实验结果表明,该算法适合于氧化沟模型流场及类似场合的测速。     

民用飞机标准体系构建模型与方案确定

本文在明确民机标准内涵与分类的基础上,通过分析民机标准体系构建需求,结合民机标准体系构建特点,提出了基于"九屏幕法"的体系构建模型,阐述了模型构建的过程及要素,并解析了民机标准建设技术方案,为后续民机标准化工作的开展提供了明确的技术途径以及可行的技术方法。     

标准尘埃粒子计数器校准方法的可溯源性研究

介绍一种新的标准尘埃粒子计数器校准方法,通过"尘埃粒子计数器—凝结核粒子计数器—气溶胶静电计"的逐级溯源链,将尘埃粒计数器的计数值溯源至电流基准,形成一个完整的溯源体系。结果表明,该方法可以对尘埃粒子计数器量程内粒径的计数效率进行评估,解决各种流量的尘埃粒子计数器的校准问题。     

尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布统计分析

为了研究激光尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布,对激光尘埃粒子计数器计数信号幅度分布与传感器光敏区光强分布、采样气流中的粒子数密度、气体层流速度分布之间的关系进行了理论分析.采用自设计的带保护气套的光电传感器测定粒子计数信号幅度分布,给出的分布模型与理论分析相吻合.结果表明,尘埃粒子计数器标准粒子信号幅度分布满足对数正态分布,描述其分布的参数σ只与光敏区光强的均匀性有关.这为尘埃粒子计数器的设计提供了理论依据.