基于动态滤波重采样的星载微波辐射计观测亮温方法

研究了星载微波计的亮温观测,针对目前常用的采用重采样的固定滤波方法不考虑观测几何变化的不足,开发了一种采用基于Backus-Gilbert (BG)方法的动态滤波重采样的亮温观测方法,该方法从卫星观测方式入手,考虑了观测几何沿经线方向和沿纬线方向的变化,采用线性插值的方法对滤波模板进行实时更新,实现了动态滤波重采样的目的.对该方法并进行了仿真试验和基于对地观测的先进扫描微波辐射计(AMSR-E)观测资料的真实数据试验,试验结果表明,这种方法的匹配误差小于固定滤波方法且具有较高的计算效率,具有良好的业务化应用潜力.     

基于三维查找表插值算法的显示器色彩空间转换模型的研究

采用三维查找表的转换方法,建立了RGB-CIELab色彩空间转换模型,取得了较好的实验结果,模型转换的色差都小于3,在人的视觉不敏感范围内。比较研究了4种插值算法模型的精度,结果表明:随着将立方体的分区细划,转换精度越来越高。     

基于光照-反射模型的图像增强算法的FPGA设计

针对视频图像增强处理的应用需求及视频图像场景的多样化特点,给出了一种基于光照-反射模型的低照度图像增强算法及其硬件实现。首先,基于光照-反射模型将亮度图像分解为照度分量、反射分量,并对估计的照度分量进行非线性调节,合成新的亮度图像;然后,引入调整系数对光照估计进行场景补偿以适应不同的场景;最后,在现场可编程逻辑门阵列(FPGA)硬件上进行算法实现。在Altera EP4CE40F23C8 FPGA硬件上实现结果表明,图像增强算法的主、客观处理效果得到明显提升,可满足不同场景的低照度视频图像实时增强处理应用。     

基于ENVISAT ASAR数据的鄱阳湖湿地生物量反演研究

湿生植被是鄱阳湖湿地生态系统的重要组成部分,生物量的大小是衡量湿地生态系统初级生产力的主要指标之一.本文利用ENVISAT ASAR交替极化(HH,VV)数据对鄱阳湖湿地地区的湿生植被进行生物量反演研究,并在密歇根微波冠层散射(MIMICS)模型模拟分析的基础上利用人工神经网络(ANN)方法来反演生物量.据此计算出鄱阳湖4月份湿生植被的总生物量干重约为1.065×109kg,并给出了生物量分布图.反演结果表明,ENVISAT ASAR数据可以很好地用于湿地植被生物量反演;神经网络生物量反演方法可以有效地表达生物量与后向散射系数之间复杂的非线性关系,从而大大提高反演精度;反演结果的误差主要来自于实地采样、图像配准、反演计算过程中带来的误差.     

基于AIEM和实地观测数据对GNSS-R反演土壤水分的研究

介绍了用GPS反射信号反演土壤水分的原理及反演研究的进展,并用改进的积分方程模型(AIEM)和实地观测数据对利用GPS反射信号反演土壤水分的方法进行了分析,分析结果表明,由于单个频率的雷达信号受地表粗糙度、角度和地表类型(裸地和植被类型)的影响比较大,很难提出一个实用的通用物理算法.利用美国2002年土壤水分实验(SMEX02)实测数据对上述的反演算法进行了分析,分析结果表明,采用经验统计算法对单个站点观测比较实用,平均相关系数达到0 85以上.整个分析表明,利用GPS前向散射信号与噪声之比反演土壤水分在单个站点能够取得比较高的精度.     

基于FPGA的软硬件协同的多表哈希连接加速器

多表连接操作难以实现硬件加速。一方面,多表连接请求中表的数目不确定且连接方式多变,这种灵活的计算请求与固定的硬件行为之间存在矛盾;另一方面,多表连接的中间结果随表的增加而扩充,数据结构的管理和维护也要求更高的硬件开销。为支持灵活高效的多表连接计算,本文提出一种软硬件协同的优化方法。软件部分,将多表连接抽象为正向和反向2种计算模式并支持不同方式的多表连接。硬件设计采用访存和计算协同优化的方法:设计一种规则的硬件哈希表结构以提高内存访存带宽;设计支持正反向计算的同构专用计算引擎,配置多数据通道和指令控制系统实现高效的并行运算,提升多表哈希连接的计算效率。实验结果表明,相比中央处理器(CPU)执行表连接操作,单计算引擎能够提升性能9.2～11.0倍。通过多路并行的技术,实现8路并行的多表哈希引擎,能够充分利用板卡片外(DDR)内存带宽,实现相比CPU超过71.1倍的性能提升。     

基于GPR代理模型和GA-APSO混合优化算法的软基水闸底板脱空反演EI北大核心CSCD

软基水闸底板脱空是水闸在长期服役期间受水流侵蚀等环境因素影响所产生的一种危害极大且难以察觉的病害。由于其病害部位于水下,传统方法难以检测,该研究提出一种基于高斯过程回归(Gaussian process regression,GPR)代理模型和遗传-自适应惯性权重粒子群(genetic algorithm-adaptive particle swarm optimization,GA-APSO)混合优化算法的水闸底板脱空动力学反演方法,用于检测软基水闸底板脱空。首先,构建表征软基水闸底板脱空参数和水闸结构模态参数之间非线性关系的GPR代理模型;其次,基于GPR代理模型与水闸实测模态参数建立脱空反演的最优化数学模型,将反演问题转化为目标函数最优化求解问题;最后,为提高算法寻优计算的精度,提出一种GA-APSO混合优化算法对目标函数进行脱空反演计算,并提出一种更合理判断反演脱空区域面积和实际脱空区域面积相对误差的指标—面积不重合度。为验证所提方法性能,以一室内软基水闸物理模型为例,对两种不同脱空工况开展研究分析,结果表明,反演脱空区域面积和模型实际设置脱空区域面积的相对误差分别为8.47%和10.77%,相对误差值较小,证明所提方法能有效反演出水闸底板脱空情况,可成为软基水闸底板脱空反演检测的一种新方法。     

基于小波变换的网络流量在线预测模型

在无抽取Haar小波变换的基础上,结合自适应AR模型和滑动窗口式多项式拟合方法,建立了一种基于小波变换的递推式高速网络流量在线预测模型.该模型首先用无抽取Haar小波变换把网络流量时间序列分解为细节信号和近似信号,然后对细节信号部分使用自适应AR模型预测,对近似信号部分则使用滑动窗口式多项式拟合方法预测,最后用小波重构获得原始时间序列的预测值.该模型不但提高了流量在线预测的准确性,而且通过模型参数的递推式自动调整,避免了参数的定期估计和更新.     

基于显式模型预测控制的轮毂驱动电动车垂向振动研究EI北大核心CSCD

针对轮毂驱动电动车非簧载质量增大而引起的行驶平顺性和操纵稳定性恶化问题,提出了基于显式模型预测控制(EMPC)理论的主动悬架控制方法。建立由刚性环轮胎模型和空气悬架模型组成的四自由度系统模型,并确定车辆平顺性、稳定性和电机性能多目标函数及约束条件;基于多参数二次规划理论,将隐式模型预测控制系统转换为与之对应的显式多面体分段仿射(PPWA)系统,离线求解状态变量间的最优控制律,并运用参数分区上的显式控制律求得最优主动力。仿真结果表明:相较于被动悬架和运用天棚控制策略的主动悬架,基于EMPC理论控制的主动悬架对车身垂向加速度、轮胎动载荷和轮毂电机偏心距均方根值提升效果明显,改善了轮毂电机驱动电动车的行驶平顺性、操纵稳定性和电机性能。     

采用基于KPOD的模型降阶方法提高油藏模拟速度的研究

应用场型了型降阶技术进行了传统油藏模拟器运算速度的研究。考虑到该技术采用本征正交分解(POD)方法能够加速模拟器运算,但对系统的输入参!较敏感,降低模拟的精度和效率,采用了基于Krylov子空间和POD的KPOD方法,以便利用Arnoldi的矩匹配性质和POD的数据泛化能力减少POD方法对模型输入参数的依赖。油藏模拟实例■,KPOD方法在计算速度和精度上都优于POD方法,验证了该方法的有效性和实用性。     

基于VOF法的风暴潮洪水演进三维数值模拟

为了提高风暴潮灾害应急处置能力,确保防潮安全,文章建立了耦合流体体积函数(VOF)法的三维非稳态水气两相流k-ε模型,采用等效糙率的方法处理城市密集建筑群,既考虑了其阻水作用,又考虑了其蓄水作用。针对天津市滨海新区海河与永定新河之间区域的风暴潮洪水演进数值模拟与分析,对100年一遇风暴潮洪水淹没情况进行分析,并对不同频率的风暴潮洪水的严重性进行了比较。结果表明,随着风暴潮发生频率的增加,风暴潮淹没范围逐渐减小,水深随着频率的增加是逐渐减少的,该研究为海堤安全管理、风暴潮灾害的快速科学评估提供了理论依据和技术支持。     

Novel method to construct large-scale design space in lubrication process utilizing Bayesian estimation based on a small-scale design-of-experiment and small sets of large-scale manufacturing data

A large-scale design space was constructed using a Bayesian estimation method with a small-scale design of experiments (DoE) and small sets of large-scale manufacturing data without enforcing a large-scale DoE. The small-scale DoE was conducted using various Froude numbers (X₁) and blending times (X₂) in the lubricant blending process for theophylline tablets. The response surfaces, design space, and their reliability of the compression rate of the powder mixture (Y₁), tablet hardness (Y₂), and dissolution rate (Y₃) on a small scale were calculated using multivariate spline interpolation, a bootstrap resampling technique, and self-organizing map clustering. The constant Froude number was applied as a scale-up rule. Three experiments under an optimal condition and two experiments under other conditions were performed on a large scale. The response surfaces on the small scale were corrected to those on a large scale by Bayesian estimation using the large-scale results. Large-scale experiments under three additional sets of conditions showed that the corrected design space was more reliable than that on the small scale, even if there was some discrepancy in the pharmaceutical quality between the manufacturing scales. This approach is useful for setting up a design space in pharmaceutical development when a DoE cannot be performed at a commercial large manufacturing scale.