气象遥感图像及格点场重采样插值方法

重采样插值方法是气象信息处理领域研究的问题之一。针对气象遥感图像,介绍了基于地图投影坐标转换的直接重采样插值方法和间接重采样插值方法;针对气象格点场,介绍了双线性插值方法和贝塞尔插值方法。以气象业务中不同分辨率的气象卫星（FY2E和FY2D）遥感图像以及欧洲中期天气预报中心（ECMWF）降水预报场为例,分别对不同重采样插值方法进行了分析比较。结果表明：基于间接重采样的气象遥感图像最近邻点插值法的计算量小于邻点权重插值方法,而邻点权重插值方法的效果优于最近邻点插值方法;随着图像的分辨率提高,最近邻点插值法与邻点权重插值方法相比,计算量小的优势更加明显;对于高分辨率的气象遥感图像建议采用基于间接重采样的最近邻点法;对于气象格点场,贝塞尔插值方法的插值效果优于双线性插值方法。     

一种基于GPU的改进光线投射算法

针对传统光线投射算法计算量大、速度慢、在没有硬件加速情况下难以实时重建的问题,提出了一种基于GPU编程的快速计算重采样点值的光线投射算法。首先,设计一个GPU程序确定投射光线的终点与方向;其次,采用加速度步长采样方法确定重采样点的位置并利用快速复合插值方法计算重采样点的颜色值;最后,采用不透明度提前截止法进一步加速重建过程。实验结果表明,该方法计算复杂度低、执行效率高。在保证重建图像质量的同时,与现有基于CPU的光线投射算法相比,重建速度提高6倍,与基于GPU的传统光线投射算法相比,速度提高2倍。     

基于LabVIEW的阶次分析系统设计与仿真

对于非稳态振动信号,使用FFT分析会产生谱模糊现象;为了消除谱模糊,最常用的方法是计算阶次跟踪,目前计算主要采用商业软件进行;文章根据阶次分析流程,计算转速剖面,采用拉格朗日7点插值算法;计算重采样时刻,采用给定角加速度阈值进行分段插值方法;角域重采样,采用滑动低通滤波插值方法;基于LabVIEW设计了阶次分析软件系统;通过仿真分析表明,设计的基于LabVIEW的阶次分析系统可以有效的解决谱模糊现象.     

面向精度补偿的工业机器人采样点多目标优化

针对基于误差相似性的机器人精度补偿方法,提出一种机器人采样点的多目标优化方法.首先,定性分析了采样点对于精度补偿效果的影响,并根据精度补偿的工程应用需求,提出了最优采样点的特征和数学模型.其次,为解决最优采样点的优化问题,提出了基于NSGA-Ⅱ(快速非支配排序遗传算法)的采样点多目标优化方法.最后,试验验证和比较分析表明,最优采样点能够将机器人的最大定位误差由1.4953 mm降低至0.2752 mm,补偿效果优于另外2组随机采样点,验证了本文方法的可行性和有效性.     

基于运输成本的高速公路车辆协同调度与速度规划

针对路网中大规模的货运车辆,给出一种新的综合油耗成本与时间成本的车辆协同调度方案,以便在最大化节约运输成本的前提下解决车队的协调优化问题.首先,建立基于油耗成本和时间成本的车辆运输成本模型,通过微调部分车辆的速度与路径,循环计算任意两辆车组队行驶的运输成本节约率,将符合组队条件的车辆构造为车辆组队协调图;然后,采用一种基于中心聚类划分的算法将车辆的组队问题转化为聚类求解问题,求解出节约运输成本最大化的领头车,使其在公共路段组成车队行驶;最后,考虑道路坡度及速度限制等条件,采用基于空间采样的动态规划方法对合并车辆的速度进行优化,从而进一步降低车辆的运输成本.仿真结果验证了所提出的优化方案及求解思路的可行性和有效性.     

基于Delaunay三角网的克里金并行算法优化

当采样点数据量较大时, 可以采用Delaunay三角剖分建立三角网来使用局部邻域采样点进行克里金插值. 但是该算法需要对每个插值点拟合半变异函数, 插值点规模大时造成巨大开销. 为此, 本文提出了一种以三角形为单位拟合半变异函数的克里金插值方法, 采用CPU-GPU负载均衡将部分计算优化, 充分考虑不均匀样本对克里金插值效果的影响. 结果表明, 本文算法能够保证不均匀样本集的插值效果, 提升了计算性能且能够保证较高的精度.     

函数拟合法力数字传感器的非线性和温度补偿

针对力数字传感器存在的分散性、非线性和温度特性问题,通过软件进行补偿.分析了力数字传感器的非线性特性,采用三次样条插值获得被测重力和输出频率的函数关系,将测量得到的输出频率通过三次样条插值计算得到被测重力.对于力数字传感器的温度特性,建立了分段三次插值函数,利用反函数得到不同温度下输出频率与被测重力的函数关系.将温度和频率量作为自变量,通过分段三次插值函数计算得到被测重力.函数拟合法实现力数字传感器的非线性和温度补偿使所需数据量减少.实测表明:该方法的测量精度高,非线性和温度补偿后的最大引用误差为0. 5%,满足实际工程的需要.     

基于粒子滤波的速度轨迹补偿

在膛内测速中,恢复经过特殊信号处理得到的速度缺失段时,会受到烟雾、火光和冲击波等因素的干扰,此干扰会导致实际获取的运动目标在出膛口时刻的多普勒信号能量特别微弱,速度出现相应的缺失,降低了测量的精度.针对此干扰,采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法,避开速度缺失段对速度曲线进行采样插值,首先对插值后缺失段速度进行拟合,的方法得到缺失段速度模型,然后再利用此模型对速度进行恢复优化.由于膛口速度是判断目标出膛时刻的关键影响因素,而速度缺失段通常出现在运动目标出膛口时刻,因此采用基于粒子滤波（PF）对速度轨迹做补偿的方法对速度缺失段的恢复显得至关重要.     

混合插值法重构近地表模型

当控制点多和网格稠密时,基于薄板样条(TPS)插值的近地表模型重构往往很耗时,影响了静校正中近地表建模的效率.针对此问题,采用一种TPS插值和三次样条插值相结合的混合插值法重构近地表模型.首先利用矩阵递归LU分解及GPU加速的LU分解算法求解大型线性方程组,建立TPS插值函数;然后在X和Y方向上使用适当的步长对网格进行抽稀,运用TPS插值函数计算稀疏网格点的值,再通过稀疏网格点建立三次样条插值函数并计算剩余网格点的值;最后用OpenGL实现近地表模型的三维可视化.实验结果表明,文中算法提高了近地表模型重构的速度,其精度接近TPS插值精度.     

基于下采样的快速块匹配搜索算法及降噪应用

提出一种基于下采样的快速块匹配搜索算法——下采样三步搜索算法(DTSS)。在视频序列中,通过双线性插值法下采样得到当前帧和参考帧的采样帧,在采样帧中进行基于块的三步法初步运动估计,然后通过下采样恢复进行精细搜索,得到当前帧的运动矢量场。利用双线性插值下采样方法的低通特性,可以实现在噪声干扰情况下对运动矢量的准确搜索;另一方面,采用下采样技术,使得块匹配搜索算法的搜索速度加快,达到快速搜索目的。实验结果表明,在保持搜索准确度和提高搜索速度方面,DTSS明显优于三步法和菱形搜索等经典的块匹配搜索算法。最后结合经典的多假设运动补偿滤波(MHMCF)算法验证了DTSS应用于视频图像降噪中的有效性。     

一种提高频率测量精度的方法

本文以电压过零点频率测量法为基础,对原固定采样频率下的采样序列采用拉格朗日线性插值法抽取新的采样序列,再利用傅氏算法提出了一种提高频率测量精度的频率测量方法。该方法能够消除传统傅氏测频算法的频谱泄露及栅栏效应,很好的抑制谐波的影响,精确的测量电力系统的基波频率。算法的测试结果证明了该方法能够满足电力系统对频率测量精度及实时性的要求。     

基于CIC抽取滤波器的谐波分析算法

为消除非同步采样引起的频谱泄漏,提高电网信号的谐波分析精度,提出了基于级联积分梳状(CIC)抽取滤波器的谐波分析算法。在前端AD过采样的情况下,该算法采用逆向搜索的方法实现非同步采样数据的整周期截断,用基于CIC抽取滤波器变频的方法实现信号采样频率与信号基波频率同步,通过快速傅立叶变换(FFT)得到信号频谱,计算基波及各次谐波的幅值和相位。仿真实验结果及误差分析表明,相对于常规的分析方法,该算法具有较高的测量精度。该算法对于非稳态周期信号的谐波分析只需单周期采样,简单易实现,是一种有效的测量方法。     

基于时序相关双采样的紫外光谱CCD信号采集

目前采集CCD信号通常是使用双采样器来实现,仅适用于高频采样。为扩大采样频率范围和提高采集精度,采用了一种基于时序相关双采样的采集方法。时序相关双采样是在时序上分别选取CCD输出信号复位电平和信号电平中的2小段进行AD转换,转换后的数据上传到上位机上相减得到像素的实际灰度值。用紫外光源配合紫外滤色片进行了相应实验,结果表明,该方法能在不同频率下对紫外光谱CCD信号进行正确采集并成像。分析采集结果可知,该方法能消除信号电平和复位电平整体漂移产生的误差,抑制系统噪声。     

基座扰动影响磁悬浮寻北仪精度的数据处理方法研究

影响磁悬浮寻北仪精度的因素可分为高频噪声干扰和低频大能量干扰,为消除基座扰动对磁悬浮寻北仪精度的影响,采用小波预处理消除系统内部高频噪声影响;并提出基于EMD分解干扰点检测的三次样条插值包络均值滤波结合抗差估计的新算法,以有效消除外界低频大能量干扰。对比分析算数均值滤波和最小二乘法的寻北结果精度,计算结果表明,存在外界异常干扰时,提出的处理算法可以得到更高的寻北精度。     

一种Halton序列的HDRRT移动机器人融合规划算法

针对标准快速扩展随机树(RRT)算法采用伪随机序列导致采样点分布不均、不合理,且移动机器人从起始点到目标点路径有冗余路段及冗余节点的问题,提出HDRRT (halton & dijkstra & rapidly exploring random tree)算法,该算法采用采样点分布均匀性好的Halton序列进行采样,并利用候选点集策略对节点进行筛选,以剔除冗余节点;同时该算法采用改进的Dijkstra算法提取原始路径关键节点,以减少路径冗余路段;在此基础上采用3次B样条曲线对路径作平滑处理.经Matlab联合ROS系统仿真结果表明, HDRRT算法相对于Bias-RRT和标准RRT算法具有快速性,稳定规划出最短以及平滑路径等优点.     

基于激光SLAM的运动畸变校正算法研究

针对目前激光雷达为降低成本进而降低速度呈现出的采样频率低、采样点稀疏的发展方向与提高移动机器人移动速度的发展要求不匹配的现状,设计实现了一种畸变矫正算法,通过获取移动机器人搭载的位置姿态传感器数据,运用滤波算法和球面线性插值算法对姿态进行滤波估计,从而实现激光点云的畸变矫正.最后通过搭建ROS提供的Gazebo仿真平台...     

基于克里金空间插值的位置指纹数据库建立算法*

为解决室内定位系统中建立位置指纹数据库工作量庞大的问题,提出了一种融合信号衰减因素的普通克里金空间插值建库算法。该方法首先采用高斯滤波对有限预选参考点的信号强度采样数据进行预处理,并基于球状模型由参考点预处理数据拟合出空间变异函数,然后采用普通克里金插值法对其它位置的信号强度进行估值并生成相应的位置指纹,最后由有限实测数据生成大容量高分辨位置指纹数据库,并通过KNN_Filter算法和对数权重算法完成了定位仿真,验证了该建库方法的有效性。仿真实验结果表明,该算法在保证定位精度的前提下相比传统建库方法可降低40%左右的工作量,提高了室内位置指纹定位方法的工作效率。     

预应力锚索二次张拉拐点自动识别研究

目前判断预应力锚索二次张拉中产生的拐点的主要方法是通过人工来估算拐点处的荷载和位移值。针对这个问题,通过分析二次张拉的物理特点,结合施工过程中外部因素对张拉数据的干扰特征,提出了拐点识别的数学模型和拐点识别的通用过程;提出了采用中位值平均滤波算法来过滤测量中的异常点,采用拉格朗日抛物插值算法来优化采样数据,最后通过计算得到拐点的精确数据。实验表明,通过提出的拐点识别方法可以快速定位拐点的位置,极大地提高了拐点识别的效率和准确度。