多波束测深系统中的海底地形可视化技术研究

针对直接使用大数据量的离散深度数据实现海底地形可视化时,基于不规则三角网的海底地形建模速度慢、稳健性低的问题,提出一种联合矢积测试的子网合并双向缝合算法,设计了一种基于二叉树的动态分块合并机制。该算法能够避免相交三角形或线形三角形的产生并使缝合后新生成的初始三角形形状趋于最优,提高了子网合并速度与整个构网程序的稳健性,实现了基于快速Delaunay构网的海底地形建模和三维可视化。实验结果表明,该算法能够明显提高子网合并速度与程序稳健性,适用于大数据量离散测深数据的海底地形绘制。     

UUV环境自适应坐底策略与控制方法研究

针对水下无人航行器(UUV)海底驻留值守的着陆坐底过程,分析了UUV坐底的环境约束以及UUV完成坐底所需的近海底环境感知能力和操控能力,提出了一种环境自适应的坐底策略和控制方法,提高了UUV坐底过程中声呐的数据质量和局部地形构建精度。基于多波束声呐数据,在线构建海底局部三维地形,并自动选择满足梯度和坡度约束的坐底位置。基于近海底的海流流向,自动选择UUV坐底的最优艏向;设计了UUV下沉着底时的位置保持和艏向控制器,开展了相关实验,验证了坐底策略与控制方法的可行性和有效性。     

多波束条带测深仪海底三维地形图图像增强初探

多波束条带测深仪是一种先进的海底地形测量设备.经过一系列预处理方法,生成了真实感彩色三维地形图.为了更好地看清图像的细节,本文采用的海底三维地形图图像增强方法,使三维地形图更加清晰.     

基于多源数据的大范围无缝水下地形构建研究

为满足工程展示需要,在现有测区多波束数据的基础上结合全球30″海底地形数据与30 m全球DEM数据,通过数据整理与抽稀、海岸线折断线以及抗差克里金插值,构建覆盖测区的大范围的无缝地形,用于研究区三维地形展示。多种插值方法对比的结果表明,所提出的方法精度较高,满足应用需求。     

基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取

针对海洋环境中特征提取难度大、效率低等问题,设计了基于模糊自适应Hough变换的海洋环境特征提取方法.通过建立成像声呐观测模型,对声呐数据进行预处理并剔除野值;将声呐坐标系下的测量数据转化为全局坐标系下,并提取环境的全局特征;根据梯度方向信息,模糊化处理声呐数据点,采用极小极大模糊推理评判数据点属于某条直线特征的可能性,自适应选择参与投票的数据点.基于海试数据的试验结果表明:该方法能够从伴有噪声、混响、反射的声呐数据中准确地提取港口环境的线特征,并且模糊自适应Hough变换特征提取的投票数目与计算时间分别为传统Hough变换的32.5％和26.1％,表明模糊自适应Hough变换具有存储空间小、计算效率高、实用性强等优点.     

数控铣削仿真系统关键技术的研究

在数控铣削仿真系统中,合理的实体建模方式、仿真算法和图形显示技术对于增强图形真实感和加快仿真速度至关重要.讨论了利用OpenGL进行实体建模的方法;阐述了适合三轴数控铣削仿真的三角面离散法的原理;最后探讨了数控铣削仿真系统中三维图形显示的关键处理技术.基于上述方法开发的数控铣削仿真系统,成功地实现了动态,实时地显示真实感图形.     

无人船搭载双频单波束的河道水下地形三维模型构建

城市内陆河流是重要的排洪泄洪通道,获取准确的水下地形三维模型对排洪量准确估算意义重大。针对传统RTK测量内河水深点云密度低、深水区域难以获取数据,浅水、未知等困难区域船基难以到达等问题,采用无人船搭载双频单波束同时获取水下地形和淤泥层界数据,并给出了数据处理、数据内插及三维建模的整体技术方案。在上海市闵行区某河道进行了实验,验证了数据获取和三维建模方法的有效性。     

盾构滚刀磨损三维可视化监测系统

为了全覆盖和实时地监测盾构滚刀的磨损量和转动情况,设计了滚刀磨损三维可视化监测系统。将电涡流传感器安装在直线滑台上测量刀圈轴向逐个切面的磨损情况;利用霍尔式磁开关传感器感受刀圈侧面磁铁信号以监测滚刀的转动状态。传感器信号经STM32L152芯片处理后由SI4432无线模块传送至上位机程序。基于电涡流传感器测距原理,提出了一种刀圈不同切面数据标定方法。通过现场传输稳定性试验和室内精度试验,验证了该监测系统能够准确检测刀圈的磨损量,实现三维可视化监测。     

大数据三维模型实时交互显示综述

由于硬件平台的限制,大数据量三维地形实时交互显示一直是可视化仿真技术的热点课题,要求综合考虑地形模型复杂度与实时效果,利用三维地形模型数据动态调用技术、LOD技术、纹理CLIP技术,基于一定的硬件条件,达到较好的实时可视化仿真显示速度与效果。     

海洋环境对声呐使用性能的影响

针对声呐装备在使用过程中受海洋环境影响比较大的实际情况,研究不同海洋环境条件下对声呐装备使用性能的影响,探讨了声呐装备与海洋环境相适应的方法,并在环境自适应声学处理技术、测量体制和模式等方面提出了建议,为最大限度地发挥声呐装备的作战使用效能提供参考.     

复杂大地形下铁路与沿线环境三维自动化建模

铁路与沿线环境的大规模三维模型在铁路维护、应急救援、运行可视化等领域广泛应用。提出了一种利用开源地理信息和三维大地形技术相结合的铁路与沿线环境自动化建模方法。该方法利用卫星图对目标线路所在的地理环境进行重建,提取铁路线路的特征点,进而插值获取整条线路。通过对线路离散与坐标变换,建立起复杂地形下任意长大线路三维模型。通过案例验证表明,该方法可有效应对大范围复杂地形的铁路线路和沿线环境自动化建模,显著提高了线路建模的效率。     

轮式移动机器人运动学建模方法

研究轮式移动机器人运动学建模方法问题。提出用于不规则地形下的轮式移动机器人运动学建模方法——轮心建模法(Wheel-center modeling,WCM)在分析多刚体链式机构运动的速度特性以及不规则地形上轮式移动机构转动角速度特性的基础上,建立车轮轮心速度的矢量表达式,即确立WCM。以六轮摇臂转向架月球漫游车的运动学建模为例,分析各关节转动角速度矢量在车体坐标系下的投影,并根据转动矢量方向在车体坐标系中变化与否,将矢量叉乘的投影写成不同的形式,利用车轮轮心坐标系、轮地接触坐标系相对于车体中心坐标系的齐次变换矩阵中的相应元素,将车轮轮心的速度矢量表达式投影到车体中心坐标系下,建立车体运动学模型,从中阐述WCM的方法和过程,并分析WCM的特点。用试验和仿真验证该建模方法的正确性。     

摇臂式探测车在崎岖地形中行进的运动规划及仿真

针对月球表面的崎岖地形环境,利用多体动力学的矢量分析法,建立摇臂式探测车在崎岖地形中行进过程的运动学模型.根据滑移损失产生原因,对驱动轮转速进行规划,推导出各轮协调运动的目标转速.利用仿真软件ADAMS及其运动函数对运动控制过程进行仿真,通过对比分析验证按照目标转速对驱动轮进行运动控制的有效性.     

实现装载机车架流水线装配

通过对装配现场的分析,分别设计制作了移动式全自动前后车架装配板链线,对延续多年的前后车架地摊搭架式装配进行了重大改进,使得员工工作环境得到了明显改善,工作效率得到大幅提升。设计了三维立式工作吊架,通过制作工装保证轴承的位置,并通过小型油压机将轴承快速压型到位,效率高,大大降低员工的劳动强度,同时不使用铜棒敲击,避免了噪声,改善了装配现场环境,提高了轴承的装配精度。装配产能也提升到了8分钟/台,装配效率提高50%。     

Web方式下飞机飞行实测数据可视化方法

为实现基于Web方式的飞机飞行历程实测数据可视化,研究了飞机的三维模型建模方法和三维模型的实测数据驱动方法,利用Google Earth API实现了基于Web方式的飞机飞行历程数据的多视角可视化,为实测飞行数据是否满足飞行大纲的要求提供了可视化的评定方式,直观地再现了飞机的实测飞行历程.该飞行数据可视化系统通过定义三维模型配置,实现了不同机型实测数据可视化.     

基于三角形网格的数字高程模型地形建模研究

本文对数字高程模型的数据采集进行了介绍,并使用目前最为流行的srtmdem数据进行地形三维建模,以Delaunay算法为基础,通过网格数据建立三角网模型,从而达到建模效果。     

用虚拟仪器改造YD200A型圆度仪

对传统的YD200A型圆度仪进行了虚拟改造的可行性分析,给出了基于PCI总线的虚拟仪器系统的软硬件构成。用设计的虚拟仪器对轴的圆度误差进行了实际测量,结果表明与传统的仪器及其测量方法、数据处理方式相比,虚拟仪器构建非常容易,还实现了检测过程的自动化、数字化、智能化及可视化,大幅度提高了测量速度、数据处理速度及测量精度。     

诺西肽发酵过程中的混合建模

本文提出了一种发酵过程混合建模方法。该模型由基于质量平衡的发酵过程机理方程与基于数据的支持向量机模型2部分组成。机理方程作为描述过程的动态行为的整体框架，支持向量机模型用来进行模型参数的估计。并且提出了一种在线修正策略，增强了模型的实用性。将所建立的混合模型应用于诺西肽发酵过程中，结果表明，混合建模方法具有很好的估计性能。     

电磁式电流互感器误差矢量代数分析法

针对目前互感器相关参考书中电磁式CT误差模型采用向量几何法进行建模,存在的理论与逻辑性不强、结论模糊、表述不清晰等问题,通过电磁式互感器CT等效电路模型,依据电路及计量误差理论,采用矢量代数学分析方法建立了互感器复(数)误差数学模型;通过复(数)误差不同代数表达式,合理引申出互感器比差、角差理论公式,据此对电磁式CT误差特性及影响因素、运行条件下误差影响量及对电能计量产生的附加误差进行了定量系统分析。研究结果表明,矢量代数建模及分析法简单、严谨,逻辑性强,对电磁式VT、VT二次回路压降分析也同样适用,是对电磁式互感器误差理论的完善,也是互感器"低校高"误差间接测量法及计算机误差仿真的理论基础。