电子罗盘水平状态下航向角误差补偿算法的研究

针对电子罗盘测量时存在传感器的零位、灵敏度误差和干扰磁场引起的航向角误差问题,应用一种航向角误差补偿算法进行校正;在分析了电子罗盘航向角测量的工作原理、航向角误差形成原因的基础上,详细阐述了该补偿算法的实现原理,并通过LbVIEW软件仿真验证;同时设计了两种测量方案和测试系统,利用HMC1043芯片的电子罗盘进行多次实测验证并得出结论;实验结果表明:补偿后电子罗盘测量的航向角误差在4.5°以内;该补偿算法补偿效果良好,实现简单。     

六维鼠标中力矩与转角转换的一种新方法

提出一种六维鼠标中矩与转换角转换的新方法，不但简化了RPY角计算方法中的繁琐过程，而且不需用任何三角、反三角，开方等这些对单片 机来非常耗时的复杂数学运算，大大缩减了计算量，提高了整个鼠标系统的快速性，因此该算法更便于单片机使用。误差分析表明在很宽的转角变化范围之内，用该方法得计算结果和RPY方法得到的计算结果之间存在很小的误差，而这种微量误差对于鼠标操作的系统来讲是完全可以接受的，运动学控制实验证明了该方法的可行性。     

一个利用法矢的散乱点三角剖分算法

曲面上散乱点的三角剖分在曲面重建中发挥着重要作用,借助于曲面上的法矢信息和三维Delaunay三角剖分算法,该文给出了一种新的散乱点三角剖分算法,输入一组散乱点以及所在曲面S在这些散乱点处的一致定向的法矢信息,该算法将产生一张插值散乱点的三角网格曲面M,并且曲面M可以近似地看成是曲面S的三角剖分,算法的主要步骤分为两步：首先通过曲面S的一致定向的法矢信息,在曲面S的同一侧添加辅助点,利用这些辅助点来剔除Delaunay三角剖分中产生的不需要的三角片;然后将剩余的三角片连接成一张完整的网格曲面,与基于中轴的三角剖分算法相比,该文算法需要更少和更简单的计算,与局部三角剖分算法相比,该文算法可以更有效地避免重建后的曲面产生自交,该文的算法可用于任意拓扑的光滑曲面重建。     

三维散乱点云快速曲面重建算法

提出了一种基于Delaunay三角剖分的三维散乱点云快速曲面重建算法。算法首先计算点云的Delaunay三角剖分, 从Delaunay四面体提取初始三角网格, 根据Voronoi体元的特征构造优先队列并生成种子三角网格, 然后通过区域生长的方式进行流形提取。实验结果表明, 该算法可以高效、稳定地重构具有复杂拓扑结构、非封闭曲面甚至是非均匀采样的点云数据。与传统的基于Delaunay的方法比较, 该算法仅需要进行一次Delaunay三角剖分, 无须极点的计算, 因此算法的重构速度快。     

一种新的电子罗盘校准算法研究

针对复杂磁环境下磁强计误差补偿算法效果不理想而导致电子罗盘精度较低的问题,本文对磁强计的误差来源进行了详细分析与建模,提出了一种基于模拟退火算法(SA)的空间椭球磁强计校正方法,采用模拟退火算法,对磁强计测量数据进行空间椭球拟合,用估计的参数进行刻度系数与软磁干扰、硬磁干扰与零点偏移的整体误差补偿。最后,利用最小二乘法求解出非正交轴的方向余弦,进行非正交误差和安装误差补偿。最终利用设计的算法对某电子罗盘系统进行了航向角误差对比试验,实验结果表明该方法能准确计算出磁强计的误差参数,实测航向角精度从4.5°提高到0.4°,提高了一个数量级。该方法在电子罗盘的校准中具有了一定的工程参考价值。     

磁阻式电子罗盘的设计

通过对磁阻式电子罗盘工作原理的介绍,设计了一套利用磁阻传感器和加速度计测定航向角、俯仰角、侧滚角的电子罗盘测量系统;分析了影响磁阻式电子罗盘测量精度的误差来源,并在此基础上提出了基于牛顿迭代算法的校正方法;最后,经实验结果表明,利用这些校正算法,可使电子罗盘的航向角误差由±9o降到±0.6o,有效地减低由于制造和安装等所引起的误差;同时,这种校正算法不仅适用于电子罗盘,也适用于其它3轴传感器系统。     

一种新型三轴数字罗盘的设计

三轴数字罗盘能输出当前载体的航向角、俯仰角、横摇角,由于其体积小、精度高、使用方便而得到广泛使用,对三轴数字罗盘航向角的测量受周围铁磁物质的影响原理进行了研究,给出了一种可改善航向测量性能的三轴数字罗盘的研制新方案,并提出了具体的修正计算关系式,实验证明该三轴数字罗盘在工作时无须停机就能矫正环境磁场,从而大大提高了航向角动态测量精度.     

运动体方位测量信息融合技术研究

针对角速率陀螺误差随时间积累和磁罗盘易受外界干扰的问题,为了提高运动体方位测量的精度,设计了角速率陀螺和磁罗盘方位信息融合方案。分析了磁罗盘和角速率陀螺的误差特性,进行了误差建模,构建了卡尔曼滤波模型,提出一种能够检测磁罗盘低频干扰,并对干扰误差进行剔除的前置检测环节(PDL)。通过仿真实验可知,该算法不仅能够有效地抑制磁罗盘高频干扰和角速率陀螺的积累误差,同时也可很好地抑制磁罗盘的低频干扰误差,可以给运动体提供较高的方位信息。     

三轴磁罗盘的设计与误差校正

介绍了三轴磁罗盘的工作原理,设计了一种利用磁阻传感器和加速度计测定航向角、俯仰角、侧滚角的测量系统.分析了影响磁罗盘测量精度的误差来源,并在此基础上提出了相应的校正方法.实验结果表明,利用这些算法,可使磁罗盘的航向角误差由±9°降到±0.6°,有效地降低了由于制造和安装等引起的误差.这种校正算法不仪适用于磁罗盘,也适用于其它三轴传感器系统.     

基于三角剖分的形状检索算法

提出了一种基于三角剖分的形状检索改进算法.算法的基本思想是:先对图像进行边界跟踪和角点检测;然后寻找初始角点在边界跟踪中的对应点,并对找到对应点的角点按对应点在边界跟踪中的顺序进行排序;再对排序后的角点进行德洛内三角剖分,得到能表示目标真实形状的三角形序列;最后计算三角形序列的角度直方图作为形状特征进行相似性匹配.实验结果表明,该算法有较高的效率和检索精度.     

三角域上生成三角多项式曲面的实用方法

提出一种三角域上带三个形状参数的三角多项式基函数,基于此基函数可以生成一种三角域上的三角多项式曲面。该曲面可以构建边界为椭圆弧、抛物线弧以及圆弧的曲面。在不改变控制网格的情况下,所提出的曲面可以使用形状参数对曲面进行可预测的灵活调整。为了能够高效稳定地计算该三角多项式曲面,提出一种实用的de Casteljau-type算法。此外,还给出了连接两个三角多项式曲面的[G1]连续条件。     

Algorithm fast fourier transforms with recursively generated trigonometric functions

New recursive formulae for trigonometric functions generation suitable for FFT algorithms are given. Evaluation of one pair of trigonometric coefficients thus requires 2 multiplications and 2 additions only. Speed comparisons of various radices 2, 4 and 8 FFT FORTRAN realizations were performed. An efficient FORTRAN IV program for one-dimensional complex FFT based on radix 8 algorithm with recursively generated trigonometric coefficients is supplied.     

Fourier三角基神经元网络的权值直接确定法

根据Fourier变换理论,本文构造出一类基于三角正交基的前向神经网络模型。该模型由输入层、隐层、输出层构成,其输入层和输出层采用线性激励函数,以一组三角正交基为其隐层神经元的激励函数。依据误差回传算法(即BP算法),推导了权值修正的迭代公式。针对BP迭代法收敛速度慢、逼近目标函数精度较低的缺点,进一步提出基于伪逆的权值直接确定法,该方法避免了权值反复迭代的冗长过程。仿真和预测结果表明,该方法比传统的BP迭代法具有更快的计算速度和更高的仿真与测试精度。     

一类三角形几何不等式的自动证明

讨论了一类只含三角函数的三角形几何不等式的自动证明问题。运用代数方法将其有理化,在不新增加根式的条件下将问题转换为一个二元多项式不等式的证明,设计的基于胞腔分解和实根分离的算法实现了二元多项式不等式的自动证明,输出的证明过程可以手工验证或借助一些数学软件进行理解。实验表明上述算法对一大批具有相当难度,特别是关于三角函数的几何不等式十分高效,并且能够解决三角形内角的任意有理倍数函数的不等式机器证明问题。     

Optimization of the Monte Carlo code for modeling of photon migration in tissue

The Monte Carlo method is frequently used to simulate light transport in turbid media because of its simplicity and flexibility, allowing to analyze complicated geometrical structures. Monte Carlo simulations are, however, time consuming because of the necessity to track the paths of individual photons. The time consuming computation is mainly associated with the calculation of the logarithmic and trigonometric functions as well as the generation of pseudo-random numbers. In this paper, the Monte Carlo algorithm was developed and optimized, by approximation of the logarithmic and trigonometric functions. The approximations were based on polynomial and rational functions, and the errors of these approximations are less than 1% of the values of the original functions. The proposed algorithm was verified by simulations of the time-resolved reflectance at several source-detector separations. The results of the calculation using the approximated algorithm were compared with those of the Monte Carlo simulations obtained with an exact computation of the logarithm and trigonometric functions as well as with the solution of the diffusion equation. The errors of the moments of the simulated distributions of times of flight of photons (total number of photons, mean time of flight and variance) are less than 2% for a range of optical properties, typical of living tissues. The proposed approximated algorithm allows to speed up the Monte Carlo simulations by a factor of 4. The developed code can be used on parallel machines, allowing for further acceleration.     

A simple efficient hidden line algorithm

A simple efficient hidden line algorithm for finite element models is described. The algorithm is general purpose, requires minimal computer storage, and can easily be added to existing plot programs. The routine does not require angle determination, trigonometric functions, or elaborate bookkeeping schemes. Detailed flowcharts and a listing of the computer code are presented.     

基于一种改进CORDIC算法的MATH处理器设计与优化

在精密的电机数控领域中,对三角函数运算的硬件架构性能指标日渐严格。针对传统CORDIR算法求解三角运算时存在迭代次数多、迭代周期长、输入角度范围小等局限性,提出了对其进行角度预处理、镜像迭代、角度补偿、区间换算以及合并迭代结构等优化,并最终完成高精度计算三角函数的MATH处理器设计。在硬件实现上,本处理器在输入角度及坐标范围得到明显优化,计算速率显著倍增,且精度完全满足设计标准,适配于高精度电机驱动等应用领域。     

Reduction to the magnetic pole using a fast fourier series algorithm

An algorithm is developed for making magnetic field “reduction-to-the-pole” computations using two-dimensional Fourier series. A significant saving in computer time is achieved by using a “look-up table” to reduce the number of trigonometric functions to be evaluated. The algorithm is incorporated into an efficient FORTRAN program, RPØLE, for processing magnetic anomalies caused solely by induction in the earth's field.     

基于GPU加速的锥束CT重建算法研究

锥束计算机断层扫描（Cone-Beam Computed Tomography，CBCT）具有采集速度快和空间分辨率高等特点，被生物医学等领域广泛关注。然而通过CPU串行处理CBCT重建中海量投影数据非常耗时，难以满足实时性的需求。GPU的发展为CBCT重建的并行加速提供了条件。根据三角函数周期性的特点对FDK算法进行了改进，并利用GPU实现了12幅投影数据同时并行计算。实验结果表明，相比于传统基于CPU的重建算法，基于GPU的CBCT重建算法在保证图像质量的前提下，将重建速度提高了超过310倍。     

快速开方算法在微控制器上的实现

介绍了两种微控制器快速开方算法:改进牛顿-拉夫逊算法和模拟手算开方算法。前者是以牛顿-拉夫逊算法为基础的一种改进算法;后者是模拟手算开方过程实现开方的微控制器算法,这两种算法都具有较高的开方速度和计算精度。笔者以32位数开方为例,详细介绍了这两种算法用汇编语言实现的过程,并给出算法实现的流程图,最后根据两种算法的特点和实际运算时间,总结了两种算法的优缺点。