正交异性薄膜非线性振动分析

根据大挠度理论建立了正交异性薄膜的非线性动力学方程并对其展开分析。根据薄膜动力学特性建立薄膜振动问题的控制方程组;根据物理和边界条件对方程组进行简化和解算,得出其线性解析解和非线性解析解。利用伽辽金算法得出薄膜非线性振动频率的近似解。通过算例分析验证了近似解的准确性和精度,并对其误差进行了分析。分析结果表明近似解结构简单,且具有较高的精度和较大的适用范围,能够为膜结构工程设计提供理论计算依据。     

类GPS超声定位系统及两基站定位性能分析

介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理,给出了两基站定位的解析算法并对其定位精度作了分析。理论分析表明,目标的定位精度与它在空间中的位置和基站的几何布局有关。在基站几何布局一定的情况下,为获得较高的定位精度,应根据目标所在空间中的不同位置选择不同的定位基站。根据PDOP(平面位置精度因子)在定位空间中的分布图,给出了两基站定位时的基站选择原则。最后通过仿真验证了上述分析的正确性。     

适用于MAUV的变基线定位系统

为了满足多关节潜器(MAUV)在深海进行精细化探测的需要,实现其在基线长度实时变化的情况下仍能进行高精度定位,设计并实现了一种适用于MAUV的变基线定位系统。该定位系统通过水听器阵列获得潜标发射的线性调频(LFM)水声信号,利用同步时延估计算法得到时延信息;辅助以光纤陀螺仪、关节转角传感器数据,通过基线解算算法更新基线长度及姿态参数;结合温盐深仪、多普勒计程仪数据,利用变基线定位算法计算得到MAUV的三维位置坐标。通过基于Bellhop的定位仿真及消声水池实验验证,结果表明该定位系统具有稳定性强、定位精度高的优点,其定位精度优于斜距的1%,能满足MAUV在深海工作的定位要求。     

类GPS超声定位系统及其定位精度分析

针对常规超声局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理。通过多基站距离估计算法获得定位物体与观测基站的估计距离后,详细推导了Gauss-Newton迭代定位算法并对其定位精度作了分析。理论分析表明,定位物体的定位精度与物体在空间中的位置和基站的几何布局有关。若基站几何布局已定,为获得较高的定位精度,应根据物体所在空间中的不同位置选择定位基站。根据PDOP(平面位置精度因子)在定位空间中的分布图,给出了以三个及以上基站进行定位时的基站选择原则。最后通过仿真验证了上述分析的正确性。     

SAR干涉测量数字高程模型提取与高程误差校正

介绍了基线几何参数的估计、干涉相位图生成、干涉相位去平、基线几何参数优化算法、高程解算等原理。利用在中国内蒙古自治区获取的一对ＳＩＲ－Ｃ／Ｘ ＳＡＲ Ｌ波段干涉测量数据研究了干涉测量数据处理方法,对整景ＳＡＲ数据进行了处理,生成了相应地面范围的数字高程模型。在试验区地形图的辅助下,分析了利用粗略基线几何参数求算高程产生误差的原因,实现了基于ＧＣＰ的基线几何参数优化算法。利用控制点进行校正后,数字高     

超短基线水下定位的关键技术分析

超短基线水下定位(USBL),是近年来发展很快的新技术,具有基阵和信标体积小,安装和应用方便等突出优点.本文在讨论五基元超短基线水下定位一般性原理的基础上,给出了水下定位解算的数学模型,重点介绍采用特殊的五基元"十"字形平面水听器阵技术和chirp脉冲信号串定位处理技术,分析了其对设备工作稳定性和定位精度的作用.     

基于HT的显微视觉亚像素定位算法

根据显微图像的几何特点,提出了基于HT（Hough Transform）十字显微图像亚像素定位算法（SLACHT）和基于HT近似圆显微图像亚像素定位算法（SLARHT）,对显微图像特征中的直线和近似圆的亚像素定位做了深入的研究。通过与经典直线HT定位算法和经典随机HT圆定位算法进行实验对比,验证了该定位算法的优越性;通过与Matlab中的直线HT定位算法和圆HT定位算法进行实验对比,验证了该算法的可靠性。大量实验表明,该算法的定位精度优于0．01像素,具有运行速度快、鲁棒性强的特点。     

不同布阵方式下球面交汇定位系统性能分析

长基线阵球面交汇定位系统中,布阵方式将影响水下目标的定位精度。首先从理论上对定位原理进行了讨论;然后通过仿真定量分析了不同布阵方式下的定位误差。分析结果表明,水平阵无法实现三维定位,通常只能实现二维平面定位,定深则需由深度传感器完成。另外,当测量阵的孔径较大且水下目标位于水平测量阵的正下方时,定位误差最小。     

多冗余被动定位系统精度分析

针对基于二元矢量传感器浮标的被动式水声定位系统高精度定位区域小的问题,采用增加浮标个数构成具有一定冗余度的测量阵,提高了系统定位精度,并且研究了冗余度对定位精度的影响。文中首先对基于纯方位测量的被动定位技术给出了多基阵解算算法的原理和解算步骤,然后仿真了多种冗余度(6~12个浮标)和不同阵型下的被动定位系统的定位精度。结果显示定位误差分布与测向误差、目标所处位置、阵元个数以及测量阵阵型有关,而且定位误差分布具有对称性。周边浮标组合在阵的中心区域定位精度较高,对角组合可以弥补四边连线附近的低精度区域。该仿真结果在参加的系统海上试验中得到了验证。     

未知声速分布下的一种水下目标GPS定位修正算法

由于海洋中声速分布不均匀,要实现水下目标GPS的精确定位,必须进行误差修正。阐述了采用应答器工作模式的水下目标GPS系统定位原理,在水下目标GPS系统定位过程中,分析了一种基于欧氏几何原理的修正算法在声速分布未知时的定位修正效果和局限性,研究了算法出现盲区的原因,并据此对该算法进行了改进。仿真计算结果表明改进后的算法可有效减小声速分布未知时声速估计不准确造成的定位误差,提高了水下目标GPS的定位精度。     

协作机械臂末端执行器的快速定位算法

针对传统的协作机械臂末端执行器即时定位效果差的问题,采用AprilTag标签定位,提出一种基于几何学提取ROI的快速定位算法。该算法对宏观尺寸目标采用下采样方法搜索有效局部范围,建立几何约束提取边缘像素点,加速目标识别速度。为了验证所提出算法的有效性,设计了机械臂末端执行器的视觉定位系统实验。实验结果表明:该算法的角点检测相对误差平均值低于0.1pixel,且检测速度提高至40帧/s,实现了对机械臂末端的快速定位。     

Templatized refinement of triangle meshes using surface interpolation

Mesh refinement is an important process with regards to achieving good accuracy for computational simulation and analysis. Currently, there is a lack of a high‐fidelity refinement algorithm for the accurate modelling of geometry in the absence of a physical geometric model. This paper focuses on using a surface interpolation procedure based on a quartic triangular Bezier patch to approximate the underlying geometry of a mesh and to determine the locations of new subdivision vertices. A robust methodology is used for feature retention and accurate curve fitting at sharp edges and hard vertices. This extends the applicability of the surface fitting procedure to any arbitrary geometric configuration. The refinement is based on a new 1:9 subdivision scheme and its implementation is discussed in detail. Despite its high order subdivision footprint, computational efficiency is made possible by the effective use of lookup tables. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

New Three-Dimensional Assessment Model and Optimization of Acoustic Positioning System

This paper addresses the problem of assessing and optimizing the acoustic positioning system for underwater target localization with range measurement. We present a new three-dimensional assessment model to evaluate the optimal geometric beacon formation whether meets user requirements. For mathematical tractability, it is assumed that the measurements of the range between the target and beacons are corrupted with white Gaussian noise with variance, which is distance-dependent. Then, the relationship between DOP parameters and positioning accuracy can be derived by adopting dilution of precision (DOP) parameters in the assessment model. In addition, the optimal geometric beacon formation yielding the best performance can be achieved via minimizing the values of geometric dilution of precision (GDOP) in the case where the target position is known and fixed. Next, in order to ensure that the estimated positioning accuracy on the region of interest satisfies the precision required by the user, geometric positioning accuracy (GPA), horizontal positioning accuracy (HPA) and vertical positioning accuracy (VPA) are utilized to assess the optimal geometric beacon formation. Simulation examples are designed to illustrate the exactness of the conclusion. Unlike other work that only uses GDOP to optimize the formation and cannot assess the performance of the specified size, this new three-dimensional assessment model can evaluate the optimal geometric beacon formation for each dimension of any point in three-dimensional space, which can provide guidance to optimize the performance of each specified dimension.     

浅海信道有效声速估计及其在水声定位中的应用

提出了基于本征声线视在搜索的浅海信道有效声速估计方法。在给定海面海底及垂直声速分布条件下,该方法能快速准确地估计浅海信道中任意两点的有效声速以及有效声速空间分布物理图像。因该方法采用本征声线视在搜索思想,计算量大为减小,易于实际工程应用。随后探讨了其在长基线水声定位解算中的应用。海试与应用结果表明,该方法可以提高长基线定位系统对浅海信道复杂水文的适应能力。     

一种二分迭代实时声线修正算法

为提高对水下目标的定位精度,提出并实现了一种二分迭代实时声线修正算法。首先通过二分迭代法快速搜索出水下声源所发出的定位声信号传播声线的初始掠射角,然后以该初始掠射角对应的唯一声线为基础,根据斯涅耳(Snell)声线折射定理计算得到声源与水下接收阵元的距离值,最终利用与声线相符的三路测距值进行交汇解算,完成实时声线修正定位。湖上试验结果表明,该算法简单易行、运算速度快,能够满足实时修正处理的要求,在复杂水文条件下提高了水声定位系统的定位精度。该算法具有良好的工程实用性和通用性,可推广应用于同类水声跟踪定位系统。     

基于瞳孔灰度特征的快速虹膜定位

虹膜定位算法是虹膜识别的关键步骤之一,定位的速度和准确度是衡量虹膜定位算法优越性的标准.本文根据瞳孔区域独特的灰度特征提出了一种快速虹膜定位算法,即先粗定位瞳孔区域,再利用形态学和几何学方法精确定位瞳孔,最后利用微分积分算子在瞳孔定位后分割的区域内进行外圆定位,对中科院虹膜库Version 1.0中的756幅图像进行定位,准确率达到98.80%,平均定位时间为1.5 s,比直接应用Hough变换定位虹膜在速度上有了很大提高.     

基于几何参数标定的串联机器人精度提升

为了提升串联机器人绝对定位精度,提出了基于零参考模型(ZRM)的机器人几何参数标定方法。建立了包含方向矢量和连接矢量的机器人零参考模型;针对模型特点,利用改进遗传算法(IGA)优化求解零位方向分量和位置方向分量,给出了用IGA标定几何参数目标函数值计算方法及求解几何参数误差的具体步骤。通过对ER10L-C10工业机器人不同测点下仿真标定及实测研究结果表明:IGA方法能够快速对机器人ZRM的几何参数实现标定,当标定点设定为50个左右时,标定后的机器人在测试点的精度提升泛化能力较好,对ER10L-C10机器人在整个工作空间内实测标定其末端绝对定位精度提升约90%,该方法适于在有高定位精度要求的串联机器人中推广应用。     

Certified real-time shape optimization using isogeometric analysis,PGD model reduction,and a posteriori error estimation

In this paper, we address the effective and accurate solution of problems with parameterized geometry. Considering the attractive framework of isogeometric analysis, which enables a natural and flexible link between computer-aided design and simulation tools, the parameterization of the geometry is defined on the mapping from the isogeometric analysis parametric space to the physical space. From the subsequent multidimensional problem, model reduction based on the proper generalized decomposition technique with off-line/online steps is introduced in order to describe the resulting manifold of parametric solutions with reduced CPU cost. Eventually, a posteriori estimation of various error sources inheriting from discretization and model reduction is performed in order to control the quality of the approximate solution, for any geometry, and feed a robust adaptive algorithm that optimizes the computational effort for prescribed accuracy. The overall approach thus constitutes an effective and reliable numerical tool for shape optimization analyses. Its performance is illustrated on several two- and three-dimensional numerical experiments.     

钢管混凝土拱空间高效双非线性有限元分析

大跨度钢管混凝土空间桁架拱桥的复杂造型使得有限元分析极为特殊,对非线性分析方法的计算精度和效率提出更高要求。采用共旋坐标法,根据共旋坐标系下应变与消除刚体位移后的变形呈线性关系的特点,利用虚功原理无需迭代就能计算出该坐标系下完全粘结钢管混凝土梁单元考虑材料非线性的切线刚度矩阵,再基于场一致性原则导出结构坐标系下考虑几何与材料双重非线性的切线刚度矩阵,从而建立钢管混凝土拱空间高效非线性分析方法。编制了相应的程序,对钢管混凝土模型拱的面内与面外受力进行了计算分析,结果表明在计算精度和效率上是比较满意的。