多特征参数约束的星载激光高程控制点提取

星载激光点位高程精度是其辅助光学立体影像复合测绘的基础。针对光学影像立体测绘对激光高程控制点精度的需求,提出了一种基于多特征参数约束的星载激光高程控制点提取方法。该方法利用全波形数据包含的目标地物垂直结构信息,分析高精度激光高程控制点特征,基于数据的有效性、波形的峰值个数、回波特征参数实现逐级约束筛选。选取信噪比、峰度和偏度作为评价指标,通过全波形数据回波特征参数的计算、统计与分析,确定其信噪比、峰度和偏度阈值,最终高效提取出可用于星载激光高程控制点的有效波形数据。以我国高分七号数据为试验对象,选取草地、戈壁、道路、水体、沙地、耕地六种典型地物样本,确定适用于提取高分七号高程控制点的信噪比、峰度与偏度的阈值。以江苏地区机载LiDAR点云数据为参考,验证分析高程控制点提取和阈值设定的准确性,试验结果表明:基于多特征参数约束算法,利用设定的适用于GF-7卫星的参数阈值,可以高效、准确地从原始波形数据中提取出有效波形用于高精度高程控制点生产。以与参考数据高程差0.32 m为高程精度要求,提取准确性平均为90.34%,所提取的激光高程平均测量精度优于0.5 m。     

采样频率和激光脉宽对全波形激光雷达测距精度的影响

全波形激光雷达测距精度,又称测距重复精度或测距标准差,受激光器出光稳定性、激光脉宽、探测器响应时间抖动、电路噪声、波形形态、波形采样频率和波形处理算法等因素影响。理论分析了不同采样频率和不同脉宽对全波形激光雷达测距精度的影响,并采集不同的采样频率(1.25、2.5、5 GHz)和不同脉宽(1、2、3、···、10 ns)条件下的波形数据,经滤波、插值、波形提取等预处理后,利用线性高斯拟合、加权线性高斯拟合、迭代加权线性高斯拟合、期望最大化算法、和Levenberg Marquardt算法共5种算法计算测距值并统计测距精度。实验结果表明,EM算法获得的测距精度相比其他4种算法受到波形畸变的影响最小;加权线性高斯拟合算法获得的测距精度受采样频率变化的影响最小;相同波形幅值条件下,实际脉宽增加2.47倍,利用EM算法获得的测距精度从0.97 mm下降至1.18 mm,因此增加脉宽会降低测距精度;在光脉宽为4 ns的情况下,5 GHz采样频率数据在EM算法获得的测距精度分别为2.5 GHz、1.25 GHz采样频率数据的测距精度的1.71倍和3.07倍,而当2.5 GHz和1.25 GHz采样频率数据分别插值2倍和4倍至5 GHz后,仅为1.17倍和1.29倍,因此提高采样频率能够提高测距精度,而对低采样频率数据进行插值能够获得接近高采样频率数据的测距精度。     

云雾干扰条件下激光引信高斯分解测距方法

在云雾影响下,脉冲激光引信存在着虚警概率高、测距精度差的问题,这些问题是制约激光引信全天候工作的主要问题。为了降低云雾对于全波形采样激光引信的影响,提出一种基于高斯分解的回波脉冲处理方法,采用高斯模型将回波信号分解成单独高斯脉冲的形式,根据波形特征分辨出真实目标回波与云雾后向散射回波。从理论仿真和实验上对比了该方法与数字互相关方法的性能差异,结果表明:在能见度小于4 m的云雾条件下,数字互相关法测距精度恶化到1.6 m,而高斯分解法能够实现0.18 m的测距精度,优于互相关处理方式。该方法为激光引信在云雾环境下高精度测距提供了新的数据处理思路。     

直接变频技术在雷达中的应用研究

集成化已成为现代电子系统最重要的发展方向,雷达系统也是如此.现代直接变频技术具有成本极低、体积小、结构简单和高度集成化的特点,已广泛应用于通信市场,如手机、基站、卫星接收机和GPS接收机等,但至今未有在雷达中实际应用的报道.该文对直接变频技术在雷达中的应用进行了研究,特别是应用到相控阵体制的雷达上,能极大地降低雷达成本和体积,且有工作频带极宽、配置灵活、可重构的特点.因此,直接变频技术也将成为雷达技术的一个发展方向.该文最后给出了一个将直接变频技术应用到S波段相控阵雷达的设计实例.     

小断面岩石巷道掏槽爆破参数优化实验

针对小断面岩石巷道掏槽爆破效率低下的技术难题,依据掏槽爆破形成槽腔为后续炮孔提供自由面。通过分析施工过程中掏槽爆破存在的问题及其影响因素,采取了控制单一变量的方法,制定9组实验方案,同时配合规范的施工方法对掏槽爆破参数进行优化,从而获得最优的掏槽爆破参数组合。通过对实验数据的比较分析,优化的掏槽爆破参数使巷道掘进的炮孔利用率提高了20%,掘进综合成本节省了27%。     

基于LCA的钢筋混凝土连续刚构桥的环境影响分析

对于世界各国来说,土木工程的可持续发展显得越来越重要,而这对中国的桥梁来说更是具有非常重要的意义。近些年来,我国基础设施工程(尤其是桥梁工程)发展迅速,桥梁数量已经占到全世界桥梁总数的30%~50%。而随着全世界对桥梁可持续研究的重视,全生命周期评价(Life cycle assessment,简称LCA)作为一种定量分析桥梁建设的环境影响的方法已经开始在桥梁工程领域得到应用。因此,本文从桥梁建设的全生命周期出发,采用环境影响评价中的生态指标法进行桥梁生命周期环境影响分析。     

基于数字化设计制造协同的飞机计量保障体系架构探讨

在国家科技创新,数字化设计制造高速发展的背景下,先进的数字化制造与传统的"先制造后检测再校准"的计量保障模式的矛盾愈发突出。以几何参数的数字化计量保障能力为例,通过分析对比国内外航空数字化设计制造工程中的几何参数计量保障工作现状,提出在飞机全生命周期内要保证产品数字化制造的几何尺寸精度,应依据新的产品几何规范,从产品的数字模型定义出发,面向数字化设计制造协同的关键过程和关键参数的测量溯源性要求,研究架构新的数字化计量保障技术体系,并就体系架构展开探讨。     

基于人工蜂群遗传算法的稀疏全聚集成像方法研究

稀疏阵列设计是一种可提高相控阵成像实时性的有效途径。遗传算法能较好解决线性阵列稀疏这种典型的约束优化问题。但此算法的局部搜寻能力较弱,且在后期搜寻效率较差。为此,论文通过构建人工蜂群-遗传算法的阵列稀疏方法,把蜂群寻找最优解的过程引入到传统遗传算法中,增加全局最优解的搜索能力。结果显示,人工蜂群-遗传算法优化后得到的稀疏阵列比遗传算法优化后得到的稀疏阵列具有更高的旁瓣抑制力,阵列的峰值旁瓣水平达到-11.40 dB。而在阈值为-6 dB时,两种算法优化得到的稀疏阵列主瓣宽度都等同于全阵列2.8°的主瓣宽度。最后,论文通过相控阵检测系统在钢轨试样上采集超声信号,利用人工蜂群-遗传算法设计得到的稀疏矩阵进行全聚焦成像。实验结果显示,当阵元数为32的线性阵列在稀疏率达到75%时,稀疏阵列的阵列性能指标分辨率、信噪比与满阵相差不大,但成像效率却提高了53.04%。     

基于半稀疏矩阵的聚乙烯管超声阵列全聚焦成像实验分析

高密度聚乙烯管广泛用于燃气输送等领域,其热熔接头的焊接质量直接影响管道系统的安全。采用全聚焦成像方法对高密度聚乙烯试块的横通孔缺陷进行成像实验,通过对检测信号进行信号预处理,提高全聚焦成像的效果,并提出一种基于半稀疏矩阵采集的超声阵列全聚焦成像方式,将该方式与基于全矩阵、半矩阵和稀疏矩阵采集方式的全聚焦成像结果进行比较。实验结果显示,基于半稀疏矩阵采集的全聚焦成像方法可有效降低计算量,提高实时检测效率,同样能够用于高密度聚乙烯材料中横通孔缺陷的重构且成像信噪比无明显降低。     

基于筋腱失效分析TLP动态响应EI北大核心CSCD

对张力腿平台(tension leg platform,TLP)在不同系泊失效条件下的动态响应进行分析,采用全耦合数值工具ANSYS/AQWA建立非线性平台-筋腱模型,并提出一种模拟筋腱失效的方法。主要分析了筋腱失效时的瞬态响应,筋腱同时失效和渐进失效下的平台瞬态响应,以及筋腱失效后平台的性能变化。结果表明:首先,筋腱断裂失效会导致平台产生瞬时过冲;其次,筋腱同时失效下的瞬态响应比筋腱渐进失效的瞬态响应更显著;最后,筋腱失效后平台的性能会发生明显的变化。因此,需提前研究筋腱断裂对平台动态响应的影响,防止平台的安全性受到威胁。