基于卡尔曼融合的激光雷达特征匹配方法

针对现有激光雷达特征匹配算法线段特征匹配定位不够准确的问题,提出了一种基于卡尔曼融合的激光雷达特征匹配算法。首先扫描一帧雷达数据,利用改进的激光雷达线段特征提取方法,提取出特征线段,得到局部地图。接着确定局部地图旋转、平移参数,再将局部与全局地图进行匹配,根据相对偏差得到匹配结果。然后基于卡尔曼,利用IMU数据作下一时刻的预测估计,利用激光雷达匹配结果作观测,两者融合得到最优估计。实验结果表明该方法相对现有特征匹配算法在特征线段的匹配准确性上更高,因此定位导航的精度和鲁棒性也更好。

改进的激光雷达线段特征提取方法

针对现有激光雷达(LiDAR)特征识别算法线段特征识别不够准确的问题,提出了一种改进的LiDAR线段特征识别算法。首先,基于改进的斜率差算法将连续的点进行聚类,找出所有的角点、断点和散点,并以断点为特征分割点集;接着,利用连续边缘跟踪算法剔除假断点;然后,使用改进的迭代适应点(IEPF)算法筛选基于斜率差算法找出的所有角点,得到真实的角点。最后,对分割并筛选后的特征点集进行最小二乘拟合,从而得到特征线段。实验结果表明:该方法相对现有特征识别算法在角点和断点的识别准确性上更高,因此提取的特征线段的长度鲁棒性也更好。

考虑激光雷达误差的环境特征识别斜率差优化

基于斜率差的激光雷达环境特征提取算法忽略自身误差时容易造成过分割现象和误分割现象。为此,提出了一种考虑激光雷达误差的环境特征识别斜率差优化方法。在雷达数据存在误差情况下,首先通过角点与左右相邻斜率差值之和不变的特点得到一种角点识别的优化算法;再通过断点阈值过滤错误的断点;最后通过分割角点点簇的方法过滤错误的角点,以此得到准确度更高的角点。实验结果表明,该方法相对于基于斜率差的特征提取方法能有效提高角点识别准确度,消除了线段过分割现象,减少了线段误分割现象,提高了匹配的精度。

环境规制对城市土地绿色低碳利用水平的空间效应

研究目的:探讨环境规制对城市土地绿色低碳利用水平的空间影响机制及其空间效应,为协同推进生态环境高水平治理与城市土地高质量利用提供参考。研究方法:投影寻踪模型,空间相关性检验模型和空间计量模型。研究结果:(1)2003—2020年,全国环境规制和城市土地绿色低碳利用水平均呈现持续上升的变化趋势,不同区域表现出不同程度的上升态势。(2)环境规制和城市土地绿色低碳利用水平均存在显著的正向全局空间自相关性,并且空间集聚呈现波动强化的趋势。(3)全国环境规制对城市土地绿色低碳利用水平的影响具有显著的正向空间溢出效应,区域间环境规制正向空间溢出效应表现出“东部>中部>西部>东北”依次递减特征。研究结论:通过“释放环境规制的空间溢出效应”“规范环境规制的执行互动策略”“构建环境规制的区域联动网络”持续提升城市土地绿色低碳利用水平。

考虑碳排放的粮食主产区耕地利用效率区域差异与变化

为系统考察中国粮食主产区耕地利用效率的分布特征。该研究将耕地利用碳排放作为非期望产出纳入耕地利用效率的测度框架中,以中国粮食主产区2000—2016年数据为支撑,综合运用SBM-Undesirable模型和核密度估计方法对粮食主产区耕地利用效率的空间格局及演进特征进行定量刻画。结果表明:1)粮食主产区整体和各省份耕地利用碳排放都表现出不同幅度的增长态势,其中河南的绝对增长量最大,由2000年的487.40万t变化至2016年的806.99万t,净增长319.59万t,其次是内蒙古和黑龙江,江西的绝对增长量最低,研究期内共增长了59.64万t;2)考虑碳排放后,粮食主产区整体和各省份耕地利用效率明显降低,2000年和2016年,不考虑耕地利用碳排放时,粮食主产区平均耕地利用效率分别为0.774 4和0.917 9,而考虑碳排放后,平均效率指数分别为0.639 4和0.843 8;3)粮食主产区耕地利用效率表现出明显的区域差异,根据SBM-Undesirable模型测度结果可将13个粮食主产区分为耕地利用效率优势区、平缓区和劣势区3种类型;4)从核密度估计结果来看,粮食主产区整体和不同类型区耕地利用效率都表现出明显的偏态分布及不同程度的极化特征,而且,与2000年相比,粮食主产区整体、平缓区和劣势区2016年密度曲线的变化区间明显变小,表明耕地利用效率的地区差距有所缓解,但优势区的区间变化幅度并不明显。该研究可以为粮食主产区耕地资源高效、低碳利用提供科学依据和决策参考。

中国地级以上城市土地经济密度差异的时空演化分析

以中国336个地级以上城市为研究对象,利用核密度估计和探索性空间数据分析方法,对2001~2014年中国地级以上城市土地经济密度差异的时空格局演化及影响因素进行分析和探讨。结果表明:(1)中国地级以上城市土地经济密度的总体水平不断提高,平均值从2001年的4.769亿元/km^2增加至2014年的15.375亿元/km^2,但地区差距逐渐扩大;(2)中国地级以上城市土地经济密度表现出显著的全局空间正相关性,相邻地市相互影响,呈现出"高-高"或"低-低"的空间集聚态势,且从LISA集聚图来看,城市土地经济密度通过空间聚类可以划分为"高水平均质型地域"、"塌陷型地域"、"极化型地域"和"低水平均质型地域"4种类型,不同地域类型的空间分布范围和稳定性等都存在差异;(3)中国地级以上城市土地经济密度冷、热点区域的空间分布具有相对稳定性,总体上表现出"东热西冷"的分布格局,热点区主要分布在东部的京津冀地区、长江三角洲地区和珠江三角洲地区等,广大中、西部地区则大多处于低值簇,属于城市土地经济密度的冷点区或次冷点区;(4)自然条件状况决定城市土地的供给能力和开发潜力,是导致中国地级以上城市土地经济密度差异的基础性因素,区域经济发展水平、经济发展政策、土地利用管理政策也会对城市土地经济密度差异造成一定程度的影响。

基于LM优化的NDT点云配准算法

传统的正态分布变换配准算法处理初始位姿变换相差较大的两帧点云时,存在无法收敛或者陷入局部最小值的问题。为了提高算法的收敛性能,提出了一种基于LM方法改进的三维正态分布变换配准算法。在原始点云的体素滤波中,引入k最邻近搜索寻找距离重心最近的点作为替代点,提高点云数据在下采样后的精度。在算法的迭代优化步骤中使用列文伯格-马夸尔特法,通过计算因子ρ的值动态调节每次迭代过程的步长直到达到最优,避免无法收敛或陷入局部最小值的问题。实验数据表明,相比于传统的正态分布变换配准算法,所提算法在初始位姿变换相差较大时,精度更高且鲁棒性较好。

中国城市土地经济密度的分布动态演进

研究目的:探究城市土地经济密度的整体分布特征及其演进规律,为实现城市土地利用系统与城市社会经济系统的高效融合及协调发展提供指导与参考。研究方法:核密度估计,马尔科夫链。研究结果:(1)中国城市土地经济密度的整体水平不断提高,但存在着显著的空间非均衡特征,基本呈现出东部地区>中部地区>西部地区的地理格局;(2)在全国层面和东、中、西部三大区域层面,城市土地经济密度的地区差距在样本考察期内都不断加剧,且各地区城市土地经济密度在发展过程中都出现过不同程度的极化现象;(3)中国不同水平城市土地经济密度之间的流动性较差,各省份在总体城市土地经济密度分布中的相对位置比较稳定,且城市土地经济密度的长期均衡状态将处于中高水平和高水平。研究结论:采取差异化的城市土地利用管控策略和经济调控策略,实现东部、中部和西部地区城市土地利用与经济发展的协同共进。

基于统计公差和质量损失的公差设计

公差设计是产品设计的重要组成部分并直接影响到产品的实际生产成本。在传统的公差设计中,很少同时考虑质量损失和统计公差,因而采用传统的设计方法很难得到公差的最优解。基于产品的质量损失,利用公差-成本关系和统计公差的方法,建立了公差设计的优化模型,并应用遗传算法进行装配公差的分配。该模型以制造成本与质量损失成本之和为目标函数,以加工能力和功能要求为约束条件。最后通过齿轮装配体公差分配的一个例子来说明所提出方法和模型的优点。

基于粒子群算法的装配公差优化分配

装配公差分配是产品公差设计的重要组成部分。目前装配公差优化分配主要使用遗传算法。为了提高收敛速度,避免早熟收敛,提出了基于粒子群算法的装配公差优化分配方法。采用了基于实数的编码表示方法,以装配公差分配的优化目标函数作为评价函数,利用罚常数将约束条件并入评价函数中。一个实例的优化结果表明所提方法的收敛性、稳定性和算法效率均优于基于遗传算法的方法。

尺寸公差与形位公差混合优化分配

为解决尺寸公差与形位公差混合优化分配问题,提出了一种公差优化分配方法。根据成本—公差函数和尺寸公差与形位公差的关系,建立了以最小制造总成本为目标的非线性公差混合优化分配模型。该模型的约束包括装配尺寸链的功能要求和加工能力。求解该模型能同时得到优化的尺寸公差和形位公差。最后,分别用公差混合优化分配法和传统方法对一个实例进行公差分配,结果表明所提方法比传统方法更优越。

岳阳市土地利用结构变化与土地利用绩效的关联度分析

利用信息熵、灰色关联等分析方法对岳阳市2009—2015年土地利用结构信息熵变化规律、土地利用绩效指数以及它们之间的内在联系进行系统分析。结果表明:1时间上,岳阳市土地利用结构信息熵持续增长,土地利用变化主要表现为城镇村及工矿用地、交通运输用地、耕地的大幅增加以及园地、林地、水域及水利设施用地等地类的减少;2空间上,岳阳市各地区信息熵存在较大差异,中心城区信息熵明显高于其他区域,且经济发展水平与信息熵值呈正相关;3岳阳市土地利用绩效指数逐年上升,其中经济绩效对综合绩效的带动作用最明显,公平绩效则相对滞后;4与土地利用绩效相关性最显著的是城镇村及工矿用地、交通运输用地,但关联系数都较低。

基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法

在渐进结构优化方法中,单元密度的进化步长是获得全局最优解的关键因素之一。为了提高渐进结构优化方法的全局寻优能力,提出一种基于单元密度进化步长控制的双向渐进结构优化方法。该方法根据各单元对结构性能影响的权重系数,建立单元密度进化步长的控制模型以控制主/次要单元的删除速率和添加速率,减小灵敏度误差并抑制灰度单元的产生。在控制单元密度进化步长的基础上结合双向渐进结构优化方法中添加单元的特点,以避免由于误删单元导致优化失败。同时,采用灵敏度再分配技术抑制棋盘格式以获得更平滑的优化构形。最后,通过两个算例验证了本文方法能有效地通过控制单元密度进化步长提高全局寻优能力。

零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法

为了解决产品变型设计中尺寸公差设计问题,提出了一种基于参数化技术的零件尺寸与尺寸公差集成变型设计方法。给出了零件尺寸变型设计的基本原理和方法。通过分析传统公差的设计方式,将尺寸公差随其作用尺寸变化的情况分为公差值不变、公差精度等级不变和公差值按特定规则变化三种,并给出了在这三种情况下尺寸公差随其作用尺寸变化的规律。给出了零件尺寸与公差集成变型设计方法的具体步骤。开发了与SolidWorks集成的零件尺寸与公差集成变型设计模块。最后,以减速器输出轴为例对所提方法和模块进行了验证。

基于改进灵敏度过滤策略的SIMP方法

在传统变密度法SIMP(Solid Isotropic Microstructures with Penalization)中,Sigmund灵敏度过滤策略是解决拓扑优化结果数值不稳定问题的重要方法之一。但在SIMP方法中采用Sigmund灵敏度过滤策略时,有时优化结果会有较多的灰度单元。为了减少拓扑优化结果中灰度单元的数量,提出了一种基于改进灵敏度过滤策略的SIMP方法。在过滤后单元灵敏度的计算中,增加了一个与中心单元过滤前灵敏度有关的部分,该部分在过滤后灵敏度中所占的比重需要通过过滤权重来调节。通过对灵敏度过滤需要的分析,确定了过滤半径和中心单元密度值是影响过滤权重的因素。根据拓扑优化实例的优化结果给出了过滤半径影响过滤权重的情况,并基于过滤半径对过滤权重的影响情况构建了过滤权重的函数。在改进灵敏度过滤策略的基础上,结合双重SIMP算法给出了本文SIMP方法的流程。最后,以悬臂梁结构和简支梁结构为例,验证了本文方法的有效性。与Sigmund灵敏度过滤策略相比,改进的灵敏度过滤策略能有效地减少灰度单元。与双重SIMP方法相比,本文SIMP方法能有效地减少数值不稳定现象。

面向超宽带的室内小车动态跟踪方法

为了克服超宽带在非视距室内目标动态跟踪不精确的困难,提出了一种基于超宽带的室内小车动态跟踪方法。首先利用卡尔曼滤波对测距部分进行滤波降噪处理,建立超宽带测距卡尔曼系统模型;然后利用粒子滤波实现动态跟踪,建立基于超宽带的室内小车动态定位跟踪模型;最后通过Matlab软件,对粒子滤波的实际跟踪定位精度及跟踪速度进行分析。实验结果表明:通过与扩展卡尔曼滤波对目标小车定位跟踪对比得知,粒子滤波定位跟踪精度比扩展卡尔曼滤波提高了14.088%,跟踪速度满足实验需求,跟踪轨迹更加接近真实轨迹。

一种基于遗传算法的装配序列优化方法

基于遗传算法建立了装配序列生成模型,对装配序列进行优化生成。为提高优化效率,该算法将装配方向作为已知数据给出,并引入子装配体进行分层规划。最后,以蜗轮减速器装拆序列规划为实例验证该方法的有效性。

一种基于自适应单元删除率的BESO方法

在ESO中采用动态删除率能有效地提高优化效率和稳定性,但现有的动态删除率策略都含有经验参数,确定删除率的过程较为复杂。本文提出了一种用于BESO的无经验参数自适应单元删除率确定方法。通过分析单元删除率对优化稳定性的影响,得到了结构优化过程中单元删除率的理想变化规律和单元灵敏度均匀化信息对删除率的影响情况,并据此分析了经验参数引入的原因,从而构造了评价单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标。然后,基于单迭代步的单元灵敏度均匀化程度指标,构造了全部迭代步信息下的单元灵敏度均匀化程度相对指标,结合单元删除率的推荐范围值,给出了一种自适应于结构优化进程的单元删除率自适应函数。最后,给出了基于自适应单元删除率的BESO方法实现流程。经典算例的结果对比说明,本文方法在保证优化质量相近的情况下,具有更好的优化效率和稳定性。

机械原理课程教学与课程设计一体化改革实践

机械原理课程是机械类专业本科生的一门主干课程,机械原理课程设计是机械原理课程配套的实践教学环节。针对机械专业应用型人才培养的需要,我院进行了机械原理课程教学改革,将课程教学与课程设计合为一体。从培养计划、教学大纲、教学设计、课后作业和实验教学各个方面进行了全方位的改革。通过课程改革,提高了学生的应用能力和创新能力。

环保考核、政府环境注意力与城市土地绿色利用效率

研究目的:利用全国284个地级及以上城市2003—2019年的相关数据,从晋升考核视角出发,揭示环保考核对城市土地绿色利用效率的影响效应及其作用机理。研究方法:超效率SBM模型,Tobit面板回归模型,中介效应模型。研究结果:环保考核能提高区域内的城市土地绿色利用效率,并通过了一系列稳健性检验。中介效应检验结果表明,环保考核通过加强政府环境注意力提高了城市土地绿色利用效率。异质性分析结果表明,东中西部地区的环保考核政策均能提高区域内的城市土地绿色利用效率,中部地区的促进作用最显著。研究结论:中央政府应从激励、惩罚、促进竞争三个方面着手,在充分考虑区域异质性的前提下完善环保考核政策,有效增强地方政府环境注意力,提高我国城市土地绿色利用效率。