激光雷达几何重叠因子及其对气溶胶探测的影响

介绍了平行轴与共轴激光雷达几何重叠因子的物理意义,并从几何推导和实验测量两方面给出求解几何重叠因子的方法。通过对AML-1激光雷达(共轴系统)的实验总结,列举了一些有关几何重叠因子的典型结果,并分析了激光雷达几何重叠因子对探测气溶胶消光系数的影响。最后得出,气溶胶消光系数对几何重叠因子的修正非常敏感,但在激光雷达系统稳定且操作规范的情况下,几何重叠因子随距离的分布曲线是相对稳定的,此时对气溶胶消光系数的影响也较小。

截割头几何因素影响下的巷道表面形貌特征与建模

考虑到纵轴式掘进机截割头运动轨迹直接影响巷道成形表面形貌特征,分析了截割头截割巷道得到的巷道外轮廓的创成机理,运用机器人运动学分析方法确定掘进机截割头在巷道空间坐标系内的坐标,构建截割头截割巷道外轮廓的数学模型;通过数值计算分析截割进给量、截割角度、截割头形状、截割头半径及截割头锥角等参数对截割表面形貌特征的影响规律。研究结果表明:“球冠+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最不平整,“球冠+圆锥+圆柱”式截割头截割得到的巷道表面最为平整;随着截割升降角度和截割进给量的减小、截割头球冠半径和截割头圆锥角的增大,截割得到的巷道平整度提高;截割升降角度越大,越需要对巷道平整度进行精确控制。

基于Monte Carlo积分法的离轴激光雷达几何因子的计算及系统优化

基于雷达光学系统的几何概率因子,考虑望远镜接收系统副镜在主镜上的投影对激光光斑高斯强度分布的影响,引入蒙特卡罗积分法,改进离轴激光雷达几何因子的理论计算方法.在望远镜焦平面处添加合适的透镜,通过透镜的成像效应,保证回波信号的入射光瞳只与望远镜的口径有关,不受探测器有效接收面积的影响,以实现对系统几何因子的进一步优化,并分析焦距等透镜参数对雷达系统几何因子的影响.理论计算与实验结果进行对比,结果表明改进后的理论计算值比实验值的相对误差减小了30%,改进后的理论计算方法效果理想且简单易行.

舰用探测大气能见度激光雷达样机的试验研究

文章根据激光后向散射理论,研究了舰用探测大气能见度激光雷达样机的原理、系统组成、几何因子,并分析讨论了其外场试验的结果。

非共轴激光雷达消光反演中参考高度的标定

非共轴激光雷达的几何重叠因子对系统性能具有重要的影响,其直接决定激光雷达探测中消光系数反演的精度。文中提出了系统装配完成后标定激光雷达几何重叠因子的方法。首先,利用最小二乘法以及二次曲线拟合,得到一种确定Klett反演算法中参考高度的方法;其次,通过拟合还原近场回波信号,并利用雷达原始回波信号与拟合信号之比,得到系统的几何重叠因子;然后,再利用所得几何重叠因子对近场回波进行修正并作全程范围信号的拟合,确定消光系数边界值,以此作为Klett算法的参考高度;最后,利用2012年初春激光雷达资料对大气消光系数进行反演计算,证明该标定方法简单可行,能对激光雷达进行室内标定、降低对系统参数的要求,理论计算误差小。

截面分析法对任意凸形粒子周围界面过渡区厚度过高估计的解析解

借助于几何概率中的一些相关理论,从理论分析的角度,对表面为凸形曲线或曲面的二维和三维任意形状粒子建立了表观界面过渡区厚度统计平均值和实际界面过渡区厚度之间的定量关系。结果表明,对于二维凸形粒子,截面分析法所得的表观界面过渡区厚度的统计平均值与实际界面过渡区厚度之间的比值小于π/2。精确比值与粒子的形状有关。如果实际界面过渡区厚度与粒子的尺寸相比可以忽略的话,截面分析法所得的表观界面过渡区厚度的统计平均值与实际界面过渡区厚度之间的比值约等于π/2。对于三维凸形粒子,截面分析法所得的表观界面过渡区厚度的统计平均值与实际界面过渡区厚度之间的比值小于2,比值的精确解与粒子的形状有关。如果实际界面过渡区厚度与粒子的尺寸相比可以忽略的话,截面分析法所得的表观界面过渡区厚度的统计平均值与实际界面过渡区厚度之间的比值约等于2。

羊毛细度与横截面几何参量的微机图象分析

本文采用微机图象处理技术自动测量羊毛细度与其横截面几何形态参数的新方法,在自建的微机图象处理系统上,对羊毛的横截面进行采样,经图象预处理,提取横截面几何形态参数,然后计算出其细度指标及横截面的几何形状因子等,与传统测试方法相比, 具有自动化程度高,速度快,精度好等优点。

利用喇曼-米方法确定激光雷达几何因子

为了快速合理地确定激光雷达几何因子反演关键参量——激光雷达比,利用雷达充满区几何因子值恒为1的属性提出一个简捷的新途径,对这种方法从理论上进行了推导,并以实际雷达数据进行了验证,反演得到的几何因子在充满区没有出现单调增加或者单调减小等不合理情况。结果表明,这种方法避免了目前激光雷达比需多次取值对结果定性分析繁琐耗时的不足,是合理有效的。这将对于反演出雷达几何因子并进而获得近地面气溶胶信息具有重要参考价值。

罗茨转子取得最大形状系数的通用判据研究

为研究罗茨泵用转子取得最大形状系数的几何特征,在定义转子主型线段的基础上,采用共轭几何上的欧拉-萨伐里方程法,由谷主型线段的曲率半径为0的极限点,倒推出峰主型线段上共轭的最大形状系数点,据此确定出峰主型线定义中的待定系数,并进而给出转子最大形状系数的计算方法。结果表明,转子取得最大形状系数等价于最大形状系数点、曲率中心、转子中心构成一以曲率中心为直角点的直角三角形的通用判据1,和最大形状系数点处的曲率半径被其瞬心所平分的通用判据2;转子取得最大形状系数与通用判据间互为充分必要条件,且仅能确定出峰主型线定义中的2个待定系数。

土工构筑物的逆几何可靠性分析算法

针对特定场地下土工构筑物的正常使用极限状态,考虑钻孔灌注桩、抗浮锚杆或CFG桩单桩荷载-位移测试曲线之间的离散性,将测试曲线拟合得到的回归参数集视作随机变量,基于几何可靠性算法框架,运用高斯Copula函数联合分布模型实施由标准正态空间到原始物理空间中随机变量的表征转换,构建基于概率密度等值线的逆几何可靠性算法。该算法假定描述随机变量服从正态分布的某一参数(均值或变异系数)未知,给定目标可靠指标,可推求随机变量的概率密度等值线。通过极限状态方程限定概率密度等值线的几何轮廓,可求解特定目标可靠指标下随机变量的未知均值或变异系数,并求出相应的安全系数。当随机变量服从其他非正态边缘分布时,等值线的几何轮廓仍由一系列离散点近似表征,逆可靠性分析同样适用。建议的算法主要用于解决随机变量部分统计参数缺失或不完备的难题,给定目标可靠指标时可根据构筑物重要性等级进行安全系数校准。

苏干湖盆地周缘分支河流体系的几何形态及影响因素分析

本文利用Google Earth、Global Mapper等地理信息软件和雷达数字高程数据对苏干湖盆地周缘发育的分支河流体系(Distributive Fluvial System,简称DFS)进行研究。统计了苏干湖盆地周缘DFS的坡度、扇体半径、汇水盆地面积和周长、DFS面积和周长等数据。结果表明:苏干湖盆地发育的DFS在径向剖面上表现为下凹状,横剖面上表现为上凸状,DFS上发育的河道沿顶点处往下呈现为放射状;各几何形态参数相关性分析显示扇体面积与半径表现为强的正相关,与源区面积也表现为正相关,与坡度则表现为负相关;在盆地不同部位发育的DFS其几何形态参数以及河道样式存在明显的差异,这些差异主要与DFS所处的构造位置、母岩性质、水文条件等因素有关。构造活动的强烈程度与DFS源区大小及扇体形态呈正相关性,构造活动越强烈,其扇体几何形态变化越大。母岩性质对DFS的影响主要表现在物源供给上,地表疏松、抗侵蚀风化能力差的母岩区域,DFS的沉积物供给充足,DFS半径延伸较远,扇面积也较大;水文条件通过控制不同区域水动力大小影响DFS的发育,水动力较强的区域DFS的发育规模较大。

基于移动监测的城市街谷交通相关污染物浓度时空变化研究

为更好认识城市街谷内的大气污染特征和提供城市街谷优化设计的实证参考,本文以干旱区绿洲城市乌鲁木齐市北京南路为例,采用移动监测技术,分析了城市街谷大气污染物(CO、PM_(2.5))的时空分布,并识别其主要影响因素。结果表明:(1)早高峰空气质量优于晚高峰;交叉路口处污染物浓度普遍较低,但苏州路立交桥下污染物浓度较高;(2)两种污染物同源,其浓度与固定站点监测数据高度相关,风向与街谷成锐角时污染物浓度较低,风速较大时污染物浓度较高,污染物浓度与车流量相关程度较低;(3)街谷两侧建筑物高度比在[1.5,2)之间,污染物浓度较低,在[1,1.5)之间,污染物浓度较高;路网密度在[12,14)之间,污染物浓度较低,[12,14)之间的道路密度能够最大程度的降低街谷内污染物浓度。

基于伸缩因子的toric-Bézier曲线自由变形

为了得到理想的几何变形效果,将伸缩因子和toric退化理论作用到toric-Bézier曲线上,最终实现曲线的自由变形。首先给定提升函数构造出带参数t的权因子集,从而得到带参数t的toric-Bézier曲线;然后选取变形中心、变形区间以及变形区间边界光滑度,根据控制函数f(t)的选取原则选取适当的控制函数,确定伸缩因子进而构造出变形矩阵,再将其作用到上述带参数t的toric-Bézier曲线上;最后,当t趋于无穷大时,得到目标曲线,实现toric-Bézier曲线的自由变形,通过交互改变控制参数,可达到预期的变形效果,并可给出toric-Bézier曲线的变形动画演示。实验表明,该技术计算简单、易于控制,可兼顾整体与局部对曲线进行自由变形,具有可调性和预见性,叠加使用可得到丰富的变形动画效果,适用于几何造型和计算机动画等领域。

不确定分析法快速估算资源量实现步骤及关键

利用不确定分析法快速评估圈闭资源量是勘探类新项目及油气田开发前期评价的有效手段,较常规确定性算法更为客观,认识更为全面;较建模法,对大量的原始性数据依赖性相对较小,更易实现。从基本计算公式入手,着重分析了资源量计算主要参数的地质影响因素,就重要计算参数的概率分布模型如何选择及赋值、有效性检验方法进行重点研究,总结了参数相关性分析及软件实现抽样模拟原理等评估节点。在此基础上,以俄罗斯海上某区块内圈闭单层为例,快速确定其资源量高中低范围,为项目的潜力评估提供参考。

从变换群的观点看Bertrand悖论

该文从变换群的观点讨论了Ｂｅｒｔｒａｎｄ悖论。

纯转动拉曼法确定激光雷达几何因子

提出了一种确定激光雷达几何重叠因子的新方法。研究了大气分子纯转动拉曼谱线强度分布特征。利用大气分子总的纯转动拉曼激光雷达信号结合瑞利-米氏散射激光雷达信号能精确反演激光雷达几何因子。这种方法消除了振动拉曼方法中气溶胶波长指数影响以及水平测量法气溶胶非均匀性的限制。数值模拟结果表明:在大气温度三种分布模型和气溶胶波长指数三种分布模型下几何因子反演的最大相对误差小于0.5%。根据实际激光雷达信号反演得到了系统的几何因子。

光束品质因子M^2对非同轴激光雷达探测性能的影响

光束品质因子M2直接影响高斯光束传播特性,光纤口径主要约束激光雷达接收系统的视场角。几何重叠因子是影响激光雷达探测性能的重要参量,其主要受激光束的发射特性、接收系统的结构等影响。通过探讨光束品质因子M2及耦合光纤口径对几何重叠因子的影响,为设计激光雷达发射接收系统,改善激光雷达的探测性能提供了优化方案。数值计算及初步实验表明,光纤的耦合效率与光纤的放置位置及光纤口径有很大的关系;几何重叠因子小于1的探测距离受到M2因子的较大影响且随着M2因子的增大而增大。

振动拉曼散射信号反演激光雷达几何因子分析

利用研制的探测大气二氧化碳廓线的振动拉曼激光雷达系统采集的氮气分子振动拉曼散射信号,结合激光雷达探测时的大气消光数据,反演求出激光雷达的几何因子曲线。并对气溶胶波长指数变化对振动拉曼信号反演几何因子造成的影响进行分析与估算。气溶胶消光波长指数变化对振动拉曼散射信号反演几何因子会带来较大的误差影响。当气溶胶消光波长指数或其谱分布确定时,振动拉曼散射信号反演几何因子具有简便、可靠等优点,在振动拉曼激光雷达系统几何因子确定中可以充分应用此方法。

星地同步观测数据的地基激光雷达几何因子反演方法

为了有效确定地基激光雷达系统的几何因子,修正地基激光雷达信号接收过渡区内的回波信号,提出了一种反演几何因子的新方法。利用星载激光雷达(CALIPSO)可以覆盖地基激光雷达探测过渡区的特点,结合星载与地基激光雷达同步获取的回波信号,分别反演了离轴和同轴模式下的几何因子,并同成熟的拉曼-米氏几何因子反演方法,以及Su Jia的联合测量法作对比。在几何因子过渡区内,校正后的气溶胶后向散射系数与Su Jia的方法相比,离轴和同轴模式下的平均相对误差分别提高了25.4%和10.4%。该方法克服了弹性散射激光雷达水平测量法中因大气均匀假设导致的几何因子测量结果的不确定性,更适用于应用广泛的弹性散射激光雷达,且可以利用CALIPSO每月过境时间稳定的特点,对系统几何因子进行常规标定。