基于单向距离的谱聚类船舶运动模式辨识

利用海事大数据辨识船舶运动模式,能够发现高级别情景意识,提高海事监管技术的效率。提出了一种基于单向距离的谱聚类船舶运动模式辨识方法,充分利用单向距离抗干扰特点,构建了基于单向距离的轨迹相似性度量,得到了轨迹相似度矩阵;以无监督学习方式采用谱聚类算法学习轨迹的空间分布,获取船舶的正常运动模式;以琼州海峡实测AIS数据为样本,研究了进入海口秀英港的船舶运动模式,并分别统计了各模式内及模式之间的距离,获取的4种船舶运动模式与实际相符。实验结果表明:该方法聚类精度高,可以适用于沿海港口、狭水道和船舶交通复杂的区域的船舶运动模式辨识。

基于最小单向Hausdorff距离的线轮廓度误差评定

为了高效率、高精度的评定平面线轮廓度误差,提出了一种基于平面曲线间最小单向Hausdorff距离的线轮廓度误差评定方法,给出了求解最小单向Hausdorff距离的数学规划模型及其线性化解算方法。该方法可以保证计算结果符合国家标准关于线轮廓度误差定义的最小条件。模型中涉及到的点到曲线最小距离,采用全局算法中的投影多面体方法计算。通过与已有文献中的算例结果进行对比,验证了所提方法的正确性和有效性。数值计算表明,所提方法符合线轮廓度误差评定的最小条件,且具有较高的评定精度。

基于形态特征的终端区进场中心航迹识别方法

为了挖掘终端区进场航空器交通流的分布特征,量化分析空中交通的复杂性,提出了一种基于多特征航迹相似度和密度峰值聚类(density-peak clustering,DPC)的中心航迹提取方法。首先,采用单向距离(one way distance,OWD)计算航迹之间的形状和物理距离,并结合空管实际运行航迹数据特征,考虑航迹之间的位置属性和航向属性,定义多特征航迹相似度模型。其次,使用密度峰值聚类算法对航迹数据进行聚类分析,提取聚类结果中每一簇中具有最高密度的真实轨迹作为中心航迹。最后,对双流国际机场终端区历史航迹数据进行实验分析,使用轮廓系数指标和基于密度的指标进行评价,并与层次聚类算法进行对比。结果表明,轨迹被划分为8个不同形态的类簇,该方法可以直观有效的识别出轨迹的整体运动特征并精确提取出真实的中心航迹。

基于Hausdorff距离的复杂曲面零件加工刀位规划方法

为了兼顾复杂曲面零件的加工效率和加工精度,本文采用平头铣刀,根据平头铣刀和复杂曲面零件的形状特征,建立了一种平头刀底面逼近待加工曲面的数学模型。为了降低该模型的求解难度,将该模型转化为求解曲面到平面的最小单向Hausdorff距离问题,以单向Hausdorff距离最小为目标来确定加工时的刀具姿态,并利用MATLAB工具箱完成对模型的求解。通过相关算例对比,在保证不发生过切的前提下,采用本文算法对于加工质量提高明显,证明本文算法时有效的。

线路各种形态下的有效钢轨轮廓实时识别方法

实时准确地从车载钢轨轮廓检测系统获取的原始廓形中识别出有效轮廓来评估线路状态,是轨道质检工作面临的重要问题。首先分析对比了实际线路中不同区域的钢轨轮廓形态,指出轨头→轨腰的间断性及测量轨腰与标准轨腰的匹配性是识别有效轮廓的重要依据;然后针对测量轮廓轨腰状态未知、剩余区域特征点数不足的缺陷,提出使用轨颚点及轨头内侧直线来构造轮廓配准矩阵;最后依据配准轮廓轨腰重合区的单向Hausdorff距离与统计阈值的比较,实现测量轮廓有效性的精确判别。实际线路上的测试结果表明,本文方法识别出的有效轮廓分布与实际路况基本一致,识别准确率达93.3%,平均识别速度10.8 ms/幅,车体检测速度83.3 km/h,具有一定的理论及工程应用价值。

深空探测VLBI测量技术

深空探测活动离不开深空测控网的支持,但是,现有航天测控系统不能满足深空探测工程的需求。VLBI测量技术测量精度高,定轨时间短,是一种很好的深空测量方法。文章讨论了VLBI的概念和差分VLBI的基本原理,VLBI的定位体制及角度测量的变换,详细分析了差分VLBI的测量精度,并展望了ΔVLBI在我国未来深空探测中的应用前景。

空间非合作目标多指包络抓捕路径设计

针对现有空间非合作目标抓捕中存在无固定抓捕点以及待抓捕目标存在动态性等问题,提出了一种"主-从"式多指包络抓捕路径设计算法。首先,为了降低多指包络构型设计中的自由度,将多指机构分为一根主手指和其余从手指两类。然后,为了实现对具有动态性的空间非合作目标的抓捕,采用误差跟踪控制方法使主手指的基关节与包络点之间的运动保持同步。接着,引入单向距离的概念衡量主手指构型和包络边相似度,并利用快速搜索随机树算法寻找使得单向距离最小的主手指关节角取值。进一步,根据多指机构的结构模型,确定其余从手指的构型。最后,根据包络条件选择能够约束住空间非合作目标运动的有效包络构型。通过对可以简化为扁平型的空间非合作目标和一般性三维空间非合作目标这两类目标的包络抓捕仿真可以得出,所设计的算法可适用于一般性空间非合作目标的包络抓捕,同时计算复杂度也大大降低。

城市雨水调蓄系统的研究与应用

城市综合排水管网是解决城市内涝问题不可或缺的市政基础设施,是城市区域性经济发展的基石产业,并能够促进生态系统的有序循环。随着我国城镇化程度的不断提高,现有城市在不断扩大,原有城市排水系统不能满足需求,大量地面硬化及河道被侵占使得特大型城市排洪能力降低,下凹式立交桥在雨季形成积水重灾区。在大交通流状态下,积水影响道路通行能力,造成了交通拥堵等一系列问题。习近平总书记提出'加强海绵城市建设',国家财政部、住建部和水利部于2015年1月联合进行了海绵城市建设试点工作,确定第一批十六座试点城市名单,旨在构建自然积存、自然渗透、自然净化的新型城市,达到'小雨不积水、大雨不内涝、水体不黑臭、热岛有缓解'的城市建设目标。北京市为解决城市中心区下凹式立交桥内涝问题,在2012~2016年分三期对排水系统进行大规模改造,充分利用桥区周边的地下空间修建大断面雨水调蓄池,旨在通过'雨峰调蓄,错峰排流'。我集团参与建设了北京市桥区积水治理一、二、三期工程共计41项,在建设过程中通过不断总结开发利用地下空间的经验,形成了一套完善的雨水调蓄池综合技术,以供工程技术人员和类似工程参考。