上海城市空间基底探索与实践

针对空间信息在城市数字化转型中亟需解决的数据资源、服务能力等问题,在分析空间信息对智慧城市建设基础性、重要性作用的基础上,介绍了上海城市空间基底的建设背景和建设思路,以及在信息模型、数据生产、更新机制等方面的建设要点、技术探索和取得的成效。通过国土信息管理、法人、城运等应用实践证明上海城市空间基底的不断深化在城市精细化管理中发挥了重要作用,为新一代智慧城市建设提供可借鉴经验。

基于零空间基的非线性结构分析方法

根据零空间基和 M- P广义逆理论 ,推导了结构非线性增量平衡方程极值点与非临界点解的统一形式 ,并直接表示为增广矩阵零空间基的形式。研究了基于 M- P逆、奇异值分解和伪上三角分解确定零空间基的三种数值方法 ,以及据此求增量平衡方程增量解的方法。利用 Matlab语言 ,在Matlab集成环境下实现了非线性结构分析算法 ,并研究了算法的效率与稳定性。最后 ,给出了两个详细的数值分析算例 ,结果表明该方法正确有效 。

反距离加权法天气衍生品空间基差风险对冲效果

天气衍生品作为一项金融创新产品,为天气风险的管理和转移提供了新的途径。与传统衍生品不同的是,天气衍生品合约标的物是常见的天气变量,本身不具有资产价格,因此面临的并不是传统意义上的基差风险。天气衍生品的基差风险包括产品基差风险和空间基差风险,这些基差风险严重影响着天气衍生品的风险对冲效果,阻碍了市场发展,也是研究的重点与难点。相比产品基差风险因特定部门而异,空间基差风险具有不可避免的特点。依据反距离加权法,增加空间多样性构建天气衍生品组合,可用于对冲空间基差风险,但需要经验数据验证。研究表明,天气衍生品收益与假设收益的均方根误差(RMSE)能够很好的量化天气敏感企业遇到的天气风险,天气风险对冲效果可以通过RMSE的变化值进行度量;构建中国华东地区降雨量看跌期权交易,相较单一地区收益偏差,期权买方采用空间组合策略取得了更好的空间基差风险对冲效果。此外,研究结果发现,在构建天气衍生品空间组合时,组合中气象观测点的数目并不是越多越好,即较少的观测点个数即能显著降低天气风险对冲效果,这也为实践操作提供了便利。

“空间基核”视角下的传统村落形态更新研究——以福建省琴江村为例

复杂系统自组织理论给传统村落形态更新提供了一种深层次的研究视角。文章引入"基核"的作用机制,探讨"空间基核"的概念、特征和应用,并以福建省琴江村落形态更新为例,探索传统村落形态更新的适宜之路。

基于空间基函数优化组合的微波加热温度分布数值求解

针对微波加热是一个多物理场各自演变及相互耦合的过程,无法直接求得媒质温度分布偏微分方程(PDE)解析解的问题,本文提出一种快速及准确求解微波加热温度分布的新方法.首先,本文在无限维PDE降维到有限维ODE温度模型的基础上,分析了ODE温度模型阶次选择与温度分布求解精度量化关系.其次,通过自适应变异粒子群算法(AMPSO)优化误差函数近似得到最优的空间基函数转换矩阵,利用该矩阵将空间基函数进行线性优化组合,进一步降低ODE模型阶数,进而使得在一定误差范围内可以更快速的求解微波加热过程中媒质的温度分布.再次,通过数值仿真实验证明,温度分布求解误差主要产生于模型阶次的选择,且优化后的低维ODE模型的温度分布精度相对误差控制在1.64%以内,求解速度提升72.2%.最后,使用多物理场耦合有限元方法求解微波加热PDE温度模型,进一步验证了优化后的低维ODE温度模型的准确性,充分验证了本文方法的有效性.

一种计算齐次向量空间基的算法

在计算近似H-基时需要求解齐次向量空间的基,提出了一种计算齐次向量空间基的算法,并在数值环境中采用Maple语言编程实现。通过对一维、二维和三维情形下的实例进行分析和误差估计,验证了该算法是行之有效的。

天气衍生品空间基差风险量化及对冲效果研究——以山西省为例

天气衍生品是以天气指数作为交易对象的天气风险管理工具,但是买方所在地与天气指数参考站的天气状况偏差会削弱风险对冲效果,这种偏差就是空间基差风险。本文以山西省的侯马市、原平市和离石市作为买方所在地,利用两种幂指数下的反距离加权法和历史数据模拟法分别构建三个城市的天气衍生品空间组合,进而规避买方的部分天气风险和空间基差风险。在此基础上使用均方根误差来量化这两种风险,并根据实验结果比较上述三种方法的有效性、优缺点和适用范围。研究表明,均方根误差在量化天气风险和空间基差风险上的效果显著;并且通过三种方法构建的空间组合均能够有效对冲买方面临的天气风险和空间基差风险,但对冲效果存在差异。

输入受限的漂浮基多柔性空间机器人轨迹跟踪的混合控制及振动主动抑制

空间机器人在实际运作中往往会遇到控制系统输入受限的情况,这将严重影响系统的控制品质。考虑输入受限的情况,对漂浮基多柔性空间机器人系统进行研究。通过对系统进行运动学和动力学分析,构建系统的动力学方程。采用奇异摄动方法,将刚柔耦合系统分为慢变子系统和快变子系统,并为各个子系统设计控制方法。最终提出由改进的鲁棒滑模模糊控制方法、速度差值反馈控制法和线性二次最优控制方法组成的混合控制方法。该控制方法能够主动减小空间机器人完成期望运动所需的力矩,使系统适应输入受限的工作条件;同时能够补偿系统的不确定参数和外部干扰,最终实现系统运动的精确控制和振动的主动抑制。仿真对比实验证明了在输入受限的情况下,所提出的混合控制方法的有效性和强适应性。

天基空间目标监视中转台伺服控制系统的设计

为了实现高精度目标跟踪,研制了一套以数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)为双核心处理器的二维跟踪转台伺服控制系统。控制算法采用位置环和速度环的双闭环比例积分(Proportional-Integral,PI)控制,通过串联校正改善了开环系统的相角裕度和幅值裕度,提高了闭环系统的带宽,最终实现了二维转台高精度、低速平稳的控制。机构和控制器联合调试结果表明:对方位轴和俯仰轴分别做最大速度和最大加速度的正弦引导时,方位轴最大跟踪误差为0.006°,误差均方根值为3.25″;俯仰轴最大跟踪误差为0.005°,误差均方根值为3.24″。测试结果证明该控制系统能够实现二维转台的低速平稳运行,满足大型转台伺服控制系统的性能要求。

维果茨基最近发展区理论及其对小学数学教学的启示

“最近发展区”是维果茨基阐释教学与发展之间关系的独创概念,作为一个意蕴丰富的区域,具有前瞻性、社会互动性、动态生成性、个体差异性等特征,揭示了教学的本质特征在于跨越学生的最近发展区以创造新的最近发展区,而跨越的路径是在支架的辅助下实现内化与外化、个体与集体的辩证统一。基于维果茨基的最近发展区理论,小学数学教学应当运用的实践策略包括:沟通预期目标与现实起点,明确最近发展区;设计恰到好处的活动,搭建最近发展区的跨越支架;历经“准备→建构→应用”三阶段,形成最近发展区的跨越路径。

一种基于集中质量模型的空间桩基基础结构设计方法

利用高承台桩基设计思路,设计一种在既有城墙顶部新建城顶建筑的空间桩基基础结构形式。城墙范围内土体与空间桩基基础结构在地震作用效应下的相互作用及对上部城顶建筑的影响是设计考虑的重点,也是难点。为此在现场城墙土样试验数据的基础上,提出一种基于集中质量模型,借助有限元分析软件,采用动力反应时程方法对该空间桩基基础结构进行计算分析,旨在提出一种在既有城墙顶部新建城顶建筑空间桩基基础结构的设计方法,该方法建立在基础城墙土体相互作用的分析之上。

天气衍生品空间基差风险对冲方法实证比较研究

空间基差风险削弱了天气衍生品对天气风险的规避效果,需要结合数据特征对不同的对冲方法效果比较选择。以气温期权空间基差风险对冲理论为依据,选取山东潍坊、江苏南京1978—2015年日平均气温数据,分别选取线性组合、反距离加权方法构建气温期权空间组合,比较检验了空间基差风险的对冲效果。研究发现,气温期权空间组合数量在一定范围内时,线性组合法和反距离加权法下RMSE均呈现出“U”型变化趋势,存在最优购买组合;两种方法均可降低天气衍生品的空间基差风险,然而反距离加权法下RMSE变化的波动较小,并随着幂指数增大对冲效果波动减小,更易于确定购买组合数量。

向量空间基的几何直观教学

本文探讨了向量空间基的低维几何直观教学方法,从而使学生由低维空间的形象认识到高维空间的抽象认识的转变,提高《线性代数》教学效果。

柔性臂漂浮基空间机器人建模与轨迹跟踪控制

利用拉格朗日法和假设模态方法建立了末端柔性的两臂漂浮基空间机器人的非线性动力学方程.通过坐标变换,推导出一种新的以可测关节角为变量的全局动态模型,并在此基础上运用基于模型的非线性解耦反馈控制方法得到关节相对转角与柔性臂的弹性变形部分解耦形式控制方程.最后,讨论了柔性臂漂浮基空间机器人的轨迹跟踪问题,并通过仿真实例计算,表明该模型转换及控制方法对于柔性臂漂浮基空间机器人末端轨迹跟踪控制的有效性.

基于ADN基液体推进剂的无毒可贮存空间发动机试验研究

对一台基于ADN基液体推进剂的无毒空间发动机进行了试验研究。通过三维PDA(Phase Doppler Anemometry)综合测量系统,获得了发动机喷注器的雾化性能,得到了喷注器雾化液滴空间上的双分支分布以及液滴尺寸上的双峰状分布;通过高空模拟热试车试验,对于发动机的稳态、脉冲工作性能、工作过程中包含的催化分解及燃烧反应特性有了深入理解,研究了发动机启动时燃烧室内的建压和温度抬升过程,揭示了ADN基发动机在点火过程中体现出的点火延迟特性。

漂浮基空间机器人及其柔性影响下逆模神经网络控制

针对漂浮基空间机器人及其柔性影响下动力学模型,提出一种神经网络控制方法,把神经网络和传统反馈PI控制相结合构成一种混合性机器人逆模学习控制方案,并分析此控制方法工作原理。最后给出带两机械臂漂浮基空间机器人的仿真结果。结果表明所应用逆模控制方法具有较快收敛性和较高跟踪控制精度,是一种有效的控制方法。

天基空间目标监视的短弧段定轨技术

利用两个短弧段的天基测角资料实现对空间目标的轨道确定是天基空间目标监视系统需解决的重要问题之一。提出利用二体轨道的角动量和能量守恒方程计算空间目标初轨的新方法,该方法将短弧段的主要测量信息表示为弧段属性,由两个短弧段的弧段属性建立守恒方程,采用变量替换法求解守恒方程获得多个初轨,通过方差分析从中选择合适的初轨。针对轨道改进中的迭代发散和收敛于局部极小点的问题,提出了选取多个迭代初值进行轨道改进的采样方法。仿真结果表明,初轨确定算法是可行的,轨道改进能成功解算最小二乘轨道。

马尾松毛虫害天基空间监测技术研究进展

马尾松毛虫是我国危害最严重的森林食叶害虫,具有危害面积大、暴发周期短、成灾极严重的特点,有效地开展马尾松毛虫害监测是开展森防检疫与森林资源持续经营管理的必然要求。空间技术尤其是3S技术的发展为继续推进马尾松毛虫害的卫星遥感监测工作,构建预警体系奠定了重要基础。本文综述了马尾松毛虫害传统监测技术现状以及虫害空间监测技术的研究进展,并在介绍马尾松毛虫害适发因子研究现状的基础上,阐述了马尾松毛虫害在空间监测技术研究、应用方面取得的成果以及存在的问题,同时指出CBERS、HJ-1系列国产卫星数据的诞生为马尾松毛虫害天基空间监测技术的进一步突破带来了新契机。

漂浮基空间机器人协调运动的自适应控制与鲁棒控制

讨论了载体姿态受控、位置不受控制的漂浮基空间机器人协调运动的控制问题。借助于虚拟扩展系统的控制输入与输出 ,克服了漂浮基空间机器人系统控制方程关于惯性参数呈非线性函数关系的难点 ,保持了控制方程关于惯性参数的线性函数关系。以此为基础 ,针对末端抓手所持载荷参数是未知及不确定的两种情况 ,分别设计了载体姿态及末端抓手惯性空间轨迹协调运动的自适应控制方案与鲁棒控制方案。

漂浮基柔性关节、柔性臂空间机器人动力学建模、饱和鲁棒模糊滑模控制及双重柔性振动主动抑制

讨论受到外部干扰影响的参数不确定的漂浮基柔性关节、柔性臂空间机器人系统的动力学建模过程、运动控制律设计和关节、臂双重柔性振动的主动抑制问题。利用动量、动量矩守恒关系和拉格朗日-假设模态法建立系统动力学方程。基于奇异摄动法,将系统分解为相互独立的三个子系统:慢变子系统、快变子系统1和快变子系统2。针对慢变子系统提出一种饱和鲁棒模糊滑模控制律来补偿不确定参数、柔性关节引起的转角误差以及外部干扰的影响,从而实现系统期望运动轨迹的渐近跟踪。饱和函数的运用可减弱滑模控制自身的抖振;针对快变子系统1设计一种速度差值反馈控制器来抑制柔性关节引起的系统柔性振动;针对快变子系统2采用线性二次型最优控制器来抑制柔性臂引起的系统柔性振动。仿真试验证明所提出的混合控制律的有效性。