Bessel函数测距模型的RSSI测距方法

针对现有RSSI测距方法中,影响测距精度的RSSI测量值难以准确估计和RSSI值与距离对应衰减关系不明确的问题,给出一种基于Bessel函数测距模型的RSSI测距方法。首先对RSSI原始测量数据进行异常值剔除,滤波和凸优化提取趋势项的预处理,然后建立基于Bessel函数的测距模型,基于预处理所得光滑数据,利用最小二乘法辨识测距模型中未知参数,从而得到具体测距模型表达式。基于实测数据对所提方法进行实验验证,与Shadowing模型、分段函数测距模型对比,结果表明,Bessel函数测距模型的RSSI误差均值在1.8dBm范围以内,能更有效反映RSSI值衰减关系,提高了测距精度且计算开销不大。

基于双曲正切函数相位特性的高压长线路故障测距新算法

提出一种基于双曲正切函数相位特性高压长线路故障测距新算法,其在将故障位置作为已知条件看待并引入参考点与之匹配的思想基础上,构建了一个和双曲正切函数具有相同相位特性的测距函数。根据所取参考点与故障点相匹配时测距函数相位等于零这一特征进行定位。该方法理论上不存在伪根,所需运算量远小于传统方法的运算量,能有效克服传统方法存在的测距精度和测距速度此消彼长的矛盾。EMTDC仿真结果表明,该方法不受过渡电阻、故障位置和故障发生角等因素的影响,在线路参数严重不均匀情况下依然保持较高的测距精度,具有较好的鲁棒性。

应用测距函数幅相特性定位高压长线路故障位置新算法

为了克服传统测距方法存在的测距精度与测距速度此消彼长的矛盾,提出了一种基于测距函数幅相特性的高压长线路故障测距新算法。该方法在将故障位置作为已知条件看待并引入参考点与之匹配的思想基础上,构造了一个具有双曲正弦函数幅相特性的故障测距函数。根据故障测距函数相位特性迅速确定故障点所在的最小可能范围,在此范围内根据测距函数幅值特性精确定位故障点。该方法理论上不存在伪根,所需的运算量远小于传统方法所需的运算量,能有效克服传统方法存在的测距精度和测距速度之间的矛盾。仿真结果表明,该方法不受过渡电阻、故障位置和故障发生角等因素的影响,在线路参数严重不均匀情况下依然保持较高的测距精度,具有良好的鲁棒性和快速性。

基于分布参数模型的双端故障测距算法研究

针对高压传输线路故障测距难题,基于分布参数模型提出一种双曲正切函数相位特性故障测距和双端非同步故障测距的混合算法。算法先利用构建的双曲正切函数只有一个过零点的特性进行粗略定位,再利用线路两端到故障点电压相等的特性,选取故障前后两组等值非同步数据构建方程并对测距结果进行修正,得到准确的测距结果。仿真结果表明,该算法不受故障发生角、过渡电阻和故障类型等因素的影响,鲁棒性较好。

基于双向反射分布函数的目标激光测距方程

导航系统中广泛采用激光测距确定星地间距离,双向反射分布函数可精确描述实际物体反射光的情况,是研究激光测距方程的有效手段。结合目标反射几何模型,计算得到透镜各点接收目标反射光强的表达式。对目标光斑和接收透镜进行网格划分,仿真得到透镜面元接收目标反射的光强分布和透镜接收的瞬时光强,并讨论了平面目标的网格步长选取和计算次数。当光束从不同空间位置入射至平面目标表面时,根据探测器-反射棱镜之间距离与接收光强的对应关系得到激光测距方程的待定参数。实测数据验证了理论计算的正确性。

基于混沌激光测距系统计算模型的深度图重建

基于物理过程提出了一个针对混沌激光测距系统的仿真计算模型。该计算模型相对全面地考虑了引起混沌信号退化并造成测距误差的各种因素,包括大气衰减、大气湍流、几何衰减、被测物体的表面法线信息及其双向反射分布函数、多径噪声、环境光噪声、系统热噪声和光电二极管的退化模型等。为了重点探索双向反射分布函数、环境光噪声、多径噪声对基于混沌信号的深度图重建精度的影响,进一步通过将一维离散混沌序列作为探测信号,基于互相关法对合成的深度图进行扫描测距和深度图重建。实验结果表明,本文研究的混沌激光仿真测距系统的深度图重建质量受双向反射分布函数中粗糙度系数的影响并不十分明显,但当粗糙度逐渐增大时,漫反射成分也逐渐增大,此时多径噪声的影响将逐渐显现。此外,该系统能够在一定的环境光噪声强度范围内表现出对环境光噪声较强的鲁棒性,但即使在多径噪声较弱时,其深度图重建质量也会随多径噪声以较快的速率衰减,当多径噪声增强到一定程度时衰减速率才趋于平缓。本文能为实现实际的混沌激光深度图重建系统以及针对影响重建质量的退化因素分析提供参考和依据,并有助于快速高效地构建出基于物理过程且接近于实测环境的混沌激光深度图探测结果数据集。

基于网格模型简化算法的多传感测距误差自动修复研究

采用当前方法修复测距误差时,无法准确地在短时间内获得测距数据和信息,不能全面地检测测距误差,增加了修复测距误差所用的时间,修复后的测距精度较低。为此,提出基于网格模型简化算法的多传感测距误差自动修复方法。规整化处理网格模型属性,计算顶点的二次误差和属性显著度,通过待折叠边的颜色属性误差和几何属性误差计算待折叠边的折叠代价,通过折叠操作实现网格模型的简化处理,获得测距数据。在网格模型的基础上采用基于Huber损失函数最小化的Kalman滤波方法平滑处理测距结果并重构,通过Huber回归方法实现测距误差的自动修复。仿真分析结果表明,所提方法的测距误差检测概率高、修复效率高、修复精度高。

稳态条件下土壤溶质运移的两区模型及其解析解

给出了稳态水流条件下,非均质土壤中考虑水动力弥散尺度效应以及不动水体存在时,一维溶质运移的两区模型。并在初始浓度为零,半无限一维空间内第一类边界条件下,推导出了可动区和不动区溶质相对浓度的解析表达式。给出了利用Matlab软件包计算相对浓度的计算方法,并对一假设试验情形进行了计算,从计算结果可以看出:该模型的模拟结果符合土壤中溶质运移的规律。最后,用特征有限元法对模型进行了数值计算,从而验证了所得解析解的正确性。

漫反射激光测距特性研究

首先分析不同目标反射模型的漫反射激光测距方程的表达形式,然后通过对有合作目标的卫星激光测距和漫反射激光测距的特性对比分析,在理论上推导出适合1.2m望远镜激光测距系统的漫反射激光测距方程的一般形式。方程的最终表达形式与目标的形状、反射率和目标表面的漫反射特性函数有关。最后进行了地面靶板漫反射激光测距试验,并以试验为例来说明如何求解方程里特定的参数。

基于管状导体模型钢轨内阻抗计算

针对钢轨等效管状导体模型在大参数下利用修正Bessel函数表示的内阻抗公式计算其钢轨内阻抗时,出现数值计算不稳定及收敛困难问题,提出引入缩放比例因子,对修正Bessel函数进行缩放,并利用数值积分法计算缩放后的Bessel函数,得到数值计算稳定且精度高的内阻抗计算公式。利用该公式分析电流频率、幅值对钢轨内阻抗的影响规律,同时,使用有限元法对钢轨模型进行仿真计算,验证该计算公式的准确性。研究结果表明:该内阻抗计算公式解决了数值计算不稳定及收敛困难问题,反映了钢轨电阻和内电感随电流幅值、频率的变化规律,钢轨电阻和内电感计算结果与有限元仿真结果的相对误差均在±5%以内,可见该公式计算精度较高,可为牵引供电系统建模时钢轨内阻抗的计算提供可靠的数据支撑。

超声扩频测距系统数学建模

对超声扩频测距系统的数学建模问题进行了研究。首先,利用直流-直流(DC-DC)升压模块构造了超声换能器的发射与回声接收电路;其次,利用自回归滑动平均(ARMA)模型建立了此超声测距电路的输入-输出传递函数,并通过实验验证了传递函数的准确性。此模型的建立可便于超声扩频测距系统对脉冲编码和调制方式的选择,省去了繁琐的硬件验证。

考虑管状导体模型和轨中电流的钢轨电位计算

在直流牵引供电系统中普遍存在钢轨电位过高的问题,而现有钢轨电位计算仅考虑钢轨直流电阻模型,但是轨中电流包含大量1~50 Hz和部分6倍频成份。将钢轨等效为管状导体模型,通过实测典型频率下的钢轨内阻抗,拟合确定P60钢轨等效管状导体参数;建立钢轨-地分布式参数模型,提出在多个牵引变电所、多车的复杂工况下考虑钢轨等效管状导体模型和轨中电流交流频谱的钢轨电位计算方法。通过实验室和工程案例验证了方法的准确性和有效性。计算单边供电下的钢轨纵向电压降落和牵引变电所钢轨电位,钢轨电位中6倍频成份对比轨中电流的6倍频成份增加了58.12%,经过钢轨阻抗频率特性的作用,呈现于钢轨电位成份中6倍频分量影响更大。

基于增广状态估计的高压长线路双端故障测距新算法

引入了增广状态估计方法估计线路参数。基于分布参数模型推理得出线路两端负序电流分量与故障点对地负序电流分量之间存在的数学关系,并在此基础上提出了一种高压长线路双端故障测距新算法。该方法测距精度不受过渡电阻及其性质、故障类型、系统等值阻抗和故障发生角等因素的影响。大量仿真结果表明该算法在不均匀线路参数情况下依然有较高的测距精度。

超声谐振器在传感器测距中应用分析

设计一种超声谐振器,旨在解决超声传感器远程测距中因超声波能量分散和衰减过快导致的回波信号难以识别问题。首先,根据声学理论分析了超声谐振器可以通过改善阻抗匹配提高其辐射效率;再利用Bessel函数分析了超声谐振器影响声源指向性的重要设计参数,通过改变声源频率、谐振器开口面积等设计参数可以使指向性尖锐,能量更集中。Matlab仿真计算与相应的实验均证明了理论分析的正确性和优化谐振器设计参数对提高超声探测距离的有效性与可控性。

具有环形窜流带的地质模型解析解

研究一种新型的地质油藏模型，给出了解析解，并讨论了解的近似结构；利用Stehfest数值反演将解析解与近似解进行了对照，效果很好。

基于Bessel展开法的微重下圆柱贮箱内液体小幅晃动特性研究

以微重环境下部分充液圆柱贮箱受横向简谐激励作用时液面小幅晃问题为研究背景,利用一阶Bessel函数构造了满足该问题中存在的Laplace方程和边界条件的速度势和波高函数。由于微重下的自由静液面呈复杂的“弯月形”,这使得要求速度势和波高函数精确满足自由液面处的边界条件存在一定的困难。在前人研究的基础上,运用第二类边界条件下的Bessel函数展开法,对微重下的自由液面条件进行精确处理,得到晃动速度势和波高函数的一种半解析法。进一步推导了晃动力和晃动力矩的求解式,并基于等效准则建立了液体自由晃动的弹簧-振子等效力学模型。通过数值计算和对比,验证了文中方法的准确性,并研究了等效力学模型中的参数与Bond数之间的变化规律。

VLBI、SLR、GPS综合数据处理方案研究

按参与平差观测值类型的选取不同,对VLBI、SLR、GPS综合处理方案进行了分类。给出了各类方案的平差模型,结合当前我国三种技术的实测情况,分析了各种方案的优缺点,提出了较为可行的综合处理方案。

地球介质中三维电磁散射的研究

利用地面圆形电流模型 ,从Maxwell方程出发 ,导出空气半空间、地球半空间和地表的含零阶、一阶Bessel函数电磁场分量积分方程。同传统的方法比较 ,得到的方程更易于离散化。

基于改进粒子群算法在WSN节点定位中的研究

针对无线传感网中的节点定位问题,采用RSSI测距技术测量未知节点与信标节点间的距离,并采用粒子群算法进行优化。针对粒子群算法的不足,首先通过改进粒子群算法中的惯性权重和学习因子来提高算法的性能,并引入自适应罚函数解决粒子收敛过快的问题;其次采用计算测量距离误差修正和定位约束模型来优化节点定位的效果。通过仿真实验将所提定位算法与其他算法进行比较,结果表明所提算法在算法的收敛性能和定位精度上取得了比较好的效果,改善了节点的定位效果。

基于分段多项式模型的地面三维激光扫描激光强度改正

受扫描仪到扫描物体的激光测距值、激光入射角、大气衰减等因素的影响,相同目标的激光强度存在较大偏差。从激光雷达测距方程出发,分别对激光强度的距离效应和角度效应进行改正。激光强度与激光入射角的余弦大致呈线性关系,但激光强度的距离效应较为复杂,激光强度总体上不与距离的平方呈反比,因此提出了一种利用分段多项式模型来消除激光强度距离效应的方法。实验表明,提出的改正模型能对点云激光强度进行有效补偿,通过将激光强度分别进行角度改正和距离改正,能够有效消除由距离和入射角引起的强度偏差,使同类物体的激光强度趋于一致。