基于Biharmonic样条插值的GPS高程拟合

介绍了GPS高程拟合原理和传统GPS高程拟合模型,提出了基于Biharmonic样条插值原理的GPS高程拟合模型。以实测GPS水准网为算例,使用Biharmonic样条插值拟合模型、多项式曲面拟合模型和加权平均插值拟合进行拟合分析,分别从内外精度上验证Biharmonic模型在GPS高程拟合方面的可靠性和可行性,并将其分析结果与常用的拟合模型进行比较,得出Biharmonic模型在GPS高程拟合中的可靠性。

基于Biharmonic样条插值的轴流式止回阀阀芯型线设计

采用椭圆簇法,以轴流式止回阀阀芯中阀瓣型线和导流罩型线的丰满系数为设计变量,进行组合优化设计。由均匀试验设计获得8组方案,为了提高插值精度和可靠性同时补充8组试验结果,数值试验后由Biharmonic样条插值获得阀瓣丰满系数和导流罩的丰满系数最优组合,最终得到压力损失最小的阀瓣型线和导流罩型线。结果表明:由Biharmonic样条插值获得的阀瓣型线丰满系数为0.574,导流罩型线丰满系数为0.986,数值试验得到理论最小压降值为524.06 Pa,流阻系数为0.26。对最小压降值对应阀瓣和导流罩型线组合进行数值模拟验证,得出仿真结果为525.50 Pa,误差为0.27%。对比优化前轴流式止回阀的流阻系数1.73,优化后轴流式止回阀流阻系数比优化前降低了84.97%,减阻明显。

基于Biharmonic样条插值的图像渐变算法及实现

图像变形是计算机动画的重要技术之一。本文提出一种图像变形方法,利用Biharmonic样条曲面插值实现空间映射,采用后向映射和双线性插值进行图像重采样。在图像变形基础上结合图像融合技术实现了图像渐变。该方法使用灵活,操作者可以简单地改变特征点的数量和位置以控制变形细节而无需其他操作。实验结果表明,该方法产生的过渡图像平滑、自然,每幅变形图像边界稳定且有良好的可视性。

基于校正靶特征与Biharmonic样条插值的XRⅡ图像扭曲校正

针对扭曲的XRII图像给C臂X光机成像系统实时标定带来不利影响的问题,提出了基于校正靶特征和Biharmonic样条曲面插值相结合的XRⅡ图像扭曲校正方法.在分析校正靶自身特征的基础上,使用Otsu算法与形态学相结合的方法提取了校正靶网格线交叉点坐标,然后拟合提取出的网格线交叉点坐标,最后使用Biharmonic样条曲面插值方法校正扭曲的XRII图像.实验结果表明,使用由Otsu算法与形态学相结合的方法提取的校正靶网格线交叉点坐标值与理想校正靶网格线交叉点坐标值的残留误差和标准误差分别为10.489 0±0.074 0和4.263 2±0.015 0,然而使用Biharmonic样条曲面插值校正之后残留误差和标准误差分别降低至(7.121 85±3.354 15)×10-13和(3.915 1±1.862 7)×10-13.

基于样条插值的非线性自干扰对消技术

针对雷达干扰机收发天线之间存在的非线性自干扰耦合问题,研究一种基于样条插值的非线性自干扰对消方法。该方法将样条插值和自适应滤波相结合,分别建立样条哈默斯坦模型和样条维纳模型,通过引入鲁棒性较强的反正切(arctangent,ARC)函数作为代价函数,得到两种模型下样条控制点和滤波器系数的自适应学习规则,并分析样条控制点数量对自干扰对消性能的影响。仿真实验表明,对于带宽为60 MHz的信号,所提基于ARC参数学习方法与传统最小均方参数学习方法相比,对消比获得4 dB左右的提升,收敛速度提高1倍。另外,针对信道突变的场景,所提方法跟踪性能好且稳态误差低。当背景噪声中存在非高斯脉冲干扰时,所提方法能够有效应对脉冲噪声环境下的干扰。

基于二元三次B样条拟插值的反应-扩散方程数值解

反应-扩散方程在科学和工程的许多分支中有着重要的应用,对此类方程数值解的研究具有重要意义.鉴于计算域的复杂形状、大量的自由度等导致计算非常困难,提出张量积型二元三次B样条法求解一类分数阶反应-扩散方程和交叉反应扩散系统,首先计算得出二元三次B样条拟插值的矩阵表达式,然后利用Matlab进行数值模拟,最后将数值模拟解与精确解进行对比.研究表明,当变量t的迭代次数较低时,所提方法行之有效.

基于双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算

过闸流量的精确计算是保障调水工程安全运行的基础,过闸流量计算模型是数字孪生调水工程建设的重要水力模型之一。调度运行中虽积累大量的实时水情数据,但受控制模式和用水需求等因素的影响,实际监测数据多集中于少量的局部范围内,难以获得覆盖范围广且具有代表性的数据,导致过闸流量模型的泛化能力不足。针对上述问题,提出了一种双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算方法,在样本点较少的实际情况下,通过充分利用样本点的位置信息进行数据插补后,利用量纲分析法进行过闸流量计算。以南水北调中线工程岗头节制闸和西黑山节制闸为研究对象,对比分析双调和样条插值和量纲分析方法与单一量纲分析法在过闸流量计算中实测样本与拟合曲线的决定系数、计算精度等。结果表明,相比于单一量纲分析法,在代表性数据缺乏的条件下,基于双调和样条插值和量纲分析的弧形闸门过闸流量计算方法具有较高的计算精度,过闸关系曲线拟合决定系数约提高8%,过闸流量计算结果的绝对误差和相对误差都有所降低。

融合黄金人工鱼群和三次样条插值的机器人路径规划研究

原始鱼群算法中,觅食行为具有随机性,步长、拥挤度为固定数值,算法寻优效率低下,寻优范围固定,收敛速度慢且可能出现局部最优等局限性。为解决此问题,采用黄金正弦算子改进觅食行为,提高单条鱼寻优效率与寻优范围,通过拥挤度和步长自适应提升算法的探索和开发能力以及最优解的精度与迭代速度。同时,改进食物浓度,保证路径的可行性。通过仿真验证,与传统鱼群算法、分段自适应鱼群算法比较,证明本算法在路径长度和规划时间都有优势,证实了算法的有效性和稳定性。

基于三次样条插值的M-QAM载波相位估计

在基于高阶调制的相干光通信传输系统中,接收端信号受相位噪声干扰会对系统性能产生直接的影响。传统的盲相位搜索(BPS)算法具有较高的线宽容差,适用于多种调制格式,但随着调制阶数的增加,用于BPS的测试相位数量会急剧加大。针对M元正交振幅调制(M-QAM)格式,本研究提出了一种新的低复杂度载波相位估计(CPE)算法。首先利用BPS算法,得到B个测试相位和平均欧氏距离之间的关系;然后在此基础上,提出了一种基于三次样条插值(CSI)的两级BPS载波相位估计算法,得到(2B−1)个等间隔插值相位和平均欧氏距离之间的光滑曲线关系;最后取曲线的最小值处所对应的相位值为最优相位估计值。仿真结果表明,在使用少量测试相位的前提下,通过CSI算法可以有效地对载波相位进行恢复,与BPS算法相比,CSI算法乘、加法器计算复杂度分别降低了38%和42%(16-QAM),为载波相位恢复提供了新思路。

基于三次样条插值法的柱面近场测量欠采样修正算法研究

为解决暗室近场测试效率低的问题,本文针对天线近场测量中高效测量方法进行了研究,提出了一种柱面近场欠采样恢复算法。该算法利用高精度的三次样条插值(cubic spline interpolation,CSI)法对未采样的点进行恢复,可减少采样点数,提高测试速度。此外,在柱面近场欠采样恢复CSI求解过程中充分利用系数矩阵的正定、对称等优良特性,使线性方程组的计算量从O(n^(3))降为O(n),大大提高了CSI的计算效率。最后使用插值后的近场幅度和相位结合柱面近远场变换理论求得天线远场方向图。为验证所提出算法的有效性,试验测试了天线样机,试验结果与理论分析一致。

一种采用B样条插值的改进能量算子在电梯电机轴承故障诊断中的应用

针对传统Teager能量解调算子方法对电梯运行系统中存在的强背景噪声较为敏感的不足,提出了一种改进的能量解调算子方法;采用了B样条技术与传统Teager能量算子方法进行结合,其中建立的B样条曲线对信号进行插值起到滤波作用;然后再利用Teager能量算子对滤波信号进行转换;最后利用傅里叶变换得到转换信号的频谱图从而揭示故障特征;所提出的基于B样条插值的能量解调方法不仅保留了传统能量解调算法的优点,如较高的解调精度和优秀的时间分辨率等,并且可以在强噪声背景下提取出微弱轴承故障特征;经实验验证实现了提高强背景噪声下的轴承故障检测的性能,能够在故障退化的早期检测故障,满足了实际工况下故障诊断上的应用。

高精度积分值四次B样条拟插值

目的:在函数重构问题中,节点处的函数值是未知的,而连续区间上的积分值是已知的。如何利用连续区间上积分值信息来解决函数重构是一个重要的问题。本文给出一种高精度积分值四次B样条拟插值算子解决连续区间上积分值的函数重构问题。方法:首先利用连续区间上的积分值的线性组合构造新的泛函系数,即结点处的函数值和一阶导数值的逼近值,进而基于带导数信息的高精度B样条拟插值算子,得到高精度积分值四次B样条拟插值。最后给出该算子对函数及其高阶导数的逼近误差。结果:在数值实例中,从逼近误差、数值收敛阶等方面验证了该方法的有效性。结论:本文构造的算子不依赖于目标函数导数信息,不需额外边界信息,不需求解方程组并且次数为四次,计算更为简便。与已有成果相比较,对函数及其高阶导数的逼近精度更高。

三次样条插值算法在油品计算分析中的应用

基于三次样条插值算法,分析南海某油田的实沸点温度分布(TBP)数据,与实际蒸馏曲线及HYSYS模型对比发现,三次样条插值可以实现精馏曲线的良好复现。对基于三次样条插值算法切割得到的虚拟组分进行物性计算,结果表明,切割组分总体密度和比热容与实际值差别不大,但分子量误差较大;对基于三次样条插值算法切割得到的虚拟组分进行相图计算,在低于临界压力时,除北区油田露点数据外,泡、露点计算结果和HYSYS模型基本一致。

B样条拟插值算子在Orlicz空间中的逼近

为了研究B样条拟插值算子在Orlicz空间的逼近性质,根据m阶B样条算子所构造出的B样条拟插值算子的定义,利用B样条算子的基本性质、Orliz空间的相关性质和光滑模、K泛函及其等价性质等工具,参照B样条拟插值算子在Lp空间逼近的研究方法对B样条拟插值算子进行了研究,得到B样条拟插值算子的有界性,最后得出B样条拟插值算子在Orlicz空间的逼近正定理。

MFCDD优化三次样条平滑算法在继电器数据插值中的应用

继电器参数众多,并且对各参数的测量方式和测量间隔不同,释放电压等参数相较于时间参数等实时测量参数,数据量较少,在进行相关分析时会造成结果精度较差的情况。提出一种形态波动一致性偏移距离(MFCDD)优化的平滑指标改进三次样条插值算法。引入平滑指标改进,对数据序列相关点的方差贡献率及单点平滑度进行分析,确定数据序列的平滑点及波动点;采用三次指数平滑对三次样条算法进行改进,确定改进后的插值表达式;引入形态波动一致性偏移距离对插值间隔进行确定,完成数据扩充。采用继电器吸合电压参数和释放电压参数对上述方法进行验证,结果表明上述方法对数据扩充具有较好的准确性。

基于混合插值样条的智能装卸机械臂视觉避障轨迹控制

为解决在复杂环境中机械臂移动速度不均匀、动态碰撞冲突及轨迹不连续性的问题,该文提出基于混合插值样条的智能装卸机械臂视觉避障轨迹控制方法。基于采集的环境图像获取视差图,并对其展开二值化处理;在此基础上采用轮廓提取算法获得障碍物的轮廓和中心坐标,完成障碍物定位;利用改进后的TEB-VO算法展开智能装卸机械臂的避障轨迹控制,再采用混合插值样条对轨迹控制展开优化处理,在路径最大曲率约束条件下,提高轨迹控制的连续性。实验结果表明,所提方法避障轨迹平滑度高、控制效率高且适应性强。

基于样条插值和差分进化算法的卸船机抓斗装卸轨迹优化

随着物流行业的兴盛,卸船机作为港口机械的重要组成部分,其作业效率对港口物流有着重要的影响。卸船机装卸轨迹规划是港口装卸系统中的重要环节,对经过规划后的轨迹进行合理优化,是确保卸船机在抓取货物后,并满足各种约束条件下,安全、高效的卸载货物的重要一环。文中通过对卸船机卸装轨迹实际作业情况的分析,总结现有轨迹存在的问题,并采用样条插值法规划路径,使整体路径更平滑,可降低作业时的抖振。使用差分进化算法对轨迹进行优化,优化后的轨迹比优化前单次作业效率提高5.02%,优化后的轨迹在作业空间、时间方面均有提升。

基于样条插值的水沙通量时间序列预测算法

对水沙通量变化趋势的预测是沿黄河流域环境治理的基础。鉴于监测技术限制,采集到的含沙量数据相较于水流量数据通常存在大量缺失值,影响对水沙通量变化的精准评估。针对此问题,文章分别采用最邻近、线性、二次样条、三次样条插值方法进行数据补值,并对比插值拟合误差。实验结果表明,采用三次样条插值法进行插值曲线拟合误差最小,经过插值处理后的数据能更好地预测未来水沙通量的变化趋势。

基于曲面样条插值的压力敏感涂料测压数据修正方法

压力敏感涂料(Pressure Sensitive Paint,PSP)试验结果修正方法多基于最小二乘法实现,通常忽视了翼面上弦向和展向的流动特性。利用无限平板样条(Infinite Plate Spline,IPS)插值技术,建立了适用于压力敏感涂料试验结果修正的混合修正方法与流程。使用传统测压试验的全展长飞机模型,在2.4 m量级跨声速风洞中同时开展了完整机翼的PSP测压和PSI(Pressure Scanner Instrument)测压试验,试验马赫数为0.735,迎角范围为-6.38°~10.59°。试验结果与修正结果表明:PSP试验结果与PSI试验结果整体吻合较好,但PSP试验系统对机翼前缘流场捕获精度较差;混合修正方法有效,且兼顾了翼面前缘、中部和后缘的压强分布特点,修正后的压强分布数据能够更好地反映翼面流场的变化规律。

圣维南方程的3次B样条拟插值数值解

首先针对不同阶的连续可导函数,对3次B样条拟插值算子进行相应的误差估计。其次将3次B样条拟插值方法用于求解圣维南方程,利用3次B样条拟插值的一阶导数近似圣维南方程的空间导数,同时使用向前差分近似其一阶时间导数,求出其数值解。最后将所得结果与4阶龙格库塔法和蛙跳格式所得数值解进行对比分析,结果表明3次B样条拟插值方法具有一定的优越性。