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。

基于改进DPSO非退出故障下多无人机任务规划

针对非退出故障下多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同任务规划问题,提出了一种基于混合策略改进的离散粒子群算法(mixed strategy improved discrete particle swarm optimization,MSDPSO)。该方法首先采用Sobol序列进行种群初始化,提高解空间的覆盖率;然后,提出非线性时变策略,加快算法的收敛速度;并引入柯西算子,增强离散粒子群算法的搜索空间;同时,还提出自适应交叉学习策略,丰富种群多样性,进而提升算法的全局寻优能力。综合改进的离散粒子群算法不仅加快了收敛速度,并且解的最优性也得到了提高。此外,运用三次样条插值算法进行无人机航迹规划,最后,将改进算法在三维空间中进行无人机故障前后的对比仿真实验,结果表明:所设计的算法具有显著的寻优有效性,为部分无人机发生轻微故障后,多机协同执行任务规划的问题提供了理论依据。

GRAPES模式标准初始化方案设计与实现

文章介绍了GRAPES模式标准初始化系统的方案设计及程序结构,对3种不同方案产生的初始场进行了分析。结果表明:水平风场、温度场、位温场对插值方法的精度并不是很敏感,而高度场以及气压Exner函数则对垂直插值方法的精度要求很高;在3种模式变量产生方案中,方案一的效果较差,但它计算速度快,在地形梯度不大的地方可以选择使用;方案二与方案三的效果则比较好,用户可根据自己的需求任意选择。GRAPES模式标准初始化系统在完成其主要功能的同时,通过灵活的程序设计,对标准初始化系统的区域、分辨率、垂直层次、水平插值方法、垂直插值方法等的任意选取,使得标准初始化系统可以很容易满足模式初值的各种需求,为模式开发研究实验提供了各种便利。

基于最小二乘法和克里金插值的三维温度场重建

为了提高三维温度场声学CT法的重建精度,提出了最小二乘法和克里金插值相结合的重建方法.采用最小二乘法获得一个由少量像素描述的温度场,运用克里金内插和外推运算获得整个被测温度场的细致描述.典型的单峰及双峰三维模型温度场的重建结果及误差分析表明,克里金法的内插和外推精度优于普遍采用的三次样条法.最小二乘法和克里金插值的结合,可有效克服最小二乘法像素数需少于声波路径数给温度场细致描述带来的困难,能实现复杂三维温度场的高精度重建.

基于本征正交分解的流场快速预测方法研究

对于飞行器气动设计,通过实验或CFD计算获得所有设计状态处流场信息成本高、耗时长,难以满足工程应用要求。利用基于本征正交分解(POD)降阶模型结合相应的插值方法,只需要通过实验或CFD计算获取有限个数的采样流场,可以快速预测出具有满足精度要求的设计状态处流场信息。首先,证明对POD基系数插值获取预测流场与对采样流场直接插值获取预测流场的等价性,并分析采样流场分布的要求。然后,以三段翼型流场作为研究对象,POD降阶模型分别与三次样条插值和径向基插值结合,实现设计状态处流场信息快速预测。最后,通过将流场预测结果与相同条件下的流场CFD计算结果对比,表明了POD降阶模型结合两种插值方法的各自特性。

降低发动机试验稳态压力测量不确定度方法研究

为降低系统不确定度,分析了试验台稳态压力测量系统的各不确定度来源,对降低稳态压力测量系统不确定度的重要因素进行分析并提出了相应改进方法。采用压力传感器现场校准方法降低测量系统与检定系统差异引入的不确定度,采用三次样条插值法对压力传感器进行温度补偿,降低工作环境温度对压力传感器影响引入的不确定度。经验证,两种改进方法有效降低了系统的不确定度,且在其他型号发动机试验以及相关组合件试验中具有重要的推广和应用价值。

基于样条插值的FFT及其在重磁场正演中的应用

离散傅里叶变换在信号处理、谱分析、偏微分方程数值解等方面发挥着重要作用。常规快速傅里叶变换方法在离散化过程中会引起频谱混淆、边界效应等问题,基于高斯积分的快速傅里叶变换方法削弱了截断效应的影响,但同时也降低了计算效率。为此,提出了一种基于样条插值的傅里叶变换方法,其核心思想是将傅里叶变换积分离散为多个单元积分之和,每个单元内采用三次样条表征函数变化,最后累加离散的每个单元积分结果,得到最终傅里叶变换积分结果。该方法充分利用样条插值积分的高阶连续性及采样灵活性,同时单元积分可解析计算,为实现高效、高精度的傅里叶变换提供了一种新思路。设计高斯函数,通过一维和二维的正、反变换结果与解析解对比验证了该方法理论正确、计算精度高。设计连续介质模型,将基于样条插值的快速傅里叶变换应用于重磁场三维数值模拟,模型数值实验结果表明,该方法在连续介质重磁场数值模拟中降低了截断效应的影响,且计算精度高、效率高。实际数据应用结果证明了该方法的实用性。

三次样条小波插值解偏微分方程(英文)

提出一种在sobolev空间解偏微分方程的三次样条小波插值法.多分辨分析和网格之间存在着某种相似性,从而在有限差分意义下,插值函数与网格剖分之间有联系.利用此性质本文建立了一个解偏微分方程的相关式.最后的数值例子证明了所建相关式的有效性,即证明了所提插值法的有效性.

对流扩散方程基于三次自然样条插值特征差分方法

针对一维对流扩散方程提出了基于三次自然样条插值的特征差分格式,给出了L2模误差估计式.数值算例表明,本文格式在很大程度上消除了插值误差对计算格式的影响.

对流扩散方程基于三次周期样条插值紧致特征差分法

对一维对流扩散方程给出了一个在空间方向计算精度比较高的紧致特征差分格式,该差分格式中的插值部分运用了三次周期样条插值,同时给出了L2模的误差估计式.数值算例表明格式在很大程度上消除了插值误差对计算格式的影响,具有比较好的计算效果.

喷头不同组合模式下水量分布和喷灌均匀度的田间试验及数值模拟

利用三次样条两次插值叠加法并结合单喷头水量分布可计算得到多喷头组合水量分布。为验证该方法的适用性及探究变间距条件下喷灌均匀度的变化情况,通过田间试验,得到ZY-2型单喷头水量分布及多喷头18 m×18 m组合形式下水量分布,计算了喷灌均匀度。利用MATLAB软件构建了喷头组合条件下水量分布的数值模拟模型,计算出不同组合模式下水量分布和组合喷灌均匀度。结果表明:模拟与实测喷灌水深的相对误差(RE)和均方根误差(RMSE)分别为8.49%和3.17 mm,组合喷灌均匀度的相对误差为1.85%,表明构建的模型能较准确地模拟不同喷头组合条件下的水量分布和组合均匀度;ZY-2型喷头在正方形21 m×21 m布置形式下,喷灌均匀度达到最高(0.873);在变喷头间距和变支管间距两种矩形布置时,喷灌均匀度整体上随着支管间距的增加而逐渐降低,但喷头间距增加时喷灌均匀度降低的幅度更大。研究结果可为优化喷头布置形式提供技术支撑。

三次样条插值法影响流场测试精度的研究

目前处理五孔探针数据时采用的方法有线性插值法、最小二乘法等。对于相同的测试数据,采用不同插值方法所得到的结果存在差别。为了提高精度,通过理论分析,在这些方法的基础上提出了三次样条插值法。该方法将各标定数据点拟合为抛物线,从而使拟合曲线在非标定点上更接近真实曲线,同时拟合曲线在经过标定点时不发生偏离。为检验方法的合理性,对各种方法做了对比实验。实验结果显示,三次样条拟合曲线更贴近校准曲线。此方法有更广泛的适用性,能够为五孔探针流场测试结果精度的提高起到较大帮助。

射频稀疏阵列成像算法

基于电磁波全息技术的射频成像方法,探讨了利用单频全息图像重构及物理光学方法的数据,在成像过程中引入样条插值算法,在保证成像质量的前提下,可以大大减少天线阵阵元个数,缩短系统处理时间和减少系统资源消耗。

样条函数在液力变矩器三元流场计算中的应用

针对液力变矩器三元流场的计算 ,采用三次样条插值函数的方法进行了流场内液流速度的计算 ,求出了速度沿流面的变化率 ,并讨论了速度的变化趋势 .计算结果与实际相吻合 ,且精度高 ,可用于透平机械的流场计算 .