基于定位收缩法的局部阴影条件下光伏最大功率点跟踪

光伏最大功率点跟踪是提高光伏发电效率的重要手段。在局部阴影条件下,光伏阵列的特性曲线呈现多峰形状,常规的传统算法容易陷入局部最优。如何在局部阴影条件下找到全局最大功率点(global maximum power point,GMPP)至关重要。提出了一种定位收缩法(locate and shrink algorithm,LSA),采用收缩边界的思想使得边界逐渐收缩到GMPP。LSA第一阶段提出了一种峰的定位方法,通过自适应采样结合I-V特性曲线能够定位主要峰的占空比范围。定位法能够与其他单峰算法结合,具有较强的扩展性。第二阶段提出了一种基于三点准则的收缩法,能够在单峰范围内通过收缩边界快速找到峰值点,并且具有很强的环境适应性。将LSA与多个算法进行仿真和硬件实验对比,结果表明LSA在跟踪速度、跟踪精度和稳态振荡方面有着明显优势。

一种结合阴影信息的建筑物层数识别方法

建筑物层数获取可为城市安全和灾害隐患提供数据支撑和决策服务。目前,建筑物层数往往是基于人工调研和统计为主;基于遥感影像的建筑物高度自动反演,也存在算法效率低、提取不完整、自动化程度偏低等问题。为解决这些问题,实现快速和大范围获取建筑物层数,基于GF-7卫星影像,设计、实现了一种楼层数识别的算法,在主成分分析等预处理的基础上,采用渔网法阴影线自动提取算法,并利用阴影形成的几何关系计算楼高并转换为楼层数,最终为消除阴影长度测量误差的影响,采用支持向量机回归对算法提取结果进行误差改正。以北京市朝阳区为研究区,进行模型的训练与测试;以河南省郑州市为验证区的实验结果表明,建筑物层数总体识别精度为90.21%,6~50层的建筑物层数识别误差在3层以内。研究可为基于卫星数据快速和大范围自动获取建筑物层数提供全新的技术支撑和应用服务。

基于蓝光阴影图像法的固体推进剂药条燃速测量方法

针对图像法固体推进剂药条燃速测量方法受火焰辐射影响问题,提出蓝光阴影图像法固体推进剂药条实时燃速测量方法,搭建相应的实验测量系统并进行燃速测试。在常压下利用该方法对药条A进行了5次重复性实验,开展了6种不同配方推进剂药条燃速测试,将蓝光阴影图像法得到的拟合燃速与靶线法测试结果进行对比,并对6种药条的实时燃速进行分析。结果表明,与直接成像法比较,蓝光阴影图像法可有效消除燃面处火焰自发辐射影响,提高燃面识别精度;对药条A进行的重复性实验中,平均值为2.534 mm/s,标准差为0.034 mm/s,扩展不确定度为0.069 mm/s,表明方法具有较高的稳定性;6种药条的拟合燃速与靶线法燃速结果对比,最大相对偏差为3.7%,说明该方法具有较高的测量精度。分析6种药条实时燃速的波动性发现,燃速高的药条往往其波动性较大,燃速接近时药条的波动性主要受药条配方的影响。

任意凸目标测地线自适应高效算法

高频表面波从任意曲面目标表面阴影边界沿测地线路径传播,其绕射场由沿测地线对爬行波Fock电流进行积分获得。本文改进了传统的阴影边界算法并提出一种基于投影夹角法(projection angle method,PAM)的测地线循迹改进算法。首先提出面元自适应重构对三角网格的阴影边界优化,判定目标表面精确的阴影边界和亮暗区面元。然后在精确阴影边界的基础上,进一步提出一种基于PAM的测地线循迹改进方法,准确辨别测地线的传播面元。本文算法在方向和距离两要素的基础上应用重心坐标法优化传播点,从而形成任意曲面上的测地线循迹路径。数值算例表明,该方法能够计算典型球、飞机机身、导弹等任意闭合曲面目标的测地线,测地曲率在10-3量级,能够满足爬行波散射场计算的工程需求。

基于跃变探索式电导增量法的光伏阵列全局最大功率点跟踪控制研究

实现光伏阵列最大功率点跟踪(Maximum power point tracking, MPPT)的传统算法已经较为成熟,但是在局部阴影出现后会发生寻优失效,难以实现全局最大功率跟踪(Global maximum power tracking, GMPPT)。为解决该问题,研究人员提出将粒子群(Particle swarm optimization, PSO)等群搜索算法应用在MPPT控制过程中,虽然能够控制工作点稳定在全局最大功率点处,但由于该算法收敛能力依赖于核心参数,在应用过程中有一定概率会导致系统振荡。针对以上问题,在电导增量法(Incremental conductance, INC)的基础上提出跃变探索式电导增量法(Jump explore incremental conductance, JEINC),相较于传统电导增量法而言,具有较强的探索能力,能够在局部阴影下实现全局最大功率点跟踪控制,同时所提算法具有较好的收敛能力,在工作点位于最大功率点附近能够快速稳定。在三种光照环境下进行Matlab仿真,从稳定时间、暂态过程能量损耗率和振荡幅值三个方面验证了所提算法相较于电导增量法和粒子群算法的优越性。

基于蒙特卡洛算法的定日镜场的优化设计

针对定日镜场的优化设计问题,本文首先建立阴影挡光效率模型,结合蒙特卡洛与光线追踪法求解阴影遮挡效率;根据太阳高度角、太阳方位角求解余弦效率、法向直接辐射照度等,得出光学效率与定日镜场的输出热功率。其次,建立以单位面积定日镜输出热功率最大为目标的非线性目标规划模型。在给定相邻定日镜间距的范围内,求得定日镜场中每一圈层的定日镜数目与相邻定日镜的间距大小;采用Campo布置方法确定定日镜坐标,利用阴影挡光效率模型,当额定年平均输出热功率达到60 MW,求得吸收塔位置坐标(0, 0, 80),定日镜尺寸(宽 × 高)为(6 m × 6 m),安装高度为4 m,定日镜总数为2475面,定日镜场总面积为89,100 m2。利用Campo方法确定定日镜场中的定日镜排列方式,能够在简化定日镜场的条件下更为简单的求解定日镜的具体坐标。最后,保持额定功率不变,设计定日镜尺寸为(7 m × 7 m)、安装高度为4 m来达到更大单位面积输出热功率。

山地丘陵区遥感影像阴影检测与去除方法

阴影是山地丘陵区遥感影像最为普遍的干扰因素,去除阴影有助于提高影像解译和地物识别的准确性和有效性。构建了阴影植被指数(SVI),并提出应用波段回归模型法实现HJ-1多光谱影像阴影的去除。将该方法应用于试验区HJ-1数据,结果表明:SVI可增大山地丘陵区水体、阴影区及明亮区之间的差异,利用阈值法可以实现影像阴影的有效检测;相关分析显示,各波段拟合模型R2均在0.80以上;比较阴影去除前、后影像的统计指标说明,在植被最为敏感,即受阴影影响最为严重的近红外波段,随着阴影的去除,波段平均值有了较大幅度的增大;去阴影后影像的标准差均比原影像要小,尤其是在近红外波段。试验结果表明,SVI对山地丘陵区HJ-1影像阴影的检测效果较好,而波段回归模型法可以较为有效地实现阴影的去除。

激光阴影法对柴油机喷雾燃油浓度分布的测量研究

本文应用激光阴影法和计算机图象处理技术,提出了一种柴油机喷雾燃油浓度分布的测量方法。文中介绍了该测量方法的原理、测量装置及结果,并探讨了该测量方法的适用性。激光阴影法测量喷雾燃油浓度的方法具有分辨率高、不干扰流场、简便实用等特性。测得的燃油浓度分布规律对柴油机喷雾着火和燃烧过程研究及喷雾数学模型的构筑有重要指导意义。

扎龙湿地水体遥感提取过程中云阴影去除方法研究

以扎龙湿地为研究区,利用空间分辨率高、纹理信息丰富、定位精度高和购买价格相对低廉的ALOS遥感影像,测定了研究区水体等5种典型地物和云阴影的波谱亮度值;根据水体和云阴影的光谱特征,利用阈值法对近红外波段ALOS影像进行阈值处理,将包含云阴影信息的水体信息提取出来;基于ALOS彩色影像,再采用决策树方法自动提取湿地水体信息,同时将云阴影信息去除,并再补充提取因去除云阴影而损失的水体信息;与目视解译结果相比,用本研究方法得到的研究区湿地水体信息精度高于85%。近红外波段阈值法和彩色影像决策树法相结合的方法是一种能有效去除云阴影而高精度获取湿地水体信息的方法。

一种高灵敏度阴影法内波显示系统的设计

设计并实现了一种平面反射双光程结构的阴影系统,该系统在减小了尺寸的同时还提高了观测的灵敏度;采用直接成像的方法,降低了系统噪声,提高了自动化程度。结果表明:该系统可以清楚地显示小到1.0×10-6g/cm4的密度梯度变化,可在海洋内波动力学研究中,对实验室中模拟内波的形态结构进行观测,满足试验场地受限的情况下大尺寸内波密度场的观测需要。

基于阴影搜索法的飞机目标遥感图像分割研究

介绍阈值分割的原理并分析传统图像分割中阈值的确定方法;为提高对飞机目标遥感图像的分割效果,采用阴影搜索法对图像阈值进行判定。该算法对图像进行横向或纵向扫描,根据像素的变化频率判定阴影区域并确定目标与背景的关系,实现图像分割中最优阈值的自动提取。该算法克服了传统方法灵敏度低对分割效果的影响,有很好的通用性和有效性。

局部阴影条件下光伏阵列MPPT算法研究

详细分析光伏阵列在均匀光照和局部阴影条件下的分段输出特性,并在此基础上提出一种基于分段模型的全局最大功率点跟踪算法,在局部阴影条件下快速定位全局最大功率点(GMPP)所在分段,再结合优化的增量电导法将工作点收敛于GMPP。通过仿真模型,模拟从均匀光照到局部阴影条件再到均匀光照变化过程中新算法的跟踪效果,结果表明,新算法无论在均匀光照还是在局部阴影条件下,均能准确跟踪到GMPP,且工作点在GMPP附近偏差极小。

局部阴影条件下最大功率点跟踪改进算法

利用MATLAB对光伏阵列在不同阴影情况下的输出特性进行仿真,并总结出光伏阵列可能出现局部最大功率点电压与开路电压之间的规律。根据该规律提出改进型电导增量法,将参考电压依次设为可能出现局部最大功率点的电压以避免漏掉任何一个峰值点,并通过比较这些局部最大功率点,追踪到全局最大功率点。设置参考电压阈值以判断是否存在局部最大功率点,减少搜索时间。仿真结果验证了该算法在有、无阴影的情况下都能准确搜索到全局最大功率点。

基于OLI数据与决策树法的去山体阴影水体信息提取研究

研究山区地表水体信息OLI遥感数据去阴影自动提取方法,设计基于数字高程模型与指数提取的决策树分类方法,提高水体自动识别的精度。该方法选取改进的归一化水体指数、归一化植被指数、比值植被指数、主成分分析前3个分量以及波段之间的组合运算,并结合DEM构建决策树分类规则。综合采用单波段阈值、谱间关系、植被指数和水体指数阈值完成山体水体的去阴影识别研究,与计算机自动识别分类方法比较,其精度明显提高。结果表明,决策树分类方法在精度上明显高于常用的计算机自动分类方法,可以很好地被利用于OLI遥感数据水体信息的海量、大范围提取。

用阴影法观察水声模型的声场

我们建立了一套用于显示模拟海底反射声场的光学系统．实验水声模型是由水－玻璃粉－玻璃－铝组成的三层模拟海底结构，声源是一个管状换能器，其轴线平行于分界面．实验用这套系统记录了从水下三个界面反射的六组波的声场图像，并且分辨出了它们各自的传播路径。从声场图像也可以得出水－玻璃粉界面、玻璃粉－玻璃界面的面波声速，玻璃粉和玻璃中的体波声速以及它们的厚度，结果与预先测出的参数符合．

改进萤火虫优化算法在运动阴影去除方面的应用

运动阴影与目标物体粘连,具有运动一致性,常常被误检测为运动目标的一部分。运动阴影的存在改变了运动物体的形状,影响运动目标前景的进一步分析。为了解决这一问题,提出了一种基于改进萤火虫优化算法的运动阴影去除算法。通过基于种群历史最佳位置影响的改进萤火虫算法(IFA)优化2-Otsu(二维最大类间差法)距离测度函数的寻优过程,获得最佳阈值,并以此进行图像分割,去除运动阴影,并同传统2-Otsu法、粒子群算法(PSO)优化2-Otsu法、萤火虫算法(FA)优化2-Otsu法进行比较。实验结果证明,该方法较其他三种方法分别快2.69倍,1.42倍,1.21倍;另外,在区域一致性、阴影检测率和识别率方面均优于其他三种算法,验证了方法的有效性。

基于最速下降法的局部阴影下光伏发电MPPT算法研究

光伏发电最大功率点跟踪(MPPT)是提高光伏发电效率的有效途径之一。由于光伏发电系统所处环境复杂,部分组件被遮挡的问题难以避免,传统的跟踪算法可能出现误判。针对此问题,该文分析了光伏电池单体和阵列的基本模型,探究了光伏阵列在局部阴影下的输出特性并总结规律。在此基础上,对最大功率点跟踪进行了理论分析,并基于最速下降法设计出了有效的控制方法,实现了局部阴影下最大功率点跟踪,进行仿真,验证了算法的可行性。

基于射线追踪法的线性菲涅尔聚光镜场阴影与遮挡分析

线性菲涅尔式聚光镜场的阴影与遮挡直接影响着系统光学效率,对其进行分析计算至关重要.根据线性菲涅尔式聚光镜场反射镜单轴跟踪的特点,建立平面直角坐标系,推导出任意时刻每列反射镜的坐标方程,利用射线追踪法追踪任意时刻入射至每列反射镜边缘及经边缘反射至接收器的太阳光线,得到阴影与遮挡的长度,根据几何光学推导了由太阳方位角导致的阴影与遮挡未形成区域面积的计算公式,进而得出阴影与遮挡效率.该方法计算量小、执行效率高,可以准确计算线性菲涅尔聚光镜场的阴影与遮挡效率.

空洞卷积与注意力融合的对抗式图像阴影去除算法

为了解决暗区域、纹理复杂或半影区域的阴影去除效果不明显的问题,提出了空洞卷积与注意力机制融合的对抗式图像阴影去除算法。该算法基于生成对抗网络的总体思想,将空洞卷积引入残差网络中,用自定义的空洞残差块进行特征提取,扩大了特征提取的感受野。在注意力编码阶段,加入4层相同结构的空洞卷积,确保最小计算量的情况下为解码阶段提供更抽象、更本质的全局的语义特征。运用多重注意力机制,引导判别网络对无阴影图像的鉴别,提高判别网络能力。该算法分别在ISTD(image shadow triplets dataset)与SRD(shadow removal dataset)公开数据集上进行检验,SSIM(structural similarity)值达到97.77%。该算法图像特征信息保存完整,画面清晰,暗区域及地物复杂的区域阴影去除效果较好,对半影区域,也有具有良好的表现。

数字化阴影法测量光学元件表面面形的研究

提出了阴影检测技术的一种新型数字化方法,用于定量测量光学元件表面的局部面形误差量.在阴影测量装置后搭建数字图像提取和处理系统,运用傅里叶光学原理进行测量方法的数学建模.利用数字图像系统提取阴影检测图像,通过对阴影检测图像特征的分析重构出光学元件面形.仿真结果表明,运用该模型提取一抛物面镜的面形信息,在一维径向方向上可以达到1 λ(λ=632.8 nm)RMS的重构精度,可以满足光学元件加工粗抛光阶段测量的要求.