基于要素稠度的电子海图矢量瓦片组合构建方法

为进一步提升基于WebGIS技术的电子海图在前端的加载效率,对海图矢量瓦片的划分方法进行深入研究。在考虑要素空间分布稠度的基础上,提出一种海图瓦片的组合格网划分方法。在四叉树划分过程中引入矢量瓦片数据阈值将其改造成非平衡四叉树,作为瓦片划分的第1阶段,在瓦片划分至单瓦片最大数据量小于数据阈值后,通过融合变异系数的二叉树对瓦片进行第2阶段的划分。将组合格网法、原始均匀格网法和改进均匀格网法生成的矢量瓦片数据与试验结果进行对比。研究结果表明,在瓦片第3~第9层级范围内,相对于2种均匀格网法,基于要素稠度的组合格网法生成的矢量瓦片在同一层级的标准差更小,矢量要素在瓦片上的分布更加均衡,在同一视窗范围内,组合格网法生成的瓦片加载时间更短。

基于MATLAB矢量化物质点法的车身防撞梁碰撞分析

基于MATLAB矢量化的物质点法(material point method,MPM)框架,分析车身前防撞梁的碰撞冲击问题。MPM在每一迭代步将物理参数在物质点和背景网格间相互映射,使用MATLAB矢量化框架可以使用户在快速入门的同时保证求解效率,其应力更新采用车身结构材料的弹塑性本构模型。前防撞梁碰撞冲击数值算例结果表明,MPM可以保证求解精度,同时矢量化技术可以大幅提高求解效率。

基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号多维参数估计

针对传统方法对水下非合作跳频信号的多维参数估计效果不佳的问题,提出一种基于单矢量水听器时频声强法的非合作水声跳频信号空时频参数估计方法。利用矢量水听器声压通道与振速通道的接收信号建立时频域的短时互谱分布,分析噪声与信号在时频域分布的差异,通过迭代去噪法与连通域方法,对噪声进行抑制并平滑每跳的能量分布;采用复声强法对短时互谱矩阵进行处理,得到清晰稳定的跳频信号空时频分布;提取空时频分布的脊线并利用Haar小波变换对脊线进行奇异点检测,估计出信号的多维参数。仿真和水池试验结果表明,当信噪比大于-5 dB时,所提方法得到的参数估计归一化均方根误差小于0.05。

交替方向乘子法的矢量水听器DOA估计方案

传统的无网格压缩感知在进行波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计时,使用凸优化工具箱(如CVX)来求解半正定规划问题(Semi-Definite Programming,SDP),所消耗的时间会随着矢量水听器阵列规模的增加,逐渐增大。为了提高算法的收敛速度,将交替方向乘子法(Alternative Direction Method of Multiplier,ADMM)应用到矢量水听器阵列的DOA估计中,考虑到海洋环境噪声,使用原子范数去噪方法(Atomic Norm Soft Thresholding,AST)来估计线谱参数,将原子范数最小化问题(Atomic Norm Minimization,ANM)转化为SDP问题,使用ADMM对SDP问题进行求解,最后使用对偶多项式估计角度。为了验证ADMM算法的性能,在不同信噪比和矢量阵元数条件下,与快速求根多重信号分类(Root-Multiple Signal Classification,ROOTMUSIC)算法和CVX进行对比仿真实验。结果表明,ADMM在保证DOA估计模型收敛性的同时,提高了算法效率。

基于改进粒子群算法的矢量水听器多目标方位估计

为了研究单矢量水听器多目标方位估计能力,分别利用互谱声强法、MUSIC算法及信号统计量方法对多个目标方位进行估计。互谱声强法可以估计出多个不同频的单频目标方位,但对于频谱混叠的目标无法分辨;MUSIC算法可以分辨单频和宽带目标,但利用单矢量水听器最多可估计2个目标方位。为此,针对文章提出的信号统计量方法,构建了声压和振速的统计量模型,将其与粒子群优化算法及改进算法相结合,实现了基于改进粒子群算法的多目标方位估计。对多个单频和宽带信号目标进行仿真分析,结果表明,进粒子群算法具有良好的估计效果;对3种方法的估计结果进行比较,验证了改进粒子群算法有较好的适用性。通过对2022年千岛湖试验数据的处理再一次验证了算法的有效性。

3D矢量空间和最优最劣法在绿色产品设计决策方法中的应用

为了解决目前绿色产品设计方案中产品基础属性考虑欠缺,以及缺乏可视化比较方法的问题,提出一种基于3D矢量空间和最优最劣法(Best worst method,BWM)的绿色产品设计多属性决策方法。通过功能、外观和可持续3个维度为绿色产品设计的基础属性构建3D矢量空间,并对每个维度扩充其包含的下级属性;利用间隔方法优化的BWM获得三个维度及各维度下级属性的权重分配;通过3D矢量空间求得各备选方案的总体评价得分,实现客观科学的绿色产品设计多属性决策。以电动汽车的绿色产品设计方案为例,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于自适应零电压矢量三脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

永磁同步电机运行过程中失电后,常因自身惯性或外界推动而处于高速旋转状态。若要带速重投,则需短时间内完成初始位置/转速观测。现有零电压矢量脉冲法的脉冲宽度和脉冲间隔不变,常使观测误差增大,严重时可能引起过电流。为此,研究一种自适应零电压矢量三脉冲法,可以根据零电压矢量脉冲所激励的电流矢量幅值自适应调节脉冲宽度,根据初始转速预估值自适应二次修正脉冲间隔,从而针对不同的电机参数或运行状态自动施加合理的零电压矢量脉冲。仿真结果表明,所研究的自适应零电压矢量三脉冲法脉冲宽度及脉冲间隔调节效果好,初始位置/转速观测和带速重投的可靠性高。

基于Hilbert空间向量赋权的网络选择算法

为了提升海上异构无线网络中移动节点业务完成率和网络资源配置效率,针对现有网络选择算法与业务需求匹配性较差、动态环境下业务完成率不高的问题,该文提出一种基于Hilbert空间向量赋权的网络接入选择算法。该算法采用基于Hilbert空间的网络-业务匹配模型,将网络特征与业务需求映射至同一空间,在同一坐标系内衡量网络是否满足业务需求;同时,采用基于优劣解距离法的预切换网络选择算法,引入网络-业务匹配权重对优劣解距离法标准化矩阵进行修正,确保所选网络与业务需求相匹配,克服传统网络选择中业务需求考虑较少、网络特征与业务需求难以进行统一衡量的问题。此外,采用基于空间距离的网络切换控制算法,将匹配权重、空间距离引入网络切换控制,保证业务传输连续性,提高动态环境下的业务完成率。仿真结果表明,相较于对比算法,该算法的业务平均完成率提高6.81%以上,有效提升了网络的业务传输能力和通畅度,间接实现了网络资源的有效配置。

基于大数据挖掘的激光点云边界法向矢量提取方法

激光点云边界法向矢量提取过程中点云边界数据难以精准配准,导致提取精度和效率较差。为了更加准确的对激光扫描信息实施分析,提出了基于大数据挖掘的激光点云边界法向矢量提取方法。该方法首先通过摄像机对激光点云实施标定,获取激光点云图像,通过主成分分析、曲面拟合以及滤波算法对获取图像实施去噪处理,最后对图像实施灰度化以及高斯滤波处理,同时结合大津阈值法提取图像中心点法线方向上的灰度中心,以此实现对激光点云边界法向矢量的提取。经试验验证,所提方法提取的法向矢量夹角特征与理想状态下的夹角特征基本一致,且提取效率高、迭代误差小。

矢量分析法评价TICL V4c植入术矫正中高度近视合并高度散光的临床疗效

目的:采用矢量分析法和屈光矫正者生活质量(QIRC)量表评估散光型中央孔型有晶状体眼后房型人工晶状体(TICL V4c)矫正中高度近视合并高度散光的临床疗效。方法:回顾性病例系列研究。选取2019-01/2022-12在我院眼科近视手术中心行TICL V4c植入术的中高度近视合并高度散光患者55例90眼。术后随访1 a,观察裸眼视力(UDVA)、最佳矫正视力(BCVA)、屈光度等情况,采用Alpins矢量分析法评估散光矫正效果,并采用QIRC量表评估患者的生活质量。结果:术后1 a,98%术眼UDVA达到甚至优于术前BCVA,手术安全性指数为1.11±0.14,有效性指数为1.11±0.15;97%术眼散光的误差角度在±15°以内,散光的矢量分析结果显示散光矫正指数为0.83±0.13,误差角度为1.00°±4.49°,成功指数为0.21±0.15。术后1 a,纳入患者6 mm瞳孔直径下角膜总高阶像差较术前明显增加(P<0.05),QIRC量表总分明显高于术前(P<0.001),且QIRC量表总分的增加量与术前球镜度数呈正相关(r s=0.215,P<0.05),提示术前近视程度越高,TICL植入术后生活质量提高越显著。结论:TICL V4c植入术矫正中高度近视合并高度散光安全有效,且术后生活质量显著提高。

基于动态强度折减-改进矢量和法的边坡稳定性分析

在边坡稳定性分析中,极限平衡法与矢量和法均假定边坡失稳是由剪切破坏造成的,因此难以正确求解坡体上部存在拉裂区这类复杂边坡的安全系数,应用整体强度折减法虽能求得前述复杂边坡的安全系数,却难以搜索得到包含坡体上部拉裂区的完整滑动面。针对上述问题,采用动态强度折减法来搜索边坡滑动面,并提出了可兼顾边坡张拉破坏与剪切破坏的改进矢量和法,从而可更好地求解边坡稳定性问题。算例表明,应用所提出的方法不仅能搜索得到完整的边坡滑动面,而且求得的安全系数与整体强度折减法基本相同。所提出的方法适用于土质、岩质以及土岩组合等各类型边坡的稳定性分析,且受主滑方向、网格尺寸、模型尺寸的影响较小,有助于推动边坡稳定性分析方法的进一步完善。

基于支持矢量回归机的Hilbert-Huang变换端点效应问题的处理方法

Hilbert-Huang变换的端点效应表现在两个方面,对信号进行经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD)和对各个内禀模态函数(Intrinsic mode function,IMF)进行Hilbert变换时都会产生端点效应。为了克服 Hilbert-Huang变换中的端点效应,采用支持矢量回归机对信号延拓后再进行经验模态分解,该方法可以有效地克服EMD方法的端点效应问题,得到具有物理意义的内禀模态函数;然后再次采用支持矢量回归机对IMF分量进行延拓后进行Hilbert变换,可有效地抑制Hilbert变换中的端点效应,获得准确的瞬时频率和瞬时幅值,从而得到具有物理意义的Hilbert谱。对仿真和实际信号的分析结果表明,基于支持矢量回归机的数据序列延拓方法能有效地解决Hilbert-Huang变换中存在的端点效应问题,而且其效果优于基于神经网络的数据序列延拓方法。

基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

在某些特殊应用场合,永磁同步电机运行过程中可能发生断电,需要其在旋转状态下重新启动,即带速重投,准确的初始位置/转速观测是带速重投的基础。针对传统零电压矢量脉冲法在高转速下初始位置/转速观测时脉冲宽度和脉冲间隔无法自动调节的问题,研究零电压矢量脉宽和脉冲间隔自适应调节策略。通过比较实时监测的短路电流矢量幅值与所设置的临界值,进行零电压矢量脉冲宽度自适应调节;根据零电压矢量单脉冲法的转速预估结果,实现脉冲间隔自适应调节。实验结果表明,所研究的自适应零电压矢量双脉冲法能够针对不同的初始转速自适应确定合适的脉宽和脉冲间隔,有利于提高高转速下初始位置/转速观测和带速重投性能。

基于不变矩和Hilbert码的矢量居民地零水印算法

提出了一种针对矢量居民地数据的零水印算法。为增强零水印的抗裁剪能力,算法利用Hilbert排列码对数据分块以便构造多个零水印。每块零水印的构造方法为:首先,利用Arnold技术置乱原始水印图像;然后,计算居民地图形的矢量不变矩集并将其映射成一个二值矩阵;最后,将置乱后的水印图像与不变矩集所映射的二值矩阵进行异或运算,完成零水印构造。实验结果表明,该算法能够抵抗常见的平移、缩放、旋转等几何攻击,对裁剪攻击也具有较好的鲁棒性。

一种能量选择防护结构与天线耦合效应矢量分析方法

为了深入分析能量选择防护结构(ESS)等周期结构作为天线罩时与天线产生的耦合效应,提高分析效率,该文提出一种基于坡印廷矢量法的耦合效应分析方法。该文从收发互易的角度,将天线当作发射器而非常规方法中的接收器对天线的电磁特性进行分析。从接收的角度理解,天线是一种从自由空间中捕获能量的装置,而能量分布可以通过坡印廷能流密度曲线来描述。同样地,能量选择防护结构对电磁波的扰动也可以通过能流密度曲线来描述。因此,天线、防护结构以及二者的耦合效应均可通过能流密度曲线进行研究和分析。结果表明,该文所提方法与常规分析方法具有良好的一致性。相比于常规分析方法,该文方法可同时对天线与防护结构的耦合效应进行可视化分析与量化评估,指导防护结构的尺寸、形状设计以及最佳安装位置,显著提高设计效率。

SOGI级联SFNF的高频注入无传感器电机控制方法

针对传统脉振高频电压注入法同时应用带通滤波器和低通滤波器导致相位偏移和位置估计误差大的问题,提出一种级联二阶广义积分器(SOGI)和单频陷波器(SFNF)的改进方法,实现位置误差信号的精确和实时提取。研究了脉振高频电压注入法位置观测闭环传递函数的幅频特性,利用SOGI的选频特性提取高频交轴响应电流,并利用SFNF的陷波特性滤除注入信号二次谐波,替代了传统误差信号提取环节中的带通滤波器和低通滤波器,参数整定简便,具备兼顾滤波精度和带宽的优势。搭建实验平台对传统误差信号提取策略和所提SOGI级联SFNF策略进行对比,实验结果表明,本文所提改进方法的响应速度和位置估计精度相比传统方法均有提高:在转速突变过程中转速估计误差降低5.9 r/min,转子位置误差降低0.11 rad;在突加负载时,转速估计误差降低3 r/min,转子位置误差降低0.08 rad,响应调节时间缩短42%,有效提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。

水面等值反磁通瞬变电磁法矢量有限元三维正演研究

等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)在浅水域探测中应用前景广阔,为研究其探测能力,采用矢量有限元法进行浅水域水面等值反磁通瞬变电磁法三维正演模拟。首先,从频率域麦克斯韦方程组出发,利用Galerkin法推导了基于电场的矢量有限元方程,再通过余弦变换变换将频率域响应转换至时间域;然后采用三维矢量有限元法计算了浅水域典型地电模型响应,与数值滤波解进行对比,验证了算法的正确性,并分析了不同水深、不同基底围岩电阻率下等值反磁通瞬变电磁响应规律;最后,采用矢量有限元法计算了浅水域水面等值反磁通瞬变电磁三维响应,正演结果表明等值反磁通瞬变电磁法对低阻异常体响应强烈,异常清晰明显,对浅水域低阻异常体具有较高的探测能力。本研究可为浅水域等值反磁通瞬变电磁法数据处理解释提供一定理论参考。

MEMS矢量水听器敏感结构的后CMOS释放工艺研究

纤毛式微机电系统(MEMS)矢量水听器可探测水下质点振速等矢量信息,与互补金属氧化物半导体(CMOS)集成能够很大程度地提升其性能。针对纤毛式MEMS矢量水听器的CMOS集成提出了一种方案,该方案在MEMS后处理工艺中,利用侧墙保护和各向异性湿法腐蚀从正面释放水听器的十字梁敏感结构。整个后处理过程不需要光刻,降低加工难度的同时,保证了加工结构的精确性。设计出了一种验证性的工艺流程,具体分析了4种不同结构的湿法腐蚀过程。最终完成了这4种结构的工艺流片,对实验结果进行了分析。实验验证了该方案的可行性,为纤毛式MEMS矢量水听器的CMOS集成奠定了基础。

基于结构声强法的离心式压缩机橇座振动能量传递特性

海上橇装离心式天然气压缩机集成度高,易产生振动故障。为探究振动能量在压缩机橇座中的传递特性,降低振动控制成本,将结构声强法应用于橇装离心式压缩机的振动控制研究领域。综合运用自编程序与有限元工具建立了压缩机橇座结构声强场分析模型,结合数据可视化技术,提出了橇座结构声强分析及可视化方法。应用该方法求解并可视化了橇座的结构声强场,研究了橇座中振动能量的传递特性以及机械能与结构声强的定量关系,确定了极限工况下振动能量在橇座中的主要传递路径、振源和振汇。针对精密设备敏感区域,提出了振动控制措施。研究结果表明,压缩机安装区域的结构声强幅值最大,振动能量主要转化为橇座的运动能,振动能量主要沿着橇座宽度和高度方向发散式传递。所得研究成果,在工程领域可为压缩机橇振动控制提供支持,理论方面亦可为板梁复合结构振动能量传递特性研究提供依据。

一种基于WebGL的矢量场轨迹绘制方法

风场洋流数据具有数据量大、结构复杂且随时间变化等特点,可以使用粒子系统法,通过粒子的生成和粒子轨迹(矢量线)的绘制来模拟风场的运动和变化。文章使用粒子系统法对风场数据进行了可视化。同时,针对WebGL中不同视野高度下粒子轨迹宽度不一致问题,提出了一种基于视高的粒子轨迹宽度自适应计算方法。实验结果表明,采用该文的粒子轨迹绘制优化方法对矢量场数据进行可视化时产生的粒子轨迹过渡平滑,轨迹线宽保持一致,极大地改善了可视化效果。