一种椭球模型表示的对象级动态语义SLAM方法

为了提高动态场景同步定位与建图(SLAM)的相机位姿精度和鲁棒性,提出一种高精度对象级SLAM方法。首先,将检测到的实例对象表示为3D椭球模型,构建对象地图;接着,寻找实例对象和地图中对象之间的最佳匹配关系;然后,通过运动检测找到场景中的动态对象,在地图中追踪对象的运动轨迹,并不断更新其对应的3D椭球模型,以确保对象地图的准确性;最后,采用静态对象和内部3D点联合优化的方式,在跟踪丢失后重新定位相机。在TUM和BONN数据集上的实验结果表明:所提方法具有更高的相机位姿精度,位姿误差仅为OA-SLAM算法误差的12.5%、ReFusion算法的16.7%、ACEFusion算法的33.3%。重定位实验结果表明:所提的相机重定位策略有效地解决了动态场景中相机丢失的问题,提高了系统的鲁棒性。代码开源在https://github.com/wawcg/23Object-SLAM。

基于Energetic和改进Jiles-Atherton-Sablik模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟

准确模拟电工钢片的动态磁致伸缩特性是电工装备铁心振动和噪声分析的关键步骤。该文提出一种基于Energetic磁滞模型和改进Jiles-Atherton-Sablik(J-A-S)模型的电工钢片动态磁致伸缩特性模拟方法。首先,基于静态Energetic磁滞模型和损耗分离理论,考虑由励磁频率引起的动态损耗密度分量,并采用场分离技术建立动态Energetic磁滞模型。其次,将动态Energetic磁滞模型求解的动态磁场强度作为改进J-A-S模型的已知量,从而根据铁磁材料的非线性本构关系,建立以磁感应强度为输入量的动态磁致伸缩逆模型。在此基础上,设计电工钢片动态磁致伸缩曲线的模拟流程。最后,将所提方法的模拟结果与实测结果和现有方法模拟结果进行对比,可知所提方法的模拟结果与实测结果吻合更好,从而验证所提模拟方法的准确性。

土-水特征曲线的动态效应试验及模型研究

室内测量土-水特征曲线(soil-water characteristic curve,简称SWCC)往往需要很长的平衡时间,而实际土体的变化可能并不满足平衡时间要求。当时间尺度较小时,SWCC可能未达到平衡,此时如果仍采用平衡条件下土-水特征曲线来建立非饱和土的方程,就会产生误差。为此,研究了在非平衡条件下土-水特征曲线的动态效应,基于现有理论给出了土-水特征曲线参数与饱和度变化率的关系,并利用动态参数建立了动态毛细滞回模型。自主设计SWCC快速测量装置,针对粗砂和细砂开展了不同饱和度变化率情况下的土-水特征曲线测定试验。试验研究表明:(1)土-水特征曲线参数具有明显的动态效应;(2)进气值和残余饱和度并非定值,随饱和度变化率的不同有所改变;(3)利用试验结果对模型进行了验证,动态模型的预测结果与试验结果吻合较好,说明了该模型的合理性。本研究为解决非饱和土变形、强度和渗流问题提供了更加贴合实际的理论基础。

基于集总参数模型的天然气管道动态仿真

为解决天然气管道仿真传统数值模型受管长离散尺寸约束,导致计算效率低的问题,采用Lanczos积分法对管道流动非线性偏微分方程积分,推导建立集总参数模型。针对模型中的时间常微分项,使用有限差分离散化及Newton-Raphson方法数值求解,实现管道流动动态仿真。与商业软件Pipeline Studio、有限差分和特征线方法相比较,数值研究了模型的仿真精度和速度。结果表明:集总参数模型的仿真压力和流量平均相对误差分别为0.04%和1.37%,仿真精度与有限差分方法相当,其仿真速度是有限差分方法的20.53倍;不同管道长度(5—400 km)和时间步长(1—30 min)条件下,模型均稳定收敛。由于受积分截断误差的影响,模型仿真精度随单根管道长度增加而下降。为保证仿真精度,模型存在适用单根管道长度上限。建立的集总参数模型,在满足仿真精度的同时,显著地提高了仿真速度。所得结论为将模型推广应用于大规模天然气管网提供理论基础和支撑。

基于动态可重构电池网络状态空间模型的电池荷电状态估计

动态可重构电池网络(dynamic reconfigurable battery network,DRBN)通常由众多差异性电池单元经过电力电子开关串并联构成。为了实现对这些电池单元的均衡管理,并确保在网络中安全、精确地隔离故障电池单元,必须通过协同控制电池单元间的拓扑连接。因此,深入分析电池单元间的耦合关系对于网络管理至关重要。该文结合图论中的割集网络分析方法和电池单元的n阶Thevenin模型,构建DRBN的状态空间模型,从而将网络中所有电池单元耦合在一起。同时,鉴于电池单元的荷电状态(state of charge,SOC)信息对网络的优化运行和储能系统的能量管理至关重要,该文提出一种基于DRBN状态空间模型的SOC一体化估计方法。为了验证所提方法的有效性,通过实验和数值仿真,将其与现有研究中广泛采用的基于电池单元模型的荷电状态估计方法进行了对比分析,以得出最终结论。

基于动态相渗Arps产量模型的特高含水后期开发指标预测——以大庆长垣杏北开发A区为例

针对特高含水开发阶段传统油水相渗比与含水饱和度的半对数关系曲线不再是直线关系(出现下翘),传统油藏工程方法在特高含水及以后开发阶段适用性较差的问题,利用全过程动态相渗与传统油藏工程理论融合推导的方法,基于动态相渗的Arps产量模型对大庆长垣油田特高含水后期开发指标进行预测。结果表明:使用动态相渗Arps产量模型在特高含后水期及以后开发阶段预测指标时,误差相对较小,精度大幅提高,具有更强的适用性。研究成果为精准预测指标变化趋势、科学编制油田产量规划方案、及时调整开发对策提供了依据。

车辆雨刷系统非线性动态模型颤振控制研究

车辆挡风玻璃与雨刮胶条间的颤振发生时机难以预测,如需要监控,就需要进行测量并控制发生源的状态。将非线性和不连续摩擦特性相结合,并将雨刮器回程时不连续的摩擦特性分成依赖速度变化的项和不依赖速度的项,从而建立雨刮器颤振估计模型。设计扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)并对其性能进行评价,通过实验验证了所提出的EKF可以准确估计颤振;同时证明使用tanh函数进行线性化是一种可以消除不连续性的有效技术。在考虑噪声叠加和控制臂尖端角速度误差条件下进行实验,结果显示:状态估计观测器中的平均误差值为16.068 deg/s,传统型卡尔曼滤波器为20.497 deg/s,而所提出的扩展卡尔曼滤波器仅为7.609 6 deg/s。结果验证了所提出的非线性动态模型满足对于雨刮器振幅和相位高精度推定的需求。

动态人口演化背景下的复杂网络传染病模型构建与分析

针对动态人口演化背景下传染病传播的复杂性,基于复杂网络理论构建了一种新型的传染病模型。首先,分析了传统传染病模型的局限性,并融入动态人口演化的理论框架,增强模型的现实适用性;其次,设定科学合理的模型假设,详细阐述了模型的数学表达和参数设定;最后,基于模型的稳定性和敏感性分析揭示了网络结构对传播动态的影响,通过数值模拟验证了模型的有效性,并通过应用效果分析,量化了模型在不同情境下的表现。结果表明,该模型能准确模拟动态人口演化背景下的传染病传播过程,为传染病预防和控制提供了新的理论工具和思路。

机理与数据混合驱动的抗蛇行减振器动态模型研究

为提升抗蛇行减振器动态模型的仿真精度,以某高速动车组抗蛇行减振器为对象,结合Maxwell机理模型和抗蛇行减振器动态台架试验数据构建一种机理与数据混合驱动的抗蛇行减振器动态模型,该混合动态模型与纯数据模型的训练结果表明,混合模型可以大幅提升模型的训练速度和收敛速度,且在相同训练条件下具有更高的仿真精度。混合动态模型的仿真结果与试验结果表明,混合动态模型仿真计算得到的示功图、动态刚度曲线、动态阻尼曲线均与试验结果吻合较好,可以准确描述出减振器在不同幅值和频率下的幅变特性和频变特性,能够有效提升抗蛇行减振器在动态工况下的仿真精度。

动态数据驱动仿真模型在颅脑创伤护理学教学中的应用

目的探讨基于动态数据驱动仿真模型在神经外科护理学员颅脑创伤护理教学中的作用和效果。方法选取2021—2024年进入西京医院神经外科实习的共计240名护理学员为研究对象,随机分为传统教学组(对照组)和动态数据驱动仿真模型教学组(实验组),每组120名学员。通过构建动态数据驱动颅脑创伤虚拟仿真模型,利用虚实结合的仿真模型开展颅脑创伤护理教学实践。教学结束后,对比两组学生的理论知识掌握程度、实践能力和教学内容的满意度调查结果,综合评价教学效果。结果实验组学生的理论成绩和实践能力考核成绩分别为(92.50±12.37)(88.40±9.12)均高于传统教学组(86.92±7.43)(79.08±8.36)(P<0.05),理论成绩中主要是脑脊液漏护理、术后伤口护理知识掌握程度显著高于对照组(P<0.05),对教学模式及教学内容满意度调查显示,实验组对教学的总体满意率显著高于传帮带的传统教学方法组(P<0.05)。结论动态数据驱动仿真模型教学实现了颅脑损伤护理真实模拟操作教学,显著提高了教学效果,加强了护理学员的实践技能和学习兴趣,为培养合格的神经外科护理人员提供了良好的技术平台。

磁记忆效应的Jiles-Atherton理论模型全过程推导

金属磁记忆检测方法是一种能够对铁磁材料进行早期无损检测的新技术,其检测的是在外应力和地磁场的共同作用下铁磁构件产生的自发漏磁场.而磁机械效应则是指在恒定的外磁场环境中,磁化强度与外应力之间的变化关系.两者从本质上来讲是相似的.因此,磁记忆效应的物理本质就是弱磁场(地磁场)下的磁机械效应.针对磁机械效应经典的Jiles-Atherton理论模型,进行了系统、全面、完整的理论公式推导,分析了不同变量之间的物理关系和数学关系,并指出Jiles-Atherton理论模型存在的不足,并探讨了基于该模型进行的优化改进研究,改进的模型很好地解释了拉压应力作用下的非对称磁化行为.

广西沃柑果实横径生长动态及模型构建

【目的】研究广西沃柑果实横径的生长动态并构建数学模型,为提升其品质和产量提供科学依据。【方法】以沃柑为材料,于稳果后,连续两年每月1日、15日通过“定园、定点、定果、定期”的方法测量并记录广西桂南、桂中、桂北15个果园的沃柑横径数据,直至采收期,研究沃柑横径的变化动态,考察年终横径与各生长节点,月度横径增加值与主要气象信息的相关性并建立数学模型。【结果】各个果园最终的横径差别较大,达到极显著差异水平,多个果园的横径有待提升;对比气象数据,选定2021—2022年度的沃柑横径数据为正常年份数据,翌年1月15日果实横径平均值为69.85 mm,最高的果园达75.33 mm,最小的61.55 mm;以80、75、70、65、60、55 mm为等级,构建桂南、桂北和桂中沃柑果实横径生长动态对照表、横径月度增加值对照表;分别建立年终沃柑横径数值与各生长节点,横径月度增加值与主要月度气象信息的数学模型,年终横径与7月15日呈显著正相关,与8月15日以后呈极显著正相关,至11月1日达到极显著的0.934 0;月度增加值与降雨、温度相关系数分别为显著的0.791 8和极显著的0.879 1。【结论】广西沃柑提质增产仍存在较大空间,可结合当期横径生长对照表、定期差值对照表,科学合理安排水肥药的灌溉来进一步加速果实膨大,从而提升效益。

新安江模型敏感参数动态变化规律研究

为了提高新安江模型在变化环境下的模拟精度,揭示模型参数动态变化规律,以淮河上游大坡岭流域为研究区构建分布式新安江模型,采用Spearman相关系数对比分析了模型敏感参数(KC、SM和CS)动态变化与环境因子(降水、气温和归一化植被指数)的变化关系,并建立了回归方程用于未来参数计算。结果表明:参数KC和SM的动态变化反映了研究区域的降水、气温和植被条件变化,而参数CS的动态变化仅反映了年降水总量变化;相较于静态参数,动态参数的模拟结果精度显著提高,径流深相对误差均值从21.3%降低到9.1%,纳什效率系数均值从0.75提高到0.81,动态参数比静态参数更适用于当前变化的环境。

考虑原动机调速特性的中压直流发电机组动态仿真模型

鉴于原动机调速特性对舰船中压直流(MVDC)发电机组运行影响的重要性,该文基于十二相同步发电机及其三相交流励磁机数学模型提出MVDC发电机组动态建模方法,以解决多相整流发电机及其励磁系统难以考虑原动机动态调速特性的难题。以某型燃气轮机整流发电机组动态仿真模型为基础,建立了频率不同的十二相同步发电机与三相交流励磁机组合模型,阐述原动机调速与发电机励磁调压相互耦合的计算流程。实测与仿真结果表明,该型燃气轮机发电机组在突加20%负载工况时转速跌落较大,且转速恢复过程需约20 s,但MVDC发电机组通过调节励磁系统可在1 s内使直流母线电压恢复稳定,从而为负载提供稳定直流功率输出。在校准仿真模型的基础上,通过系统分析突加不同比例负载时的转速、燃油流量、励磁电流、输出电压等性能参数变化规律,获取了燃发机组允许突加负载上限约为30%的运行边界认知,为MVDC发电机组励磁系统设计以及如何预留充足的短时强励能力提供了理论支撑。

我国青贮玉米生产的集聚演变及其作用机制——基于动态空间杜宾模型

为观测青贮玉米生产的动态变化,研究基于2001—2021年我国30个省面板数据,选用重心模型分析青贮玉米生产集聚区域变动。在此基础上,借助动态空间杜宾模型剖析要素投入、社会经济、政策支持对中国青贮玉米生产区域变动的影响。结果表明,我国青贮玉米存在空间聚集现象,即2001—2021年间我国青贮玉米生产量的莫兰指数总体上呈“先降再升再降再升”的发展态势。生产重心演变轨迹结果显示,我国青贮玉米生产区域重心呈现“先东北后西北、西南”的演变趋势。机制结果表明,粮食优势、财政扶持、务工收入增加是推进青贮玉米生产的主要驱动因素;生产基础设备、化肥施用、农业收益对本省份青贮玉米生产具有正向影响,但对相邻省份青贮玉米生产的影响不显著。

创新生态系统不确定性条件下后发企业何以实现颠覆性创新——基于SOR模型的动态能力中介作用

创新生态系统被视为培养颠覆性创新的沃土,其日益增加的不确定性为后发企业提供了实现颠覆性创新的机会窗口。将动态能力细分为认知性动态能力与非认知性动态能力两个维度,利用SOR模型构建“条件刺激—能力构建—颠覆行为”的理论框架,试图打开创新生态系统不确定性条件下后发企业实现颠覆性创新的“黑箱”。基于创新生态系统中376份后发企业的样本数据,研究发现:①创新生态系统不确定性不仅对颠覆性创新有显著正向影响,而且对认知性动态能力和非认知性动态能力也有显著正向影响;②认知性动态能力与非认知性动态能力对颠覆性创新有显著正向影响,并且分别在创新生态系统不确定性与颠覆性创新关系中起部分中介作用;③创新生态系统开放度能够正向调节创新生态系统不确定性与认知性动态能力关系。研究有助于指导面对不确定性的后发企业实现“弯道超车”,并且为创新生态系统突破创新迟滞困境提供新思路。

水稻群体分蘖动态模型构建与应用

为定量分析水稻群体茎蘖数量动态变化过程及分蘖动态特征,该研究使用双Logistic模型分别描述分蘖发生与死亡过程,建立水稻群体分蘖动态模型;根据水稻分蘖过程的时序特征定义描述分蘖过程的特征指标,并推导出分蘖特征指标的计算式;基于不同基因型品种的种植方式、种植时期、种植密度下水稻分蘖动态数据集检验模型优度和适应性;并应用分蘖动态模型和指标探索分蘖动态对种植密度的响应规律。结果表明,所建模型对不同基因型水稻品种在不同种植方式、种植时期和种植密度下的分蘖动态数据拟合优度较好,标准均方根误差S_(RMSE)服从均值小于5%的Gamma分布,并且99%的S_(RMSE)小于10%。基于所建模型计算的分蘖特征指标(包括模型参数)对种植密度有很好的响应;留一法检验表明模型的预测性较好,观测值与模拟值的R^(2)=0.96。所建模型能够精确描述水稻茎蘖数量演变过程,具有很好的拟合优度、适应性和可解释性,可用于分析基因、环境、农艺措施对分蘖动态的影响,分蘖特征指标可望成为分析基因与环境互作的重要表型参数,对指导水稻精准栽培也有重要理论价值和实际意义。

基于ARIMA模型的黄土高原河谷城市生态足迹动态模拟及测算——以甘肃省兰州市为例

为了从经济发展的角度探究生态足迹动态变化的成因,论文在测算黄土高原河谷城市——甘肃省兰州市2002—2014年人均生态足迹的发展轨迹的基础上,引入ARIMA模型,模拟预测了该市2015—2020年生态足迹变化趋势。研究结果显示:1)2002—2014年,甘肃省兰州市人均生态足迹总体呈现上升态势,数值由2.70 hm^(2)增长至4.25 hm^(2),增幅达到1.57倍;2)从生态足迹增速看,2002—2014年人均生态足迹平均增速达到4.04%,同一时期兰州市地区生产总值平均增速为11.88%,较人均生态足迹增速高出7.84%,表明该地区经济发展的速度高于资源环境消耗的速度;3)2015—2020年甘肃省兰州市人均生态足迹仍然呈现上升态势,预测值分别达到4.48 hm^(2)、4.61 hm^(2)、4.75 hm^(2)、4.89 hm^(2)、5.02 hm^(2)和5.17 hm^(2),甘肃省兰州市生态赤字逐年增大,总生态足迹是城市土地利用总面积的19.59倍,说明经济发展与地区生态需求呈现较强正相关性,环境库兹涅茨曲线“拐点”并未出现,处于不可持续发展状态。基于以上分析结果提出了甘肃省兰州市降低生态足迹的具体路径:1)实施产业结构调整,降低生态赤字,提升经济发展质量和可持续发展能力;2)推动绿色发展,构建生态类型多样、布局合理、功能完善的自然生态系统和城乡一体的生态网络,提高生态环境容量。

心脏移植术后早期急性肾损伤风险的动态列线图预测模型构建和评价

目的:分析并筛选心脏移植(heart transplant,HT)术后发生急性肾损伤的危险因素,建立预测HT术后早期发生急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)的动态列线图预测模型。方法:回顾性分析2012年10月至2024年6月在南京市第一医院接受HT术受者的临床资料,根据术后7 d内是否发生AKI分为AKI组和非AKI组,按8∶2划分训练集和测试集。采用Lasso回归和多因素Logistic回归筛选影响因素,通过R建立可视化的动态列线图模型。采用Bootstrap法重复抽样1 000次,对模型进行内部验证。使用受试者工作特征曲线下面积(AUC-ROC)、校准曲线、Hosmer-Lemeshow拟合优度检验评价模型的准确性和区分度,并将列线图模型同Cleveland评分进行对比。结果:多因素Logistic回归结果显示,房颤史(OR=9.647,95%CI=1.961~47.470)、术中血管活性药物评分(OR=1.094,95%CI=1.012~1.183)、术中输入红细胞或血浆(OR=10.200,95%CI=1.727~60.238)、术后中心静脉压(OR=1.548,95%CI=1.186~2.021)和术后使用万古霉素(OR=25.082,95%CI=2.122~296.417)是心脏移植后急性肾损伤(HT-AKI)的5个独立危险因素,动态列线图模型在测试集中AUC=0.842(95%CI:0.676~0.971),校准曲线为斜率接近1的斜线,Brier评分为0.173;Hosmer-Lemeshow拟合优度检验(χ2=5.658,P=0.685)提示模型预测性能较好。且本模型显示出比Cleveland评分更好的区分度。结论:本研究发现了影响HTAKI的术前、术中、术后的重要危险因素,建立的动态列线图模型能够较准确识别AKI高风险人群,并方便临床使用。

TRIP980钢的组织性能调控与动态本构模型

设计了一种相变诱导塑性(TRIP)钢,研究了贝氏体等温温度对力学性能和微观组织的影响。针对最优工艺,研究了10^(-4)~10^(3) s^(-1)应变速率范围内的动态力学性能,构建并修正了动态本构数学模型。结果表明:当贝氏体等温温度为380℃时,实验钢具有最优的静态力学性能(应变速率10^(-3)s^(-1)),屈服强度达到705 MPa,抗拉强度达到1005 MPa,伸长率为16%,强塑积达到了1.6 GPa·%。应变速率的变化对实验钢的硬化行为和TRIP效应的发生有明显的影响。当应变速率达到10^(3) s^(-1)时,屈服强度和抗拉强度分别达到了815和1145 MPa,分别提高了12.4%和13.9%。经A4系数修正后的动态本构数学模型表明,R值和eAARE的平均值分别达到0.9895和27.5%,具有较精确的预测精度。