基于网函数插值理论的结构表面风压预测

影响结构表面风荷载分布特性的因素很复杂,且具有不确定性,仅靠风洞试验难以完整地获得和描述其风荷载分布特性。因此,探讨了基于网函数插值理论的结构表面风压分布预测。首先,介绍了一种可多方向拟合一次误差调整的网函数插值法,并基于网函数插值技术对于多个传感器所获得的数据进行数据融合,提出了结构表面风压分布预测方法,然后用风洞试验数据进行了验证。实例验证结果表明:网函数插值法可以根据布置在结构物表面的测点网,快速计算出相邻位置的表面风压值,这是作为数据融合手段预测结构表面风压分布特性的一个有效途径,且该方法稳定性好,简单实用,精度较高,可被应用于风洞试验中减少测点数量和扩充复杂建筑表面风压分布数据等。

函数逼近中的Newton和Lagrange插值多项式

讨论了Newton及Lagrange插值多项式在函数逼近中的联系和区别.

Newton-Hermite插值与正号函数的光滑化

光滑化正号函数在数据挖掘的支持向量机模型等领域中具有重要意义。利用Newton-Hermite插值方法得到了正号函数的一类多项式光滑函数,这类函数能实现正号函数的光滑化。研究并编制了得到这类多项式光滑函数的程序。基于这一程序具体求解了一些多项式光滑函数,并图形显示了这类函数对正号函数的光滑逼近效果。

基于高倍过采样与加窗插值FFT的电力谐波分析

为提高谐波分析精度,分析了信号加窗引起的信噪比损失以及AD转换产生的量化误差,阐述了过采样技术提高信噪比的原理。在此基础上,提出了基于高倍过采样和加窗插值快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)的谐波分析方法。该方法充分利用AD转换器的潜力,以尽量高的采样速率进行AD采样,同时通过均值滤波避免高倍过采样引起的采样数据量激增问题。详细研究了所提谐波分析方法对信号中谐波分量幅值和相位的影响,并给出了简洁实用的谐波幅值和相位校正方法。仿真表明,所提方法可在不增加系统成本的前提下改善加窗插值FFT的抗噪声能力,提高谐波分析精度。

函数逼近中的Taylor多项式与Newton插值多项式

讨论 Taylor多项式与 Newton插值多项式在函数逼近中的区别和联系。

基于Newton插值与超松弛技术的铁路客运量预测研究

为提高铁路客运量预测精度,提出Newton插值法对客运量原始数据进行预处理以解决因节假日或重大事件造成的数据异常问题。另外,引入超松弛技术(OR)对铁路客运量预测结果进行修正,提出非线性递减权重改进粒子群算法以优化松弛因子。最后,将Newton插值法、超松弛技术与GM(1,1)和BP神经网络预测相结合,提出铁路客运量Newton-GM-BP-OR组合预测方法,并以北京市铁路客运量预测为例验证预测方法的有效性。研究结果表明,基于Newton插值法处理异常客运量数据的预测效果较基于原始数据序列更好,改进的粒子群算法在求解松弛因子过程中体现出更好的寻优能力和收敛速度,且超松弛技术对GM(1,1)和BP神经网络预测结果的修正也使得Newton-GM-BP-OR组合预测方法具有更高的预测精度。

基于Newton插值的具有前向安全性的可验证多秘密共享方案

基于Newton插值,提出一个新的可验证的具有前向安全性的(t,n)门限秘密共享方案。方案中,利用Newton插值法构造多项式进行秘密的分发和恢复秘密;利用椭圆曲线上的双线性对理论,验证分发者的诚实性和分发过程的有效性;方案具有前向安全性,假设敌手窃取前一时间段的秘密也无法获取任何有效信息,有效地降低了秘密泄露带来的风险。

拟MQ函数在物探数据处理中的应用

拟MQ函数是一种保形、稳定、快速的插值方法,可改善地球物理数据处理效果。笔者首先介绍了MQ函数的基本原理,给出拟MQ函数及其导数的表达式,并将该函数应用于物探数据处理案例中以检验应用效果。发现在拟合地表高程数据时,利用该函数能够很好地逼近地表形态,最大程度保留原始数据特征;在对高密度电法数据处理中,利用该函数能很好地压制噪声,从而更有利于数据的分析与解释;在对电测深数据处理中,利用该函数进行一维插值和数值微分,能够较好地提取地下弱异常信息,从而展示出拟MQ函数在物探数据处理中的实用性及潜力。

自适应材料插值在柔顺常力机构非线性拓扑优化中的应用

为解决柔顺常力机构的非线性拓扑优化中存在的数值不稳定问题,对非线性拓扑优化的材料插值方法进行了研究。首先,根据常力机构的工作特点以及输出特性,分别构建了其非线性拓扑优化的设计域以及优化模型;然后,对数值不稳定问题产生的原因展开了讨论,从控制应变以避免数值不稳定问题的角度出发,提出了一种新的材料插值模型,模型中引入了参数α,对低密度单元抗变形能力进行了统一调节,并根据最大等效应变给出了一种参数α的自适应调整策略;最后,基于提出的材料插值模型,推导了常力机构优化模型的目标函数敏度表达式,对不同常力区间的常力机构进行了优化,分别对优化结果以及优化效率进行了讨论;并搭建了实验平台,对优化得到的常力机构的实际输出性能进行了验证。实验结果显示:该方法优化得到的常力机构在特定的常力区间内,最大输出力误差为2.3%。研究结果表明:自适应材料插值方法有效地避免了数值不稳定问题,稳定性得到了提升,且优化效率相比于附加超弹材料方法得到了提升。

径向基函数在高超声速热流插值中支撑点选择的判据研究

在使用径向基函数进行高超声速热流插值时,为了避免传统单一绝对误差判据选择得到的支撑点在热流较小处插值不准确的问题,提出一种双重误差判据下的径向基函数插值过程。该过程首先使用绝对误差判据标准选择一定数量的支撑点,再使用相对误差判据标准选择另一部分点。通过数值实验验证同时采用以绝对误差和相对误差为标准选取支撑点的方法,结果表明:采用双重误差判据可以同时保证热流较大与较小处的插值精度,尤其能避免传统单一绝对误差判据导致插值结果中容易出现负热流的问题。

G-L分数导数高阶逼近算法的鲁比希生成函数系数的求解

考察G-L分数导数的逼近阶,引出高精度的数值算法,提出三种求解鲁比希高阶逼近生成函数系数的方法 .从信号处理的角度出发,采用拉格朗日插值逼近法首次在理论上严格推导出鲁比希生成函数系数的解析表达式.构造了任意阶次的生成函数,通过不同形式的生成函数等价,用数学归纳和矩阵方程两种方法对生成函数系数进行求解,验证了结果的正确性.

考虑点扩散函数效应的光谱遥感图像超分辨率制图

由于硬件设备的限制和土地覆盖类别的多样性,采集得到的光谱遥感图像的空间分辨率有时较为粗糙,导致大量混合像元产生,严重影响了土地覆盖类型空间分布的制图精度。超分辨率制图技术可以有效地处理光谱遥感图像中的混合像元,获得准确的地物类别分布信息。在遥感大数据背景下,来自同一卫星采集同一区域的多位移图像可以作为辅助数据改进超分辨率制图结果。然而,目前多位移图像插值超分辨率制图方法很少有效地考虑点扩散函数效应影响,导致制图结果精度降低。为了解决这一问题,本文提出了一种考虑点扩散函数效应的多位移光谱遥感图像超分辨率制图方法,改善土地覆盖类别制图结果。在所提出的方法中,首先,对多位移图像进行光谱解混,以生成粗糙丰度图像。然后,在考虑点扩散函数效应的情况下,对粗糙丰度图像先采用面到点克里格法,然后进行理想方波滤波,得到改善的粗糙丰度图像。接下来,通过插值对改善的粗糙丰度图像进行上采样以获得上采样丰度图像,并对上采样的所有丰度图像进行整合以获得精细丰度图像。最后,根据精细丰度图像提供的类别比例信息,使用类别分配方法将类别标签分配给亚像元,以获得理想的制图结果。实验结果表明,通过减少点扩散函数效应影响,所提出的方法展示出最佳性能表现,例如在美国华盛顿特区数据集实验结果的总体精度分别达到77.63%和Kappa系数达到0.7263。

导数推广的拉格朗日插值公式及其在密文训练神经网络中的应用

拉格朗日多项式插值公式被用于经过若干点的未知函数的多项式刻画,也被用于对已有的非多项式函数进行多项式函数逼近,在许多领域有着广泛的应用。本文探索了拉格朗日多项式插值公式在导数情况下的一般性推广。推广的多项式插值公式不仅可以在插值点的函数值逼近目标函数,同时也能在插值点的变化趋势上对目标函数进行逼近。在已知插值点上给定某个阶数以内导数的情况下,能够使用推广的拉格朗日多项式插值公式获得对目标函数的深度多项式逼近。实验结果表明,用导数推广拉格朗日多项式代替逻辑回归函数重新构建的密文神经网络的训练准确率更高,均方误差更小。扩展后的拉格朗日多项式插值公式能够适用于更一般的场景。

无人机DEM测点插值算法的矿区沉陷测绘技术

为实现对矿区沉陷深度的精准测量,完善测绘技术的具体实施方案,针对无人机DEM测点插值算法的矿区沉陷测绘技术展开研究;根据DEM测点获取结果,实施分维值测定处理,再以此为基础,确定插值拐点所处区域,实现对无人机DEM测点插值算法应用流程的完善;联合像控点布设原则,定义空中三角区域,并通过推导径向插值基函数的方式,建立矿区沉陷区域的地理模型;在空间坐标系转换条件的基础上,确定矢量数据叠加的处理结果,再结合像片倾角与旋偏角的实际取值,求解测量精度评价指标,完成无人机DEM测点插值算法的矿区沉陷测绘技术实施方法的设计;实验结果表明,上述测绘技术方法作用下,沉陷深度测量结果与矿区真实沉陷深度之间的差值不超过1 m,符合精准测量的应用需求,对于测绘实施方案的完善可以起到一定的促进性影响作用。

基于无人机摄影测量的潮间带单波束测深空间插值精度评估

针对单波束测深数据插值模型精度验证困难等问题,利用潮间带潮汐规律,提出了一种基于高精度无人机数据验证插值模型精度的方法。在低潮时利用无人机摄影测量构建高精度潮间带数字表面模型,高潮时获取单波束测深数据并结合全球导航卫星系统技术计算得出潮间带地形点的三维坐标,使用克里金插值法、反距离权重法、规则样条函数法以及自然邻域法分别构建潮间带数字高程模型。以无人机数字表面模型数据为基准,分别对4种插值方法构建的潮间带数字高程模型进行精度分析。结果表明:1)后处理差分技术辅助无人机摄影测量可以构建高精度潮间带数字表面模型。2)在潮间带区域可以使用无人机数据作为单波束测深数据精度的评价标准。3)潮间带地形较为平坦时,规则样条函数法相比于其他3种插值方法精度更高,粗差率为12.5%。

多项式插值改进的乒乓球拾球机械臂运动控制

乒乓球拾球机器人在工作过程中易受到场地、机械结构等因素的制约,不能精准拾取乒乓球。为此,提出多项式插值改进的乒乓球拾球机械臂运动控制。通过乒乓球捡拾机器人工作示意图及机械臂优化原理,优化设计拾球机械臂的结构,利用3-5-3多项插值法构建拾球机械臂轨迹的轨迹函数,并在此基础上利用混沌粒子群算法实现拾球机械臂的轨迹规划。实验结果表明,所提方法能够精确地对拾球机械臂的轨迹实施规划,并且其受随机扰动的影响较小,控制误差平均值为0.01,具有良好的控制效果。

一种基于多项式和Newton插值法的机械手轨迹规划方法

针对机械手多工位多节点的作业任务,提出了在关节空间中采用多项式插值和Newton插值相结合的轨迹规划方法。该方法在起始段和终止段采用五次多项式插值,中间段采用Newton插值。将该方法用于一类四自由度平面关节机械手的轨迹规划中,实验结果表明,在给定的6个路径点的轨迹规划中,利用该规划方法可以获得连续的轨迹,满足机械手多工位操作的需要。

基于5变量局部薄盘光滑样条函数的蒸发空间插值

高分辨率、栅格化的气候数据作为环境因子是地学模型和气候模型等相关研究的重要参数,国内外的研究多集中于温度、降水等气象要素,对陆面蒸发空间化研究较少。对黄土高原多沙粗沙区及周围共计53个气象站点(多沙粗沙区30个)蒸发皿测量值Epan进行空间插值,以5变量局部薄盘样条函数(经纬度为自变量,净辐射、水气压差和风速为协变量),建立具有多元线性子模型的蒸发插值模型,以ANUSPLIN为实现软件,生成连续21年共252个蒸发表面。交叉验证表明:引入蒸发影响因子作为协变量线性子模型进行表面插值能显著提高插值精度,夏季提高幅度更大,拟合表面具有较高的精确度与平滑度。蒸发随协变量的变率显示,在多沙粗沙区,水气压差是夏季蒸发的主要控制因素,风速对蒸发的影响冬季稍强一些,净辐射的影响没有明显的季节性,只在春分和秋分时节有微小提高。

大地电磁二次函数插值的有限元法正演模拟

在矩形网格剖分情况下,讨论单元内采用二次函数插值的大地电磁二维有限元正演问题,推导出相应的计算公式,在解线性方程组求取各节点处的场值后,计算地表的电阻率和阻抗相位.通过与理论解析解及线性插值有限元法的计算结果的对比,证实了本文方法在网格剖分稀疏时,仍有高的计算精度,与线性插值法相比,采用放稀一倍的网格仍具有较高的计算精度,而两者的计算时间相差不多.

基于三次样条函数的激光雷达数据可视化插值法

传统的可视化软件与方法不能够准确地反映受大气湍流以及大气边界层影响的大气参数的细节信息,难以实现连续性的大气参数演变过程。提出了一种基于三次样条函数的激光雷达数据可视化插值法。分析了激光雷达数据的离散型特点,确定影响大气激光雷达数据可视化图形的关键因素,利用一定大气范围内的观测数据相互影响的关系,结合三次样条插值函数对插值数据进行修正并拟合观测数据的整体变化趋势。实验结果表明,该方法能够提高离散激光雷达数据间插值数据的准确性与可视化图形的平滑性,为激光雷达数据分析提供了有力手段。