基于球面模型的单运动平台无源定位方法

受地球曲率影响,传统基于平面直角坐标系的定位模型随着侦测距离的增大,定位误差显著增大,严重影响远距离目标定位跟踪精确度。对此,提出一种基于球面模型的单运动平台定位方法,将平面直角函数方程转换为球面三角函数方程,降低地球曲率误差影响;利用无轨迹卡尔曼滤波(UKF)算法实现复杂非线性观测方程迭代求解及远距离目标高精确度位置估计。仿真试验结果表明,基于球面模型的定位方法具有较高的定位精确度,定位精确度提升0.3%R~0.6%R。

极区横向坐标系的极球面投影特性及使用方法

根据极区横向坐标系与航海图配合使用需要,研究了极球面投影极区航海图上横向坐标系的投影特性及使用方法。首先,根据横向坐标系定义和极球面投影公式,推导了极球面投影海图上横向坐标系经纬线和子午线收敛角的投影公式;然后,结合极区航海图的图幅规格、类型和航海绘算要求,对单幅海图上横向经纬线格网形态和横向子午线收敛角分布特性进行了定量分析,给出了图上横向坐标系格网及横向子午线收敛角的使用方法;最后,根据极球面投影航海图上各航向基准的几何关系,得到基于横向子午线收敛角的横向航向、真航向和地理航向的相互转换关系,形成了横向坐标系在极球面投影极区航海图上的初步使用方案,可为后续极区航海图编制使用、电子海图显示及信息系统研制提供参考依据。

考虑下部结构单层球面网壳的地震动参数与易损性分析

目前大跨空间球面网壳结构的地震动参数研究与易损性分析多关注于上部结构,忽视了下部支承体系对整体结构的影响。为选取适于评估带下部结构肋环斜杆型单层球面网壳响应的地震动参数,以6个不同矢跨比、不同下部结构的单层球面网壳为模型,研究下部支承体系对球面网壳动力特性的影响,选取多条三维地震动作为输入对模型进行增量动力分析,从相关性、有效性和充分性三个方面对18个地震动参数进行分析评估。并基于大量算例失效时刻的特征响应,建立了考虑下部结构的单层球面网壳的地震损伤模型。结果表明:有无下部支承对结构基频影响较大,随着下部结构高度的增加,结构基频不断减小,无支承柱结构与带10 m支承柱结构的基频相差高达24%;加速度谱强度、峰值加速度与结构地震响应的相关性、有效性及充分性均优于其它地震动参数,可作为考虑下部结构肋环斜杆型单层球面网壳易损性分析的地震动参数。与此同时,在下部支承结构相同时,矢跨比小的网壳结构抗震性能更好,所致结构倒塌的临界荷载更大;支承高度对网壳抗震性能的影响并非呈线性关系,因此,在结构设计时应合理选取下部支承结构高度。

球面镜像电荷的一种求解方法

对电磁场教学中的镜像法进行了研究,给出了一种球面镜像法中镜像电荷位置及大小的求解方法。依据唯一性定理,以镜像电荷为未知量,利用理想导体电位条件,在三维空间建立待定系数方程,推导出镜像电荷的大小和位置。从三维空间出发的推导与常用教材中利用对称性的二维推导相比更具一般性,可以用于课程中的探究式教学或课程实践教学环节,在电磁场课程教学中有较好的参考价值,可为教学者和学习者提供有益的参考。

基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知建模

文中提出一种基于黎曼球面投影变换的船舶会遇风险感知模型,将船舶相对运动轨迹投影为黎曼球面上的相对曲线运动,利用黎曼球上船舶的相对速度与相对距离构建会遇风险模型.基于三种会遇局面和实际事故案例进行仿真,并基于案例与传统模糊综合评价模型作对比分析模型可靠性.结果表明:所提模型能有效地评估船舶会遇风险,实时可视化输出更为直观,便于辅助船舶避碰决策.

高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法

为了实现应用于高能激光等领域对表面洁净度有着极高要求的超光滑非球面检测,排除检测人员带来的洁净度与空气扰动的影响,研究了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测方法。通过建立补偿干涉法非球面失调量与波前像差之间的灵敏度矩阵,实现利用波前像差求解被测非球面失调量。以理想干涉系统的离焦、彗差与像散为优化目标,进行反馈控制,实现被测非球面的自动化调整,进而实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。实验结果表明,在干涉图可测范围内,利用灵敏度矩阵通过几步迭代即可实现非球面失调量的收敛。结合Stewart六自由度调整台,分别实现2μm精度的平移误差调整、2"精度的光轴自动化对准,最终完成被测非球面的精密调整,实现高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。采用灵敏度矩阵与六自由度调整的非球面自动化干涉检测方法可实现被测非球面失调量的快速求解与自动调整,降低人员和环境带来的扰动影响,提高了非球面的检测速度,并实现了高洁净度超光滑非球面的自动化干涉检测。

球面-锥面特殊螺纹接头密封面能量耗散及密封性分析

为从能量耗散角度研究不同井下工况对球面-锥面特殊螺纹接头密封面处密封性的影响,借助ABAQUS有限元软件建立了球面-锥面特殊螺纹接头密封面的模型-球面-平面接触模型,得出了不同切向位移载荷、不同压力和不同摩擦因数下的载荷-位移迟滞曲线的变化规律;利用密封接触强度理论评价特殊螺纹接头的密封性能。结果表明:摩擦因数越大,可承受的宏观滑移载荷越大;随着载荷的增大,密封面呈现刚度软化现象。部分滑移状态和完全滑移状态下,接触区域的能量耗散值都随着切向位移载荷、压力和摩擦因数的增大而增大,说明密封性能有所降低。由密封强度理论得当压力处于15~40 MPa时,密封面均满足密封要求;随着压力的增大,密封接触强度增大,密封性能也随之提高。研究结果可为井下复杂工况条件下提高球面-锥面特殊螺纹接头密封性能提供参考。

斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应分析

为分析斜入射地震波下单层球面网壳土-结构相互作用及其地震响应,采用等效节点力实现地震波输入,通过黏弹性人工边界处理无穷远辐射条件,分析了地震波类型、土体参数、入射角度等因素对单层球面网壳结构的土-结构相互作用及其地震响应影响。结果表明:单层球面网壳结构在地震波入射一侧出现翘起,网壳总体沿入射方向发生旋转,当P波斜入射时支座位移差最大达0.514 m,为网壳跨度的1/250。当P波斜入射时,软弱土情况下网壳顶点位移比中硬土和中软土大,顶点位移随入射角增大呈现先增大后减小的趋势;当SV波入射时,中软土情况下网壳顶点位移比中硬土和软弱土大,顶点位移随入射角增大而增大。斜入射地震波下,考虑土-结构相互作用后网壳顶点位移增幅最大达5.5倍,网壳外圈位移增幅大于网壳跨中增幅。

非球面透镜模压退火影响因素及其优化仿真研究

退火过程是光学玻璃模压的一个重要过程,影响退火过程的因素主要有退火速度、保持力及保持时间等因素。本文采用有限元仿真的方法,结合正交方法详细分析了退火过程中主要的3个工艺参数对非球面透镜退火过程的影响,最后通过灰色关联分析来获取多目标的工艺参数优化,获得了各工艺参数的最优组合。

基于球面角点特征的鱼眼相机与激光雷达联合标定方法

针对鱼眼相机和激光雷达的联合标定问题,提出一种基于球面角点特征的鱼眼相机与激光雷达联合标定方法。首先利用静电斥力物理模型得到了均匀分布在球面上的点集,并以这些点集为生长点对球面进行Voronoi划分,得到了均匀的球面像素,实现了鱼眼相机图像在球面上的均匀重采样;之后在球面上提取了鱼眼相机图像的角点特征,有效地避免了图像畸变带来的角点提取困难的问题;最后利用17组标定数据在球面上实现了鱼眼相机和激光雷达联合标定,在鱼眼图像上的重投影误差小于2个像素,并通过数据融合实验复现了真实场景中的彩色三维效果。

基于概率球面判别分析的说话人识别信道补偿算法

在说话人识别任务中,概率线性判别分析(PLDA)模型是目前常用的分类后端,但由于高斯PLDA模型分布假设不能准确拟合真实说话人特征分布,导致基于高斯分布假设长度归一化的信道补偿方法会破坏说话人特征类内分布的独立性,使得高斯PLDA不能充分利用上游任务提取特征所包含的说话人信息,从而影响识别结果。针对这一问题,提出基于概率球面判别分析的信道补偿算法(CC-PSDA),通过引入冯·米塞斯-费希尔(VMF)分布假设的概率球面判别分析模型(PSDA)和特征变换方法代替高斯分布假设的概率线性判别分析方法,以避免信道补偿对说话人特征类内分布独立性的影响。首先,为了使说话人特征符合VMF分布先验假设拟合后端分类模型,在特征级利用非线性转换对说话人特征进行分布变换。之后,利用基于VMF分布假设的PLDA模型不会破坏说话人特征的类内分布结构的特点,将变换后的说话人特征定义到特定维度的超球面,最大化特征类间距离。所提算法通过期望最大化(EM)算法进行求解,最终完成分类任务。实验结果表明,改进算法在三个测试集上的识别等错误率相较于对比模型PSDA、高斯PLDA均最低。由此可见,所提模型可以有效区分说话人特征,提高识别性能。

基于活动标架法推导球面三角形公式

活动标架法在解析几何中的应用侧重于描写"变换"的观念.着眼于标架的运动变换,得到两个标架之间的差异矩阵,再利用差异矩阵之间的运算法则可以得到运动面上的一些非常有用的公式.本文利用活动标架沿球面三角形运动可推导出球面三角形的边和角之间的一系列公式.

凹非球面的非零位干涉检测技术

为了实现凹非球面的快速、高精度与通用化检测,文中提出了一种将非球面当做球面,直接采用干涉仪检测的非零位干涉检测方法,并结合相应的数据处理方法,获得非球面的面形误差检测结果。首先,介绍了该方法的检测原理,建立了回程误差、调整误差的计算与去除模型,研究了面形误差的数据处理方法。然后,以两个不同非球面度的凹非球面为例,对其回程误差和调整误差进行了仿真计算,验证了该方法的有效性。最后,搭建了凹非球面的非零位检测实验装置,成功测量得到其面形误差。通过与自准直零位检测法或LUPHOScan轮廓测量法检测结果对比发现,两种方法测量得到的面形分布和评价指标具有高度一致性,验证了该检测方法的正确性。该检测方法在保证高精度测量的同时兼备一定的通用性与便捷性,为凹非球面的通用化检测提供了一种有效手段。

播种机星齿球面盘式覆土装置设计与试验

针对V型挤压式覆土装置在黏土条件下作业不可靠,种沟闭合不严实,易造成种子“架空”和“晾种”的生产实际问题,设计一种星齿球面盘式覆土装置,提高播种机覆土质量。分析了星齿球面盘式覆土装置的作业原理,通过对覆土作业过程中土壤颗粒的运动学分析,确定了影响覆土作业质量的主要结构参数,并对星齿球面覆土盘主要结构参数和安装参数进行了设计。借助EDEM离散元仿真技术,建立了土壤与覆土装置的互作模型,以星齿球面覆土盘安装倾角、安装间距、入土深度为试验因素,以覆土量与覆土量变异系数为评价指标,分别进行了单因素与Box-Behnken试验,确定了星齿球面覆土盘的最优结构参数组合为安装倾角25.03°、安装间距196.66 mm、入土深度77.65 mm。取安装倾角25°、安装间距197 mm、入土深度77 mm进行了田间验证试验,试验结果表明:最优参数组合下,覆土量平均值为241.46 g,与仿真结果基本一致,相对误差为5.12%,覆土量变异系数为3.71%,覆土均匀,作业质量好,覆土作业后种子播深满足农艺要求,星齿球面盘式覆土装置能有效改善播种机的覆土性能。

非球面光学元件的快速制造技术

为满足光学行业的市场需求,非球面光学元件的快速制造技术是实现低成本、批量化、高精度生产的最佳解决方案之一。本文主要介绍了非球面光学元件的快速制造技术,包括精密光学玻璃模压成型技术和精密光学塑料注射成型技术,并对两种技术与其他非球面光学元件的制造技术进行了对比,阐述了模具材料种类、模具加工方法、成型材料、成型过程等内容。最后总结了近年来非球面光学元件的快速制造技术的发展现状,并对未来发展进行了展望。

基于Poincaré映射的单相并网逆变器非线性动力学分析方法研究

近年来,并网逆变器作为电力系统与新能源的接口迅速发展,但目前线性化思想分析其稳定性问题的方法存在准确性不足的风险。为此,提出了一种基于Poincaré映射的单相并网逆变器非线性动力学分析方法。首先,考虑锁相环与电路的拓扑结构,建立系统的非线性状态空间模型;其次,根据系统的拓扑切换方式求解系统的Poincaré映射,并对系统雅可比矩阵进行特征值求解;最后,对不同电容参数下的系统进行了特征值计算与仿真分析,仿真结果证明了分析方法的有效性。所提方法可以准确预测系统的非线性动力学行为,为并网逆变器的参数设计与理论分析提供帮助。

两款非球面散光镜片配戴清晰度和舒适度研究

采用前瞻性随机双盲对照实验,对比2款非球面散光镜片的配戴清晰度、舒适度、清晰视野感觉宽广度和适应时间。采用调查问卷量表评估刚开始配戴及戴镜1周后的清晰度、舒适度、清晰视野感觉宽广度以及适应时间的主观评价;采用配对t检验比较2组对象的平均客观视力;采用配对秩和检验比较2组对象的主观评价情况。在客观评价中,反向曲率组拥有更好的视觉分辨能力,且2组数据差异都具有统计学意义;在主观评价中,反向曲率组镜片的评分均高于标准非球面组,且差异具有统计学意义。而在日间看近、夜间看近、夜间活动的配戴舒适度评价和眼镜适应时间的评价中,尽管反向曲率组的评分也高于标准非球面组,但差异不具有统计学意义。反向曲率修正设计镜片相比于传统标准非球面设计镜片,可在快速适应的同时,提供更好的配戴清晰度、舒适度和清晰视野感觉宽广度。

非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削原理及工艺参数对面形精度影响规律

玻璃模压是一种快速大批量生产非球面光学玻璃透镜的方法,无结合剂碳化钨作为一种优异的模具材料被广泛应用于玻璃模压。碳化钨模具的表面质量直接决定了非球面光学玻璃透镜产品的品质。为了提高碳化钨非球面模具超精密磨削加工的表面质量,针对非球面碳化钨模具超精密斜轴磨削,通过分析超精密斜轴磨削原理,研究了进给距离、工件转速、进给速度和磨削深度等参数,对非球面碳化钨模具斜轴磨削面形精度的影响规律,得到了碳化钨斜轴磨削的合理工艺参数范围。最后通过磨削优化实验研究,得到了碳化钨斜轴磨削的最优工艺方案,从而完成了碳化钨模具超精密斜轴磨削实验。实验结果表明,磨削面形PV值和RMS值分别为0.279 7μm和0.041 9μm,具有良好的工程应用意义。

基于Q型非球面的全景环带红外光学系统设计

全景环带光学系统凭借周视范围实时成像的特点已在超大视场光学领域中得到了广泛应用。传统的全景环带光学系统将折射、反射面集成在一片块状透镜中,光线在其内部进行多次折、反射导致头部单元体积较大,同时红外透镜材料密度大、折射率温度稳定性差等特点也与光学遥感器轻量化、可靠性高的应用需求相矛盾。文章基于像差理论,讨论了全景环带两反射镜红外光学系统头部单元初始结构设计方法,将Q型(Q-Type多项式)非球面引入全景头部单元增加优化变量,用偏离因子因子k_(RMS)数值表征非球面加工难度,设计了以两反射镜为头部单元的全景环带红外光学系统。该系统在奈奎斯特频率(20线对/mm)处调制传递函数优于0.5;全视场像元(25μm×25μm区域内)能量集中度优于65%,像质评价结果表明其成像品质良好。该设计在缩小系统体积、提高光学设计优化效率方面有很大的改进,满足超大视场实时成像的应用需求。

胃癌区域淋巴结体积测量:球面感兴趣区CT阈值法和手动勾画计算容积法的比较

目的:比较和分析两种基于CT影像的胃癌区域淋巴结体积测量方法--球面感兴趣区(Sphere ROI) CT阈值法和手动勾画计算容积法的一致性。方法:收集接受根治性手术治疗的81例胃癌患者资料,根据纳入和排除标准,从转移性、非转移性淋巴结中各选取50枚进行测量和分析,比较两种方法测量淋巴结体积的一致性。一致性检验采用Kappa检验和组内相关系数(ICC)检验。结果:2名医师应用手动勾画计算容积法测量淋巴结体积的一致性(Kappa=0.823,ICC=0.980),以及应用Sphere ROI CT阈值法测量淋巴结体积的一致性(Kappa=0.892,ICC=0.992)均良好,且后者优于前者。另一方面,医师A在不同时间点应用手动勾画计算容积法测量淋巴结体积的一致性(Kappa=0.822, ICC=0.988),以及应用Sphere ROI CT阈值法测量淋巴结体积的一致性(Kappa=0.874,ICC=0.994)也较好,且后者优于前者。结论:Sphere ROI CT阈值法在胃癌区域淋巴结体积测量的一致性优于手动勾画计算容积法,且操作更简单便捷,推荐在胃癌区域淋巴结体积测量上优先考虑使用Sphere ROI CT阈值法。