融合裂缝形态信息的电阻率测井成像图空白条带填充方法

电阻率测井成像图中存在宽度和位置不定的空白条带,而目前常用的空白条带反距离加权插值填充法仅依靠像素点距离参数计算插值,往往导致填充后区域与实测区域纹理不连贯,纹理易呈现直线状,与实际状况不符。为此,将裂缝区域形态与分布信息作为参量,构建插值计算模型,形成融合裂缝形态分布信息的空白条带填充法。该填充算法能根据插值点与裂缝形态拟合线的相对位置关系,动态调整参考点对插值点插值的权重系数,填充后的裂缝区域纹理连贯平滑,更符合裂缝实际形态和分布的规律。实际测井数据应用表明,相较于传统填充方法,采用该方法填充后的裂缝分布拟合线与霍夫变换后曲线相似度提升25%以上,不连贯填充点数量下降88%以上,性能提升明显。该方法的应用成果可为后续测井图像中各种裂缝的智能识别和精确分割提供更好的数据支撑。

基于双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算

过闸流量的精确计算是保障调水工程安全运行的基础,过闸流量计算模型是数字孪生调水工程建设的重要水力模型之一。调度运行中虽积累大量的实时水情数据,但受控制模式和用水需求等因素的影响,实际监测数据多集中于少量的局部范围内,难以获得覆盖范围广且具有代表性的数据,导致过闸流量模型的泛化能力不足。针对上述问题,提出了一种双调和样条插值和量纲分析的过闸流量计算方法,在样本点较少的实际情况下,通过充分利用样本点的位置信息进行数据插补后,利用量纲分析法进行过闸流量计算。以南水北调中线工程岗头节制闸和西黑山节制闸为研究对象,对比分析双调和样条插值和量纲分析方法与单一量纲分析法在过闸流量计算中实测样本与拟合曲线的决定系数、计算精度等。结果表明,相比于单一量纲分析法,在代表性数据缺乏的条件下,基于双调和样条插值和量纲分析的弧形闸门过闸流量计算方法具有较高的计算精度,过闸关系曲线拟合决定系数约提高8%,过闸流量计算结果的绝对误差和相对误差都有所降低。

基于双三次插值和高斯拟合的光条中心亚像素提取方法

针对结构光三维测量的高精度要求,提出一种基于双三次插值和高斯拟合的激光线条亚像素提取方法。该方法首先对光条图像进行感兴趣区域提取、高斯滤波等前处理,其次用形态学方法细化激光线条得到初始中心点,然后使用五点拟合法得到光条法线方向,在光条法线方向上取亚像素的拟合点,利用双三次插值得到亚像素坐标的像素值,最后进行高斯拟合,到光条亚像素中心。实验结果表明,算法平均精度值为0.389147像素,消耗时间为0.056 2 s,具有较高的提取精度和稳定性。

自适应时频插值非平稳实测风速模拟

经典的基于理论规范谱的谱表示法(spectral representation method,简称SRM)可有效模拟自然界大部分风速,但在应用于极端恶劣的实测风速模拟时存在较大偏差,且模拟效率低下。针对这一问题,分别以台风“杜鹃”(弱非平稳)和实测下击暴流风速(强非平稳)为研究背景,首先,以实测风速谱为目标,对理论规范谱进行修正,建立基于修正谱的模拟方案,使得模拟风速更加贴近真实的实测风速;其次,在基于修正谱的风速模拟平台中,引入时频插值技术,并以“平均分辨率”为量化指标,设计一种自适应插值增强方案,从二维角度,实现时频域插值点非均匀分布的自动化确定,避免时域、频域上的局部精度损失和人工测试插值参数的麻烦。数值表明:基于上述方案的模拟结果较好地保留了非平稳实测风速的时域特性和功率谱特性;自适应时频插值方案的引入,在误差损失减小78%左右的情况下,模拟效率提高了76%左右。

一种航天器实时外测数据处理软件设计与算法

航天器外测数据是飞行状态监视的一类重要跟踪数据,针对多任务大数据量下的外测数据实时处理软件的设计实现及关键处理算法问题,在分析外测数据实时处理软件特点及处理内容的基础上,给出了一种并行化处理的软件架构设计、结果帧结构、实现思路及运行模式,并对实时处理过程中的解模糊处理算法、插值算法、拼帧方法、电波折射修正方法、多点数据平滑算法等关键性技术进行了介绍,从而系统性地给出了一种适合外测数据实时性处理的工程化解决方案。研究结果对数据处理方法及处理软件设计等方面均有一定的借鉴意义。

某型舰炮炮口冲击波等压场测试方法

针对现有军标中规定的炮口冲击波等压场测试方法不适用于某型舰炮炮口冲击波压力场的测试情况,提出了以极坐标布放传感器的测试方案,并测试了各点位的冲击波超压值。其次,提出采用三次样条函数方法对测试数据进行插值;最后,使用Delaunay三角划分方法对插值后的数据进行网格划分和等压线绘制,得到了某型舰炮的炮口冲击波等压场。

全向激光告警系统中激光光斑精确定位方法

在成像型全向激光告警系统中,大视场探测与精确定向构成一对矛盾。为提高全向激光告警的定向精度,需要对激光光斑进行亚像素级的精确定位。在分析了鱼眼镜头大视场聚焦探测像差引起的光斑非对称性,并且信息量不足,不易于实现亚像素激光中心定位的基础上,提出通过镜头离焦的成像方式探测激光,使得激光在成像面上形成一定大小的弥散圆形光斑。在面阵探测器获取光斑采样像素点的基础上,通过双三次B样条插值曲面重建圆形光斑。并提取一定灰度值的光斑圆周插值点,作为圆形光斑边缘。通过快速Hough算法计算圆心,从而实现光斑中心的亚像素精度定位。通过实验对比验证,说明该方法可有效地提高激光光斑中心定位精度。

惯性载荷作用下结构拓扑优化

针对惯性载荷作用下的结构拓扑优化设计问题,基于结构整体柔顺度的灵敏度计算公式的推导,阐述了此类问题目标函数的非单调特征;根据载荷与单元刚度的设计相关性,分析了多种材料插值模型对优化结果和迭代过程的影响.在此基础上,提出可变参数的RAMP模型,对不等式体积约束和纯自重作用下的拓扑优化问题,通过稳定的优化迭代过程得到逼近理论最优解的优化结果.理论分析和数值算例表明,设计相关惯性载荷导致结构柔顺度的灵敏度不再永远为负值,即柔顺度不再是单调减函数;惯性载荷作用下拓扑优化结果并不总是达到体积约束上限,即材料用量越多结构刚度未必越大;已有的ESO和MP类优化方法的优化结果存在明显的区别,而选择适当的材料插值模型能够很好的将两类优化方法的结果统一起来.

基于曲率离散的几何非线性空间梁单元

以绝对坐标为节点参数的梁单元在结构的几何非线性分析和多柔体系统动力学中都有广泛的应用前景.其中一种具有代表性的单元为基于精确几何模型的梁单元,但它的构造过程涉及对节点转动矢量的插值,由此引起了很多数值求解方面的困难.由Shabana提出的绝对坐标梁单元,其节点参数中不含转动矢量,从而避免了对转角的插值,但却为此大幅度地增加了节点参数.以大变形梁虚功率方程为理论基础,先通过单元的形心曲线插值得到端面曲率及其对弧长的变化率,进而对单元域内的曲率进行插值,提出了一种既可避免转动矢量插值同时又不增加节点参数的空间梁单元,可用于梁的大变形几何非线性分析.数值算例验证了该单元的合理性.

水面舰船破损稳性的概率评估方法

水面舰船生命力的主要影响因素之一是舰船遭遇不同武器破坏下的薄弱性,而薄弱性主要由破损稳性决定。目前,舰船破损稳性评估主要运用确定性方法,但该方法不能全面评估舰船破损稳性。为了更加客观、全面地评估舰船破损稳性,探讨水面舰船破损稳性评估的概率方法,提出变区间线性插值计算残存概率Si的新方法并开发计算程序。以某水面舰船为例,计算各种破损情况的进水概率Pi以及残存概率Si,并累加所有破损情况Pi和Si的乘积,得到分舱指数A。研究表明:通过将分舱指数A作为评估指标并考虑不同武器和碰撞的综合破坏效应,概率方法可以实现水面舰船破损稳性定量且整体的评估,能为舰船初步设计阶段主船体的分舱优化以致提高舰船生命力提供一种解决途径。

基于分形插值的电力系统故障录波数据压缩与还原算法研究

针对电力系统故障信号波形在特定时间段内具有自相似性,提出一种基于分形插值的电力系统故障录波数据压缩与还原算法;对原始录波数据的分维数进行计算,并提取原始录波信号的大体轮廓后进行抽样得到插值点集合,将这两个特征信息作为故障信号的编码参数对故障信号进行压缩,基于分段分形插值原理还原电力系统故障录波数据;在该方法中,针对录波数据特点,对分形插值中的插值点选取方法进行改进,对分形插值理论中的分维数定理的应用条件做详细的论证;对10kV中性点不接地系统的单相接地故障波形进行仿真,结果表明:该方法能够提高故障录波数据的压缩倍数并且减小赋范均方误差、失真率低,能够有效地还原故障录波信号。

LFMCW雷达测距中的自适应频率校正

信号的频率落在两个量化频点之间时会产生估计误差,所以需要校正快速傅里叶变换(FFT)后估计的频率。结合Rife算法和抛物线插值法的特点,提出了一种自适应频率校正算法。该算法依据不同的频率自适应地选择不同的频率校正算法,克服了Rife算法在信号的频率落在FFT量化频点周围的情况下容易产生插值方向错误的缺点,同时避免了抛物线插值法在信号频率落在相邻两个量化频点的中心附近时估计均方误差会急剧增加的缺点。仿真结果验证了所提算法的有效性。此外,相比于单一的Rife算法和抛物线插值法,所提算法在频率估计精度以及抗噪声能力方面都有显著提升。

一种基于STD总线机的3D联动CNC系统

研制了基于STD总线工业控制机的通用3D联动CNC系统.由于采取一系列“硬件软化”措施,因此提高了系统的功能和可靠性,解决了电网突然掉电时的加工现场保护问题,并且开发了算法简单、无累积误差的空间圆弧插补方法.系统已在鞋模和凸轮CAD/CAM一体化系统中长期使用,证明是成功的.

基于全局动态应力解空间谱单元插值的关键时间点识别

针对结构动态响应优化中动态分析的复杂性与高耗时性问题,提出了基于全局动态应力解空间谱单元插值的关键点识别方法,找到结构动态响应下最危险的时刻。首先利用模态叠加法,获得结构的模态应力分布,并计算全局动态应力解空间,然后利用谱单元离散动态应力绝对极大值点曲线,采用Lagrange插值并调用区域细分全局优化求解器,找到全局动态应力的极大值与极小值,即关键时间点。将该方法应用到124杆平面桁架和均布力与集中力共同作用的结构关键时间点识别问题中,识别结果说明了该方法的可行性和有效性。

适用于两发射天线V-BLAST OFDM系统的排序插值QR分解算法

最近提出的插值QR分解算法有效降低了V-BLAST OFDM信号检测的复杂度。在大部分检测算法中,对信道矩阵按某策略排序后可进一步提高算法性能,但插值QR分解算法不能直接应用于这种情况。为解决这一问题,本文结合分组排序与插值QR分解的思路,通过引入不同列排序矩阵QR分解间的关系,提出一种适用于两发射天线的低复杂度排序插值QR算法。该算法可作为采用连续干扰抵消或球形译码算法的V-BLAST OFDM信号检测预处理方法。与对插值QR分解算法直接扩展的方法相比,该算法随着接收天线数的增多,复杂度节省程度更为明显,因此更适合基站接收机设计。

向量值有理插值的构造方法

本文给出一种构造二元向量值有理插值的新方法,构造原理简便易行,灵活性强,计算量比现有的连分式方法小,而且避免了连分式方法所受的条件制约.本文方法建立的插值函数形式简洁且无条件限制,便于在计算机上实现,具有较强的实际应用价值.

特殊电极加工的微机控制

本文针对Karlsson截面电极的加工问题,讨论了如何利用Hermite插值法对Karlsson截面进行拟合,以及根据高次曲线插补原理进行插补程序设计的有关问题.文中对如何利用隐函数曲线插补方法直接插补复杂曲线进行了讨论,给出了实验结果.本文给出的算法均在实际插补装置上得到了实现.

利用可视化技术自动生成地质图件的研究

研究利用可视化技术自动生成地质图件。首先给出限制条件下的区域Delaunay剖分原理;其次采用了地质统计学中的克里金插值技术建立图件模型,提出了"多边形"扩张法搜索待插值三角网格顶点邻域内的已知采样点,以"距离环绕法"处理了断层和边界对插值结果造成的影响;结合地质图件自动建立过程;最后给出了一个具体的应用实例。

基于改进PV插值和混合优化算法的医学图像配准

基于互信息的医学图像配准算法近来获得了广泛的应用.在计算互信息的时候,采用部分体积插值计算联合直方图无法避免在象素整数倍位移处的局部极值,有可能导致误配准.本文提出了基于B样条函数的部分体积插值方法,有效地减少象素整数倍位移处的局部极值;在优化互信息函数的时候先使用遗传算法将配准参数收敛到最优值附近,然后使用Powell方法进行局部搜索,避免误收敛.实验表明,本文提出的算法具有更好的精确性和稳定性.

数控机床主轴振动信号监测及提取方法优化研究

为进一步提升数控机床主轴生产率和使用寿命,研究了预测与健康管理系统。以机床系统主轴振动信号为研究对象,着重研究振动信号监测及优化方法,提出利用三次样条插值函数的优化分析算法提取时频域特性。实验结果表明,对比常规FFT算法,此算法幅值误差精度提高了32%以上,保证了机床主轴运行监测数据的精确性。构建全面、结构简单、通用性强、精度高的监测系统是机床健康运行的保障和未来发展的必然趋势。