分析了三角形非对称递布局模型(NAM)、矩形NAM和线性四元树表示算法,借助于三角形和矩形布局问题的思想,提出了一种直接三角形和矩形NAM(TRNAM)的灰度图像表示算法.通过描述三角形和矩形子模式的存储结构,给出了该算法数据量的理论分析.实验结果表明:与直接三角形NAM表示、直接矩形NAM表示和线性四元树表示算法相比,直接三角形和矩形NAM表示算法能够更有效地减少子模式数(节点数)和数据存储空间,是灰度图像模式的一种更优的表示方法,这种表示方法在降低存储空间、加快传输速度、提高模式匹配效率等方面具有理论参考意义和实际应用价值.

为提高联机分析查询的速度,在浓缩数据立方的基础上,构建了元组级别的内存实化方法.以内存空间至少能容纳最细粒度数据小方为前提,在内存中构造两级Hash结构:第一级Hash结构存放最细粒度的数据小方以保证所有查询都可从内存中响应;第二级Hash结构按照聚集度高的小方元组优先、相同聚集度情况下尺寸小的小方中元组优先的选择策略,选择立方元组在内存实化.处理点查询时,首先从第二级结构中直接查找满足条件的立方元组.若对范围查询,则需从第一级结构中计算获得.由于最细粒度立方元组和其他一些粗粒度元组都在内存中,避免了费时的外存存取,数据立方更新和维护代价也得以降低.

为了降低视频编码器的计算量,提出一种基于全零块的快速运动估计算法.该算法采用改进的逐次消除算法消除搜索过程中的无效匹配点,同时得到运动补偿预测残差块每个子块的直流系数,根据得到的直流系数和变换系数的分布模型推导出全零块的判断阈值.该算法不但能够加快运动估计的速度,而且还能降低离散余弦变换、量化、反量化和反离散余弦变换等的计算量,从整体上加快编码器的速度.实验结果表明:与已有快速运动估计算法相比,该算法编码时间最大可节约31%,而率失真性能基本无损失.

针对基于概念划分的运动对象组最近邻连续查询算法中结果列表因定长而有效期较短的问题,采取了变长结果列表和定长距离阈值的更新策略,通过提高局部更新的有效性以减少初始化计算的次数,并利用栅格索引特性提出了基于扩展外包容影响区域的查询初始化方法,从而在不增加单次局部更新和初始化计算开销的前提下降低了连续性查询的总计算开销.实验证明:在对象的分布情况稳定时,优化策略的计算开销约为基于概念划分的定长列表方法的70%,而在对象分布发生变化时优势更为明显.

为了在显微视觉中进行无标定的视觉伺服任务,提出了一种基于切比雪夫多项式构成成本函数的Broyden图像雅可比矩阵估计方法.比较了由递归最小二乘算法构成成本函数和由切比雪夫多项式算法构成成本函数的特点,在不依赖先验知识的情况下,切比雪夫多项式算法构成成本函数的Broyden图像雅可比矩阵估计方法有较好的收敛速度和系统性能.对多个微小目标物体和末端执行器应用了模糊C均值聚类进行分类与识别,然后根据得到的图像雅可比矩阵辨识器,在显微视觉环境下进行了微小物体的跟踪实验,仿真和实验验证了算法的有效性和可行性.

为了提高卫星自维护平台操作的自主性、安全性和鲁棒性,提出了一种融合阻抗控制的视觉自主操作方法.针对太空中变化强烈的光照环境,对物体识别采用合作目标亚像素精度定位的方法,提高了合作目标三维空间定位的精度.对合作目标的识别算法进行了特别的设计,以适用于卫星有限的计算能力,并将视觉伺服算法融入基于关节力矩的阻抗控制.当卫星自维护平台执行接触操作时,视觉伺服能提供与被操作物体的精确接触信息,提高了卫星自维护平台对工作环境的适应能力和顺从能力.实验结果证明了该方法的可行性.

为了在水电站水库优化调度中能对调度方案风险的大小进行量化,应用离散时间、非时齐马尔可夫决策过程,建立了水库中长期调度发电收益最小风险模型,以整个调度期发电收益未超过预先给定目标值的风险(概率)最小为优化准则.考虑到水电尽可能在高电价时段运行以获取更大利润,通过对电力系统的典型日负荷过程分析,确定水电厂时段收益电价与出力的函数关系.与期望发电效益最大模型相比,该模型适合需要对风险有直接限制的决策制定,以体现决策者的意愿或风险偏好.采用随机动态规划法对模型进行求解,并以三峡水电厂为实例,对所建立的模型进行检验,结果表明:该模型有利于水电厂调度人员作出风险决策,并实现水电厂的优化运行.

提出一种针对嵌入式应用的动态cache重构管理机制.根据应用程序的不同,它能在一定范围内自动搜索,并快速决定出与当前程序最佳匹配的cache结构,然后系统根据最佳匹配结果重新配置cache的3个典型参数:容量、块大小和关联度.实验证明:相对于传统结构,动态可重构cache在不损失性能的前提下,取得了很好的降低系统功耗的效果.

分别采用高级加密标准(AES)、无线局域网认证和保密基础密码算法(SMS4)以及散列函数(SHA-1)实现了用于泛在计算的认证电路.在考虑吞吐率条件下,定义能耗变量来衡量不同的电路实现对功耗的优化效果,在此基础上分析了AES中不同结构S盒的影响以及SHA中改进迭代的方法.上述电路采用0.25μm1.8V CMOS工艺实现,比较了不同认证电路的面积、吞吐率和能耗特性,结果表明:对AES电路进行简单的优化即可使其具有低能耗、高吞吐率的特性,因此更合适作为泛在计算中的认证电路.

采用磁控溅射方法制备了一系列[FePt/Ag]n多层颗粒膜,经过退火处理,用原子力磁力显微镜和振动样品磁强计研究了其微观结构及磁学性能.研究结果表明:在FePt薄膜中加入适当含量的Ag有利于FePt在较低退火温度下发生有序化相变,但在FePt有序化相变完成之后,颗粒膜中的Ag原子的扩散阻碍薄膜矫顽力的进一步提高;[FePt/Ag]n颗粒膜的晶粒及其岛状磁畴的大小随着退火温度的升高而增大;溅射成膜过程中适当的基片加温有利于降低[FePt/Ag]n颗粒膜的后续退火处理温度.

为制备大功率低损耗压电陶瓷材料,对改性锆钛酸铅压电陶瓷Pb0.9Ba0.05Sr0.05(Sn1/3Nb2/3)0.06(Zn1/3Nb2/3)0.06Ti0.44Zr0.44O3+0.5%Mn(NO3)2+x%Sb2O3(PBSZT)的烧结工艺进行比较研究,x取值为0.1,0.2,0.3和0.4.结果表明:体系以质量分数为0.1%的Sb2O3掺杂,并以300℃/h的升温速率,在1 250℃处保温3 h完成烧结,制备出的陶瓷综合性能最佳.其介电损耗为0.47%、机械品质因素为2 251、机电耦合系数为0.538、压电常数为336 pC.N-1、介电常数为1 897,可满足大功率器件应用的要求.

设计了一种为防止计算机电磁辐射而造成信息泄露的新型加扰器.本加扰器采取软硬件相结合的方法产生一系列频带范围很宽的随机电磁波信号作为伪噪声信号,与计算机泄漏的有用信息混合在一起进行辐射,以达到淹没和掩盖计算机有用信息的目的,使窃密者即使截获了这一混合信号也无法从中提取有用信息.该加扰器输出的噪声信号频率范围为1~1 000 MHz,能有效覆盖计算机辐射信号的频带范围.

通过联立分析双电层泊松-玻兹曼方程、液体流动纳维-斯托克斯方程,以及外加基电压-通道-液体耦合系统电场方程,获得了外加基电压调控下的亚微米/纳米通道电渗流的解析解.分析了固-液界面Zeta电位随外加基电压的响应,得到电渗流速度与外加基电压的关系特性.进一步研究了控制外加基电压以控制电渗流的方法,实时调控电渗流以满足增大输送的溶液流量、反向流动、多溶液混合等输送要求.

针对传统的基于隐训练序列的信道估计性能受直流偏移的影响严重,且去除直流偏移非常复杂的问题,提出了一种基于零相关区训练序列的MIMO-OFDM信道估计方法.该估计方法采用具有平衡性的零相关区序列作为训练序列叠加在数据信息上,利用接收数据的一阶统计特性进行估计.序列的平衡性使得接收端直流偏移的作用为零,从根本上解决了直流偏移的问题;零相关区序列良好的相关性也使得该估计方法实现起来非常简单.仿真结果表明了该方法的有效性.

针对单信道不能解决并发传输的问题,在超宽带系统的接入控制中采用多信道方式,根据信道最大利用率的原则决定哪些分组可先传送.对原有的接入控制设计进行了适用于超宽系统特点的改进,通过退避一段随机时间再来监听信道.在半双工方式下采用单收发器方式进行系统设计,每个节点依据服务质量需求选择确定的分组,分组信息广播到所有节点,所有信息在信号产生阶段收集以减小系统额外开销.仿真结果表明,改进的设计在业务量高时传输性能更好.

针对多用户多输入多输出(MIMO)系统的下行链路,提出一种优化系统容量的Tomlinson-Harashima预编码(THP)算法.该算法根据用户子信道的衰落状况,对各个用户分别采用不同的缩放因子进行干扰预抵消处理,有效降低了等效噪声的熵值.同时结合多用户预编码排序算法来改变THP算法的预编码顺序,改善了用户子信道的衰落系数.仿真表明:与传统的THP算法相比,该算法能够有效提高系统容量(特别是在低信噪比情况下).当信噪比为5 dB时,采用该算法的10×10 MIMO系统在容量上有4(bit.s-1)/Hz的增益.

针对无线射频识别系统产生数据和应用系统需求信息之间的不匹配,提出使用事件处理机制处理标签识别数据并完成信息转换.在简单事件处理中,引入标签识别状态和事件驱动状态转换,将连续的标签识别数据流转换成为良序的离散数据元组序列,避免了错误和不完整标签识别数据的产生.在复合事件处理中,通过应用无关的处理规则解决射频识别数据的重复、冗余等共性问题.应用系统通过定义规则,继续对数据进行处理.通过数据处理和转换,将原始的射频识别数据转化成为满足应用系统需求的信息.最后,结合关系型数据库,给出了一种事件处理机制的轻量级实现方法.

提出了一种以型值点集合描述自由曲面的数字化模型,据此设计了从密集数据点群重构曲面数字化模型的自组织拟合及重构算法.该算法利用局部规则对测量点群进行自组织拟合,形成型值点集合及局部规则的表达形式,每一个局部区域的型值点集合满足特定的拟合规则,造型和加工时根据局部规则进行插值和刀具轨迹计算.通过仿真对基于二次多项式局部规则的高次曲面的迭代拟合算法进行了分析,以一个实际的人脸模型数据为例,实现了从测量点群到自组织模型的重构和加工,并将其与SDSCAD1.0曲面重构系统进行对比,结果表明:计算简单且稳定性好,编程效率高.

为解决三维CAD系统装配序号的手工排序与布局难题,提出了序号自动排序和自动布局算法.首先将简单序号的排序问题简化为符号排序问题,提出了简单序号排序算法.针对复杂序号排序问题,提出了主索引和副索引编码方法.采用包容盒技术,抽象出序号布局问题的数学模型,给出了基于包容盒求交技术的序号自动布局算法.通过三维CAD的C++算法实现和实例验证表明,该算法可以很好地解决三维CAD装配图序号的自动排序和自动布局问题.

结合三维模型外形修改问题研究了约束推理求解方法.从约束参数结构入手分析了位姿约束组合的解耦性质,提出了约束分量独立求解的判据.对于定向约束,采用基于球面几何的向量映射技术确定了定向(角度)约束到球平面的映射形式;对于位姿解耦的定位约束,提出了基于几何投影与求交相结合的解析求解策略.该方法适用于欠约束、完整约束与过约束系统,通过实例验证了其有效性.

提出了一种基于S7-200可编程逻辑控制器的摩擦压力机数控系统,采用旋转编码器组成滑块位移检测装置,实时检测运动部分的位移和速度,计算对应的系统能量,从而控制摩擦盘与飞轮的结合与脱离,实现控制打击能量的目的.另外,该数控系统可以实现一打、手动二打、手动三打、自动二打、自动三打等工艺需求,兼容了传统的脚控打击功能,以较低的成本显著提高了摩擦压力机的控制水平和自动化程度,并能有效提高模具寿命.

采用多体系统动力学(MBD)与计算机辅助控制系统设计(CACSD)相结合的方法,分析电动助力转向(EPS)系统对汽车操纵稳定性的影响.在多体系统动力学(以MSC.ADAMS软件为支撑)基础上建立包括转向系统、前后悬架系统和前后轮胎的整车动力学模型,作为考察EPS系统对整车性能影响的外部环境;在CACSD(以Matlab/Simulink软件为支撑)基础上建立EPS系统控制模型,研究其助力特性和控制策略.经试验验证,联合仿真模型相对误差在6%以内,准确地反映了整车的实际情况.

针对汽轮机组故障诊断系统中振动波形数据的形态特性,设计并实现了一套基于多次差分的压缩算法VWID.该算法先对原始波形进行多次差分以缩减其数据有效位,完成一次压缩.之后与通用压缩算法Zlib结合,对经过一次压缩后的数据流进行二次压缩,从而大大提高压缩比.针对汽轮机组等旋转机械振动波形数据的对比实验结果表明:以高压缩比著称的商用无损压缩软件Winrar压缩比为2.7~4.4,而VWID压缩算法压缩比达3.9~5.2,VWID+Zlib压缩算法压缩比可达5.3~6.4,同时具有无损压缩和实时高效的特点.

针对传统基于立体平面印刷(STL)文件的三维模型表面区域拾取生成算法速度慢、效率低且不易识别裂缝等非正常情况,提出了一种采用递归搜索的表面区域快速拾取算法.该算法利用模型中所有三角面片构造拓扑信息,通过面片相邻和边重合关系递归搜索,对每个满足条件的三角面片只搜索一次,因此大大提高了生成速度,其算法效率达到O(n);还容易识别出STL文件的裂缝等非正常情况,自动生成三维区域轮廓边界环.该算法已在光固化、选择性烧结快速成形等的支撑生成中得到应用,不仅计算速度得以提高,而且工艺质量大为改善,达到了很好的效果.

基于ANSYS参数化开发平台,通过编制龙格-库塔算法用户子程序求解离子浓度偏微分方程,采用温度场模型等效模拟水分子重新分布引起的机械变形,制定分析流程,对离子交换膜金属复合材料(IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.研究了在外加电场作用下,Na+迁移运动规律与IPMC变形过程特征,通过结果比较证明了所提出方法的正确性.

用不同温度下的X射线衍射谱和红外谱对(C12H25NH3)2CoCl4晶体的相变结构进行了表征,结果显示:相变温度在98~145℃之间,且相变是可逆的;相变前后晶体都为层状结构,无机层在相变前后保持相对稳定,但有机链的构象发生了变化,即链中的C-C键发生了从全反式键到旁式键的变化,致使高温相层间距比低温相增大.根据实测得的高温相下层间距大小,认为该晶体高温相下有机链最可能的构象为全旁式构象.

采用聚氯乙烯(PVC)糊树脂共混改性氯化丁基橡胶(CIIR)方法,制备了一种在60~120℃阻尼效果良好的改性橡胶材料,以解决氯化丁基橡胶阻尼温域较低的缺陷.DMTA测试表明:单纯的PVC糊树脂共混CIIR材料在高温段阻尼峰较窄,通过邻苯二甲酸二丁酯处理PVC糊树脂形成塑溶胶再共混CIIR可以拓宽阻尼温域,60~120℃材料的阻尼因子tanδ>0.15.SEM分析表明:邻苯二甲酸二丁酯处理PVC解决了其在橡胶中的分散性,提高了界面结合性能.FTIR分析表明:塑溶胶现成、共混与硫化过程未产生接枝与共聚.力学性能测试则表明:共混材料柔韧性提高,阻尼材料的拉伸性能与表面硬度随PVC塑溶胶含量提高而降低.

针对在冲击载荷下长测试管柱的减震问题,利用行波法建立了减震系统动力学模型,与以往研究模型进行了比较,分析了减震器在冲击载荷下的动力学特性.结果表明:上部测试管柱的变形将增大减震器系统的阻尼系数,同时减小减震器系统的固有频率,从而增强减震效果;测试管柱材料系数和减震器参数比值影响减震效果,比值愈大,减震效果愈好.

利用能量原理和高层结构的连续化分析方法,对顶部带有水平伸臂构件的框架-筒体结构进行了分析,不仅考虑了筒体、水平伸臂而且计入了楼面梁和腹板框架梁、柱对结构内力和变形产生的影响;通过引入相对坐标、伸臂刚度特征值和框架-筒体刚度特征值,得出了结构在水平荷载作用下的侧移和内力计算的解析表达式.算例分析的结果表明:该方法与一般框架-剪力墙结构连续化计算方法得出的筒体内力是一致的,结构顶点侧移是相近的;与有限元分析得出的顶点侧移相差小于7%.

通过在跨中施加落锤冲击荷载的方法,研究了3根带覆土无粘结部分预应力混凝土梁的抗冲击性能,给出了典型的实测波形曲线,得到无粘结部分预应力混凝土试验梁在落锤冲击荷载作用下的动力特性和极限承载能力,分析了落锤重力势能及少量覆土对预应力混凝土梁动力性能的影响,并根据相似模拟理论,得出了与试验梁相似的12 m跨度的实际无粘结部分预应力混凝土梁的极限抗冲击承载能力.结果表明:带少量覆土无粘结部分预应力混凝土试验梁具有很好的抗冲击性能,不会发生脆性破坏,可用于大跨度地下结构.

提出在速度的连续区间上而非离散点值上,结合车辆运行的位置,研究车速对桥梁结构动力挠度响应影响的方法.参照传统方法,结合小车的运动位置,对离散速度值时梁跨中的动力挠度进行了分析;基于初步分析的结论,对速度在0~60 m/s连续区间上变化时梁的跨中动力挠度响应进行了比较分析.结果表明:梁跨中挠度最大值有随速度增大的趋势,但并不单调;当车速在22.5 m/s以下时,响应有可能随速度增大而减小.同时,当小车运行到梁长度的0.35~0.75倍区间时最大响应发生,其位置在某些速度区域内具备单调性.

通过自行研发的试验装置,对钢管桩与砂桩多元复合地基进行一系列室内模型试验,得到其工作性状:钢管桩与砂桩多元复合地基的荷载沉降曲线特征,钢管桩、砂桩和土的应力特点,桩土应力比特点,各种桩和土的荷载分担比曲线特征.研究表明:本室内静载试验模型虽然不能完全模拟现场钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状,但从定性上分析钢管桩与砂桩多元复合地基的工作性状是可行的.从试验结果可见:当处理粉细砂类土时,钢管桩与砂桩多元复合地基明显优于砂桩复合地基.

选取滇池北岸农村地区较易获得的沸石、高炉水渣、陶粒、核桃壳、玻璃发泡材料等5种填料,建立简易的自流式复合滤床模拟反应器,研究预处理方法对反应器启动时间及填料对反应器处理生活污水效果的影响.结果表明:采用好氧预挂膜-厌氧污泥接种法预处理的反应器的启动时间较短,对CODCr的去除率较高;高炉水渣和沸石对CODCr、P和N的去除效果较好,是适合于自流式复合滤床的填料.

为解决活性炭纤维(ACF)同时低温吸附氧化脱除SO2/NOx/Hg时传递过程对脱除率的影响问题,通过实验和数学模型相结合的方法,研究了传递过程对脱除污染物宏观反应速率的影响,并将ACF与颗粒活性炭(GAC)的传递过程影响进行了比较.认为温度的影响对于ACF和GAC都可以忽略;当ACF表面流速大于0.113 m/s,GAC表面流速大于0.2 m/s时,外扩散的影响可以忽略;ACF内扩散的影响可以不考虑,而GAC不能忽略.