提出了在SPIHT算法中引入差分处理、对低频域小波系数根据其分布特性进行分析的方法.图像经过小波分解后,对生成的小波系数进行差分处理.对5阶分解后的小波系数最顶层采用分块分组的方法,用小波块的质心代替小波系数实现滤波,每组小波块做差分处理,从而减小低频域小波系数间的冗余.在此基础上,通过统计和推导,改进差分量化的模式,得到其优化算法.实验表明,本算法比标准SPIHT的算法具有更高的压缩比,压缩性能能够提高0.01~0.02 dB.

基于亚像元动态成像技术,提出了将小波变换与B样条曲线相结合的方法来提高亚像元图像的空间分辨率.该方法先将亚像元图像用四条B样条曲线插值放大,把放大后的图像进行小波分解为低频及水平、垂直、对角方向的高频子图像,用原始低分辨图像替换子图中的低频部分后再进行小波反变换来重构高分辨率图像.仿真结果表明,与其他方法相比,本方法可得到更好的视觉效果及较高的尖峰信噪比,是一种提高光学遥感图像分辨率的有效算法.

以不同分辨率的遥感图像为对象,基于Chui-Lian(CL)离散多小波变换的特性,提出了一种新的图像融合方法.该方法将两幅不同的源图像分别进行预处理和多小波分解得到各个分解图像,然后对分解图像分别采用基于区域特征的融合方法,得到混合的分解系数,通过多小波重构和后处理算法从而获得融合图像.该方法能够为图像融合提供一种比传统的小波变换更加精确的融合方法.实验结果证明采用这种方法可以得到更好的融合效果,不仅能够完好地显示源图像各自的信息,而且能更好地将源图像的细节融合在一起.

针对一种使用了离散非线性采样的视觉注意机制模型,对其应用在小目标预检测上的检测概率进行了研究和分析.在一定的假设条件下,从理论上推导出了模型中影响小目标预检测概率的各个因素,包括目标大小、目标所在采样节点的大小、输入图像信噪比和目标均匀性参数等.由于采用了非线性的采样模型,注视点的转移将带来不同图像区域空间分辨率的变化,从而不能获得总的检测概率与上述各参数的有意义的关系,通过实验分析了这些因素在小目标预检测中对检测概率的具体影响.

提出了基于目标区域几何形状分布统计特征的拼接方法,有效地解决了特征稀少图像的拼接问题.论述了区域几何形状分布特征增强的差分动态二值化方法,阐述了特征稀少图像的拼接原理和计算步骤.实践应用表明,该拼接方法可成功用于特征稀少的混泥土表面图像的拼接,其精度与速度都是令人满意的,正确拼接的成功率可达98%,拼接精度可达0~2个像素.

基于发送端已知信道状态信息假设,提出了一种多入多出正交频分复用(MIMO-OFDM)系统优化功率加载方案.给出了MIMO-OFDM UWB系统模型及其相应的空时编码方法,提出基于OFDM子载波分组的功率加载机制及其代价函数.通过引入Karush-Kuhn-Tucker(KKT)伸缩因子及条件的拉格朗日乘子法求得功率加载的优化解,并给出了迭代过程.实验结果表明:其性能和复杂度介于经典满注水机制和分组平均信道信息有限反馈功率加载机制之间.此外,多天线分集增益明显改善了系统性能.

以“模拟人类自然阅读诱发模式”产生的诱发脑电信号作为载体,利用脑-机接口这种新颖的人-机交互方式构建一种脑控拼写装置.在这种实时通信模式中,不能采用认知科学实验及临床中的常规相干平均方法来提取诱发电位,而必须实现特征信号的单次识别.对来自四个通道的各种信号成分进行特征组合,利用支持向量机分类器对一名被试者脑电信号中的载波成分进行了单次提取,最佳特征组合的平均正确识别率为98.8%,证明了诱发模式的先进性和系统实现的可行性.

提出了一种用于正交扩频码分配的码匹配机制,这种码匹配机制类似于已有的拥挤优先码分配机制.给用户分配码字时,码匹配机制只需比较待分配码的上层节点容量,不像拥挤优先机械机制中要比较所有上层节点的容量.因此码匹配机制在操作上比拥挤优先机制简单,相应的仿真时延平均减少了5%.仿真结果表明码匹配机制使得码阻塞概率减少了8%.也就是说,码匹配机制能够更为有效地使用WCDMA系统稀缺的无线带宽.

提出了事务级面向对象的设计流程TLOOF(Transaction Level Object Oriented Framework),强调高层次的设计和验证,并使用面向对象的Petri网和实时UML相结合的方法,用SystemC对系统的行为建模.将TLOOF应用于蓝牙芯片的设计中,蓝牙行为模型由链路管理器和链路控制组成,映射为CPU、内存、片上总线、链路控制等体系结构模块.建立了蓝牙链路连接的OOPN模型并描述了事务级模型的类图,完成了系统的仿真.仿真结果表明,该片上系统(SOC)设计方法可以很好地对蓝牙系统建模.

分析了旅客列车给水监控系统工艺流程和控制要求,设计并研制了一种实用的旅客列车给水系统.系统共有26个直流输入开关量,16个直流输出开关量和2个扩展模拟量输入口.硬件采用60个I/O端子CPM2A型PLC,即CPM2A-60CDR-A.软件设计采用模块化程序设计,运用OMRON电气公司开发的与PLC相配套的CX-Programmer3.1编制清水池部分、水塔部分、管网部分三个模块单元程序.用INTOUCH组态软件编制整个工艺流程的设备状态,参数实时监控及友好的人机控制界面.用Delphi数据库编制大型旅客列车时刻表数据库.该给水系统各项控制指标达到了预定要求.

分析了MOST模型和离散模型各自存在的问题,给出一种改进的移动对象时空数据模型HCFMOST.模型采用三次Hermite插值函数模拟移动对象的历史单元的轨迹且利用线性函数模拟移动对象的当前单元的轨迹,对当前单元中的误差进行了处理.该模型能够对历史轨迹进行精确的查询,对当前和未来的轨迹进行带误差的查询.

针对现有TCP容错方案在高可用性方面的不足,提出了一个新的容错方案———轻量拷贝的传输控制协议ER-TCP.该方案采用日志管理配合主动复制的方法,可降低通信转发结点的负载;采用高效的同步算法可以减轻多个备份服务器的同步对通信造成的性能损失.与其他TCP容错方案进行性能测试的结果比较表明,ER-TCP对通信造成的性能损失小,在多个备份服务器的情况下ER-TCP仍可保持较高的通信效率.

基于差别矩阵的属性约简算法,先要求出差别矩阵,随着问题的规模增大,存放差别矩阵的空间和算法的执行时间过大和过长,让计算机难以承受.针对这一问题,提出了差别对象对集的定义,给出了基于差别对象对的属性约简定义,并证明了该定义等价于基于差别矩阵的属性约简定义.利用差别对象对,设计了一个新的属性约简算法.由于这一算法在求属性约简的过程中不用生成差别矩阵和大量的无用元素,因而大大减少了存储量和计算量,从而提高了算法的效率.计算实例说明了新算法的高效性.

利用粒子群(PSO)算法替代BP算法对小波神经网络(WNN)进行训练,针对局部极小值问题提出了改进的PSO算法,即判断当粒子陷入局部极小时将其重新初始化,并对小波的平移和伸缩参数的初始化进行了研究,避免了网络的盲目搜索,减少了迭代次数.通过非线性函数逼近的仿真结果表明,上述措施有效提高了网络搜索成功率,在一定程度上解决了局部极小值的问题.

研究了舰艇航行时声纳部位接收到的全艇自噪声的预报问题.分析了影响声纳部位自噪声的各种参数,将BP神经网络和遗传算法相结合用于舰艇声纳部位自噪声预报.通过使用遗传算法对神经网络的初始权值进行优化,可以在解空间中定位出一个较好的搜索空间,然后采用BP算法在这个小的解空间中搜索出最优解.通过整理大量的测试数据,对神经网络进行训练,训练好的神经网络能够迅速而精确地对舰艇各种航行状态的自噪声进行预报.结果表明,该方法不仅具有足够的精度,而且实用方便、适用性强.

运用多项式点插值法(PPIM)和径向基点插值法(RPIM)构造形函数,推导了适合于工程电磁场瞬态涡流问题的多项式基点插值边界无单元方法(BPPIM)和径向基点插值边界无单元方法(BRPIM),这两种方法的空间插值形函数满足Kronecker delta条件,从而强加边界条件可以直接施加在边界点上.以金属长方柱的瞬态涡流分析作为数值算例,证实了两种方法的正确性和有效性,并对两种基类的点插值法进行了精度分析和比较.

针对传统结构的有源滤波器(APF)具有运行效率较低、难于实现大容量化等问题,提出了基于不对称级联多电平逆变器的并联型电能质量调节器(PQC)及其控制系统.在PQC中,不对称级联多电平逆变器的各单元逆变器的输出额定电压呈3的幂次方增长,N个单元逆变器的级联可以输出3N电平的阶梯波电压,具有良好的波形跟踪能力.PQC可以同时用于电力系统无功、谐波及不对称补偿,具有响应速度快、补偿效果好、运行效率高和易于实现大容量化等优点.数学推导和仿真分析验证了其正确性.

由无源滤波器(PF)和小容量的有源滤波器串联组成的并联型混合有源滤波器(PHAPF),能较好地提高PF的滤波性能,并克服单独采用有源滤波器造价高的缺点.基于系统谐波电流反馈控制方式的PHAPF能有效地补偿负荷电流的谐波分量,但会使补偿后的负荷节点电压产生较大的畸变,针对这一问题提出了一种基于负荷节点电压畸变分量反馈控制的PHAPF控制策略,可以在有效补偿负荷电流谐波分量和校正负荷功率因数的同时较好地抑制负荷节点电压畸变.数字仿真验证了该控制策略的有效性.

为减少填充线段和提高激光加工效率,对复杂区域的填充算法进行了研究.采用延长某些岛屿边界将包含岛屿的区域变为单连通域;然后用最长边延长法和最长边平行截取法将单连通域分解为简单凸多边形,简单凸多边形填充方法是先找到凸多边形所有边对应的高最小的那条边,平行该边进行填充,最后对填充线段的连接顺序进行优化处理.与传统的固定方向扫描填充相比,采用本算法可使复杂区域和实心文字的激光标刻效率提高20%~40%.

提出了一种新型太阳能混合吸收式制冷空调系统,可以较好地利用太阳能制冷,克服传统吸收式系统在利用太阳能实现制冷时存在整体效率低的弊端.混合吸收式制冷循环增设附加高压发生器,同时使高压发生器再生出LiBr溶液与低压吸收器的吸收后的溶液混合,进入高压吸收器,提高了高压吸收器中LiBr溶液的浓度使其压力降低.研究结果表明,新型制冷循环的制冷系数高达0.61,驱动热源的可利用温差最高可达33.2℃,新型太阳能混合吸收式空调系统的整体效率比两级吸收式太阳能空调系统有较大提高,最大提高幅度为94.5%,能更好地发挥太阳能空调的优势.

通过系统在低相干光源照明情况下对生物组织成像机理的分析,探讨了系统具有很强纵深分辨能力的原因,在此基础上,利用信息光学的理论和方法研究了图像的形成和传递过程,推导了系统的相干传递函数.结果表明系统的横向成像具有低通特性,纵向成像具有带通特性.本研究工作为全视场层析探测提供了理论依据.

研制了一种基于F-P腔滤波器的波长可调谐光分插复用器(OADM),它由四个光纤准直器、一个腔距可调的F-P腔和一个压电陶瓷微位移器(PZT)组成,F-P腔与PZT配合形成一个可调谐光滤波器.对光分插复用器进行了实验研究,并对该器件的串扰特性进行了详细的分析与计算,提出了减小串扰的改进方案.实验中得到的上/下载信道隔离度大于33 dB,与理论计算结果相符.这种新型OADM具有结构简单、可调谐范围大、隔离度高、成本低等特点,可广泛应用于各种WDM光网络.

针对气动人工肌肉位置控制系统,提出了两层滑模的变结构鲁棒控制策略,控制器的推导基于李亚普诺夫稳定性理论.实验表明所设计的气动人工肌肉位置控制系统稳态控制精度可达到±0.2 mm,在负载质量和气源压力改变的情况下,稳态位置控制精度仍可达到±0.3 mm,实验结果证明了所提出方法的有效性和系统的鲁棒性.该研究为气动人工肌肉获得广泛的应用提供了理论依据.

针对北京大学超导加速器实验装置(PKU-SCAF)中两个9壳超导加速腔的冷却问题进行了研究.以抽真空与节流相结合为基础,给出了几种超流氦冷却循环方式;分析了这几种方式的流程机理和冷却特性.结果表明,采用带有低温换热器和低压换热器的冷却循环方式,整个超流氦冷却循环具有制冷效率高、系统功耗小等优点.给出了该冷却循环方式的低温冷却系统的温熵图.

提出了一种新的带有制造工艺约束的多约束结构拓扑优化设计模型,该模型可以进一步限制设计空间的搜索范围,既可以满足优化结构的某些性能指标的要求,又可以满足可制造性约束的要求.采用基于密度刚度插值模型和序列凸规划法中的移动渐近线方法求解优化模型.通过经典算例验证了本方法的有效性.

基于变密度法和优化准则法,推导并建立了柔性机构的结构拓扑优化设计的设计变量迭代格式.以机构的机械增益为优化的目标函数,利用连续体的结构拓扑优化技术建立了的柔性机构设计的数学模型.通过人工弹簧模型和虚拟载荷法描述柔性机构设计的目标函数,采用伴随敏度分析法进行了敏度分析.以柔性夹钳作为设计实例,证明了所研究方法的有效性,用快速成型技术验证了柔性机构概念设计阶段的合理性.

将两自由度局部非线性振动系统的非线性弹簧力和阻尼力等效成外力,建立数学模型;将线性振动系统的脉冲响应时域法应用于该振动系统,通过对应线性系统的单位脉冲响应与等效非线性力的卷积积分,得到局部非线性振动系统的响应;对该模型进行了数值仿真.实验模型测试结果验证了该方法在局部非线性振动系统领域的可行性,为求解具有局部非线性的大型机械系统的振动响应提供了一种新的思路.

分析了受一对分布式双压电片激励产生弯曲的含裂纹智能梁的动态特性.智能梁被划分为有限个电阻抗单元,在这些单元中包括双压电晶片梁阻抗单元和弹性梁阻抗单元,分别用一个5×5和4×4的阻抗矩阵表示.基于阻抗单元间和裂纹处的连续条件以及智能梁的边界条件,求解线性阻抗方程,建立起裂纹参数及其他系统参数和压电片输入导纳间的关系,并方便地得到含裂纹智能梁受压电片激励的动态特性.通过数值算例,分别对含单边和双边对称裂纹的智能梁的动态特性进行了讨论,并与已知实验比较,比较的结果说明了分析方法是有效的.

以碳纤维/环氧树脂层合板为对象,研究了其最终强度与层合结构的关系.对于准各向同性层合板,其弹性性能不随方向变化.在板内发生损伤之后,其各向同性性质不再保留,最终强度将依赖于加载方向以及叠层顺序.拉伸试验和有限元数值分析表明:若板内含有0°层,且该层位于板的表层时,则最终强度最大;若板内既无0°层,又无90°层,则初始层破坏强度较大,而最终强度远小于含有0°层板的最终强度.

采用遗传算法分析了存在初始缺陷的复合材料层合板的可靠性优化和鲁棒问题.单元层可靠性分析时,取初始缺陷、强度参数为随机变量,采用一阶矩法和Tsai-Wu准则分析每个单元层的失效概率.系统失效概率的计算基于首层失效假定,把系统看作为单元层的串联结构,系统中任何一个单元层的破坏就看作为系统的失效.在此基础上,对结构的可靠性优化和鲁棒特征进行了研究,分析了对称层合板的层数、可靠度和纤维方向角之间的关系,为结构设计提供参考.

研制了一种与混凝土结构相容性好的全域性应变传感器———水泥基智能表层,对这种新型传感器的静态特性进行了实验分析.对铺设有水泥基智能表层的实验梁进行三点弯曲实验,在不同挠度下,用数据采集系统和电阻应变仪分别测量梁上各等分段电压及其平均应变.实验结果表明,在弹性范围内,水泥基智能表层表现出良好的压敏性,电阻变化率与梁的平均应变有很好的一致性,反映了结构的应变规律.同时,当水泥基智能表层受压时,各段灵敏度大约为25~30.当水泥基智能表层受拉时,各段灵敏度大约为20~25,其灵敏度远大于电阻应变片的灵敏度2.且有良好的线性和重复性.

针对典型中膨胀土、CMA改性土和石灰改性土,进行了基本物理特性、击实特性、胀缩特性、强度特性的对比试验研究.试验结果表明,CMA改性土的工程特性与石灰改性土具有相似的规律性:改性后自由膨胀率、液限、塑性指数和胶粒含量显著降低;胀缩性指标较改性前有大幅度下降;CBR值可达50%以上,浸水膨胀量小于1%,改性后其水稳定性较好.比较而言,石灰改性土的改性效果要优于CMA改性土,但两种改性土的胀缩指标和强度指标均可以满足规范要求.CMA改性剂作为一种膨胀土治理的新型环保性材料,具有一定的工程应用价值.

研究了一种基于虚拟现实技术的注射机仿真系统,该系统采用OpenGL建立图形控制平台,分别构造了基础数据库、场景库、显示驱动库和动画库等模块,并通过配备虚拟现实外设来实现立体三维效果;采用骨骼动画技术来实现注射机的动作仿真,完成了基于MS3D格式的骨骼动画制作流程和显示程序;以树状形式组织注射机的各个部件,并通过逻辑控制来实现注射过程的顺序动作.系统设计与实现中将操作面板、逻辑控制器、模型控制器和图形平台分为相对独立的模块,具有很好的扩展性,可广泛应用于操作培训、产品展示、远程维护等多个方面.

分析了2阶V图生成原理.基于欧氏空间中离散点集的2阶V图距离变换原理,论述了栅格形式下离散点集和一般点集图形的2阶V图生成的方法,确定了它的时间复杂性为O((2+k)n),适用于欧氏及非欧度量空间的自然图形2阶V图构造.构建了简洁、实用的算法和实验模块,并给出若干算例图.

研究了铁磁体中磁振子的压缩态.采用霍尔斯坦和普里马科夫提出的二次量子化方法把磁振子系统的哈密顿量简化,并应用平均场理论处理了哈密顿量中的非线性相互作用项;通过计算自旋涨落的平均值得到了产生压缩态的周期性条件;测得压缩态的周期,可得到铁磁材料的一些重要的物理量的信息,如交互积分等.实验表明,利用铁磁共振扩散实验可以检测磁振子的压缩态,压缩程度越大,共振吸收系数(RAC)越小.实验还表明,磁振子压缩态的量子涨落小于相干态时的量子涨落,这也提高了对可观测量的测量精度.

饱和土与非饱和土之间及非饱和土之间在力学性质上的差别主要是由于它们饱和度的不同而造成的.以饱和度作为参变量,以现有的比较成熟的土的本构理论作为基础,充分考虑饱和度的变化对土的工程性质的影响,根据塑性硬化理论和临界状态以及屈服面的概念,研究了非饱和土的流动法则和硬化规律,导出了非饱和土的应力应变增量公式,建立了一种较为简单的描述非饱和土应力应变特性的本构模型,为丰富和进一步完善非饱和土的本构理论作了有益的探讨.该模型具有广阔的工程应用前景.

在3N+1猜想的研究中,运用去偶算子提出了超级压缩迭代概念,建立了超级压缩迭代轨迹序列,与原有的压缩迭代相比大大提高了迭代速度;提出了筛数概念并在此基础上得出了压缩迭代与超级压缩迭代之间的周期(或称圈长)关系,从而得到在超级压缩迭代下一个奇数y的一阶先驱数中4k+3型的奇数不是惟一的结果;给出了超级压缩迭代下的周期数存在的一个必要条件.这些性质与定理的建立对于研究世界著名数论难题3N+1猜想起到简化作用,同时也为3N+1猜想的继续研究提供了新思路.

采用定性模拟方法研究了企业员工-管理者互动行为.根据定性模拟和组织行为学相关理论,将管理者任职后与下属员工相处的过程视为相互影响的动态变化过程,建立了能够表达这种动态变化的定性状态变量和作用规则;采用C++语言实现了定性模拟程序QSHR;通过一个例子的有效性验证说明所设计程序能够表达互动行为的定性模型,所得结论符合管理原则.通过一个对比不同状态下管理者和员工群体行为表现实际应用,论述了QSHR的应用方法和对管理实践的重要参考意义.

对资源管理决策问题,研究了技术系数对最优解向量的影响,给出并证明了保持最优解向量不变的充分必要条件———(ZK)条件;讨论了对价值系数和右端项的灵敏度问题;分别得到了保持最优决策方案不变的充分必要条件,给出了各系数的变化范围.使用基于Mathematica软件的Source-Manage应用程序和LinDo软件,对一个5×10规模的资源管理决策模型的价值系数和右端项进行了灵敏度分析,分别给出了计算步骤.