基于序列图像的非合作目标自主导航及验证

针对空间自旋或章动运动的非合作目标运动感知与估计问题,给出了一种基于序列图像的运动测量与状态估计方法。所给出的方法由两部分组成:(1)采用立体视觉测量目标三个非共线的特征点,建立目标参考系并实现相对姿态的测量;(2)采用目标运动学和动力学方程,推导了扩展卡尔曼滤波器,实现目标角速度和惯量比的估计。最后,分别给出了数学仿真和物理试验:(1)利用数学仿真验证了所给出的卡尔曼滤波估计算法在不同目标运动情况下的收敛性;(2)利用机械臂模拟目标的自旋运动,利用双目相机采集目标运动图像,试验结果验证了所给出的运动测量与状态估计方法可以连续的给出目标角速度的精确估计。     

基于电流监测法的粗糙表面微通道电渗流实验研究

制作2种 PMMA 微流控芯片,对其微通道内表面参数进行测试。基于电流监测法,设计微流控芯片电渗流检测系统。首先测量光滑微通道电渗流速度,验证了实验的可行性,并可以预测微通道的表面电势;然后对粗糙微通道电渗流进行测量;最后对比分析电场强度、溶液浓度等对光滑和粗糙微通道电渗流的影响。结果表明:(1)不规则粗糙表面微通道电渗流速度随电场强度、溶液浓度的变化规律和光滑表面微通道一致;(2)相对于光滑表面微通道,粗糙表面微通道电渗流速度明显降低;当相对微通道深度为5%时,降低幅度约为23%。(3)随着电场强度或者溶液浓度的增大,粗糙和光滑微通道电渗流速度的差距增大。所用实验方法具有直观、方便和成本低的优点。     

圆柱壳轴向塑性动力失稳的第二临界速度

本文利用铝合金材料200多个9种不同厚度的圆柱壳研究在轴向冲击载荷作用下的塑性失稳问题。实验结果表明:不同半径a与厚度h比值的圆柱壳受撞击的塑性失稳,其屈曲模态会对应两个失稳临界速度V_(c1)、V_(c2),前者对应于轴对称屈曲模态,在a/h一定范围内后者比前者可以大一倍,一般是非轴对称屈曲模态,可认为它丧失承载能力。     

绕水翼超空化阶段汽液混合体动态特性的实验观测

为深入了解超空化流动机理,采用高速录像和数字粒子图像测速系统( DPIV)对绕hydronautics水翼的超空化流场进行了观测.结果表明:在两相共存超空化阶段,水汽混合相和汽相的分布决定了超空化区域速度场和涡量场的分布特性;水汽混合区的速度相对较低,而汽相区则与主流区有着相近的速度分布,而且空化区与主流区交界面处有着较大的速度梯度;在水汽混合区与主流区的交界处形成了上下涡带,其涡量分布表现出了明显的时间依赖性.     

对冲击谱定义的一个讨论

国际标准组织在冲击、振动部分专业术语(ISO 2041)中有一条关于位移、速度、加速度冲击谱的解释(条款3.29),我们认为有不妥之处,在此提出,希与大家讨论。该条内容为:位移、速度、加速度冲击响应谱分别定义为S_d=X≈V/ω≈A/ω~2 (1)S_v=ωX≈V≈A/ω (2)S_a=ω~2X≈ωV≈A (3)共中X、V、A分别代表一组单自由度系统对给定的冲击激励的最大(相对)位移响应、最大相对速度响应、最大(绝对)加速度响应。上述定义可用语言解释为:位移冲击谱是最大相对位移响应谱,它近似等于相对速度     

圆柱绕流尾迹对壁湍流相干结构影响的实验研究

对边界层外区的圆柱尾迹流动结构对边界层近壁区相干结构的影响进行了实验研究.实验在低湍流度风洞中进行,将圆柱放置于yc≈1.1δ(δ为边界层厚度)处,利用热线风速仪分别测量了沿流向不同位置边界层内的瞬时脉动速度信号,并分别比较了位于x/d=1、2、3、4、5、10、15、20、30,y+=10~1000范围内的壁湍流相干结构条件相位平均波形及其统计特性.发现圆柱绕流尾迹对平板边界层内相干结构有明显的影响,圆柱绕流尾迹虽然使壁湍流相干结构从喷射向扫掠转变阶段的强度减弱,但壁湍流相干结构的发生概率增加,总体上促进湍流产生,使湍流边界层增厚,壁面摩擦切应力和壁面摩擦速度均增加,从而肯定了湍流边界层外层流动中产生的扰动与近壁区相干结构猝发的生成和发展有直接联系,壁湍流相干结构猝发是外区流动中产生的扰动与湍流边界层内区共同作用产生的这一结论.     

二维电磁衍射场的静场近似

设通过保角变换: ζ=x+jy=Aζ_1+A_1ζ_1~(-1)+A_2ζ_2~(-2)+……使无限长导体柱的正截面外部变成ζ_1平面上的单位园外部。由二维的Helmholtz公式出发,求得当波长远较柱截面尺寸为大的平面电磁波以垂直于柱轴的方向投射时: (1)E_1平行于柱轴,E_1=exp[jb(ycosα-xsinα)],则远区衍射场 (2)H_1平行于柱轴,H_1=exp[jk(ycosα-xsina)],则远区衍射场 其中:S=截面积, u=cosθ+jsinθ=(x+jy/γ), p=2π(∈μ)(1/2)A(e~(jα)A_1-e~(jα)A),p=P_α+jP_y所相应的矢量P=i_xP_x+i_yP_y就是导体柱在入射波的电场下所感应的等效电矩。 在椭柱(长短半径各为a,b)的情形中: A=(a+b)/2,A_1=(a-b)/2,S=πaba=b就是圆柱的情形;b=0就是薄片的情形,利用Babinet原理,可推得平面上无限长开槽的情形——此二情形都已有准确解,与本文结果相比较,当ka→0时,只差高阶无限小。     

定数截尾试验下双参数指数寿命分布尺度参数的EB估计

本文讨论了在无替换定效截尾试验方案下,当产品寿命为双参数指数分布时,尺度参数(失效率)久的经验Bayes(简记EB)估计问题及其收敛速度。设在给定λ,μ下,产品寿命T服从双参数指数分布,其概率密度为 受试产品有n个,试验中前r个产品依次出现的失效时间为t_(1)≤t_(2)≤……≤t_(r)。令 则(x,y)为(μ,λ)的充分统计量。记(x,y)的联合边缘密度为f(x,y),若取二次损失函数,则λ的Bayes点估计为 利用密度函数及其偏导数的核估计,构造出λ的EB估计为 φ_(1n)(x,y)与φ_(1m)(x,y)的Bayes风险分别为 在一定的正则性条件下,我们证明了 这表明,λ的EB估计的收敛速度q可任意接近于1/2。     

平方阻尼在非线性缓冲系统中的作用

本文讨论平方阻尼(以参数a表征)在图(1)所示的缓冲系统中的作用,结果表明:平方阻尼对于降低相对位移峰值d_m总有良好的效果,但不一定降低加速度峰值a_m。在一定速度冲击V下,系统的平方阻尼有两种最佳值,使a_m最小的a_(am)和使缓冲效率γ最高的a_(cm),而平方阻尼最佳条件依赖于系统的缓冲弹簧的刚度变化类型: (1)线性弹簧情况:a_(am)=a_(cm),最佳条件为系统在首程中均匀减速; (2)渐硬弹簧情况:a_(am)=a_(cm),最佳条件为系统在首程中初始和终末加速度相等即; aV~2=ω_0~2q(dm) (3)渐软弹簧情况:a_(cm)>a_(am)。 本文的基础是所谓“首程显峰”,假定即系统在速度冲击V下的响应峰值d_m和a_m出现在第一行程中。当平方阻尼值不太小,缓冲弹簧刚度特性接近反对称时,该假定成立。     

高超声速锥模型及其尾迹电磁散射实验研究

介绍了利用X、Ka波段雷达系统在中国空气动力研究与发展中心超高速所弹道靶上开展了金属锥模型和开槽锥模型及其尾迹的电磁散射截面积(RCS)实验研究,模型底部直径φ12mm、半锥角和头部半径分别为12.5°和1.0mm.金属锥模型速度大于6km/s,飞行环境压力为6.8kPa;开槽锥模型速度5.4km/s,飞行环境压力7 5kPa,雷达测量方式为X波段单站,Ka波段单站.实验结果表明:在等离子体绕流场包覆模型时,获得的锥模型单站X波段RCS、单站Ka波段RCS的实验结果与数值计算结果较为吻合;锥模型的单站后向电磁散射主要集中在模型头身部区域,尾迹散射相对较小.     

从二维图像直线光流场求解三维刚体旋转运动参数

本文将图像直线的三个参数对时间的导数定义成直线光流场,找出了在透视投影模型下运动刚体上的空间直线与其投影的图像直线之间的关系,提出了一种利用单目图像序列中两幅连续图像的三对直线光流场,通过解线性方程组得到刚体旋转运动的算法,同时还可以得到摄像机的一个内参数焦距。由于是解线性方程组,无需迭代和给出迭代初值且所需要的直线数目少,所以该算法简单,运算速度较快,容易实现。     

基于计算机视觉任务的图像直线提取技术

提出一种基于计算机视觉任务的图像直线提取技术 ,首先用边界检测算子提取边缘 ,然后用链码将边缘表示出来 ,并记录链码的端点 ,即直线的端点 ,通过逐步删除对计算机视觉任务无意义的链码 ,得到图像直线的链码表示 ,最后用最小二乘法拟合图像直线的链码。该技术能尽可能多地从图像中提取直线信息 ,既可以较准确地提取直线的端点信息 ,又能得到直线的准确表示     

三像素宽反走样直线的绘制算法研究

直线绘制是计算机图形学的基本内容。在光栅图形显示系统中 ,要快速绘制无锯齿的光滑直线是很困难的。本文从走样的机理入手 ,在对 Wu反走样直线算法和 Gupta &Sproull圆锥滤波反走样算法进行研究的基础上 ,提出了改进的三像素宽度直线反走样算法 ,用于显示高质量的反走样直线 ,应用于飞机座舱显示系统中全罗盘画面的刻度线绘制 ,取得了较好的应用效果。     

长鳍波动推进流向涡结构PIV试验研究

鱼类的高效、低噪声、高机动游动为水下航行体推进技术研究提供了很好的启发与借鉴。尼罗河魔鬼鱼依靠长背鳍波动推进，可以在主体基本不变形下巡游，还可以通过改变波动方向敏捷地倒退或前进。对于这种推进模式国内外已经开展了一些仿生推进水动力实验研究，对流动涡结构也有一些数值计算研究，但对流动涡结构试验研究开展很少，因而数值计算方法也缺乏充分的验证。本文针对MPF（Median and/or Paired Fin，中央/对鳍）模式长鳍波动推进，采用相位同步PIV技术测量了系泊状态下首、中、尾部及尾流不同相位横截面流场，采用相位平均方法计算获得平均速度场，进一步提取分析了流向涡涡结构特征及其随相位的演变规律，为长鳍波动推进涡结构数值预报和水动力机理揭示提供了试验依据与支撑。     

同轴送粉喷嘴保护气体流场研究

为解决飞机结构损伤激光在线修复过程中同轴送粉喷嘴气体保护效果不佳的问题,利用粒子图像测速(Particle image velocimetry,PIV)和Fluent软件对喷嘴保护气体流场进行了研究。将喷嘴气流的同轴射流和同轴冲击射流的数值计算结果和实验测量结果进行了比较,分析了喷嘴气流速度变化对流场稳定性的影响。结果表明:喷嘴中心、内环和外环气流流速由内向外递减时可获得稳定的流场;喷嘴中心、内环、外环喷出的气流速度接近一致时,流场比较稳定;喷嘴中心气流速度小于内环和外环的气流速度时,工件表面出现漩涡,破坏了流场的稳定性。     

山谷宽度对触地爆炸地冲击波传播规律的影响

重点研究了山地地形条件下不同山谷宽度时触地爆炸地冲击波传播规律，通过对中等坚硬岩石的计算得到以下看法：当山谷比例宽度较小时，应力波的传播规律与Ｖ形山谷相似，随着山谷宽度的加大，应力波的传播规律逐渐接近平地；当山谷宽度小于２／３平地触地爆弹坑直径时，弹坑深度和半径与Ｖ形山谷基本相同；当山谷宽度大于４／３平地触地爆弹坑直径时弹坑深度和半径与平地基本相同；对于比较小的山谷宽度，由于山体的阻挡，粒子速度几乎垂直向上，随着高度的增加，抛掷到高处的岩土碎片和灰尘将形成比平地触地爆时大得多的巨大蘑菇状尘柱，抛向很远的地方，这就是弹坑抛掷物的聚焦和管道效应。     

文氏管长度对双级涡流器出口流场影响的试验研究

采用粒子图像测速仪（Particle image velocimetry, PIV）测量双级涡流器出口流场，改变文氏管长度，探讨文氏管长度对双级涡流器出口流场的影响，揭示了涡流器下游流场特征，获得了沿轴向不同位置的轴向速度和径向速度分布规律。研究表明：随着文氏管长度的增加，涡心发生径向位移，上下涡心的中心距离从22.2 mm增加到了29.2 mm，中心回流区的面积增加，轴向速度和径向速度分布特征有利于燃烧组织。     

采用格子Boltzmann方法对低雷诺数平面射流的流场分析(英文)

采用格子Boltzmann方法对雷诺数(基于射流出口宽度和出口最大速度)为42和65的二维不可压缩平面射流进行了数值模拟。研究结果表明,在射流的自相似区,射流中心轴线速度按-1/3指数规律衰减并且射流按2/3指数率扩展,与理论分析及实验结果吻合。在射流的远场区域,中心轴线上瞬态速度的时间历程与频谱分析展示出速度的周期变化特性,并且周期性分量引起的相互作用不应被忽略;相比较而言,速度的周期性分量在近场区不明显。     

采用PIV研究轴流风机叶顶泄漏流动

将粒子图像测速技术(PIV,ParticleImageVelocimeter)应用到低速轴流通风机实验台上,在设计工况下对轴流通风机转子叶顶区域的瞬态速度场进行了实验测量。测量得到了三个不同周向位置下的涡量图和速度矢量图,并观测到了叶顶泄漏涡的涡旋结构。重点研究了叶顶泄漏涡位置的不稳定性和锁相平均后的叶顶泄漏涡涡心的轨迹,并将实验结果与原有模型进行了比较。结果表明:叶顶泄漏涡涡心的运行轨迹与现有模型得出的估算公式的计算结果接近,基本吻合。