摘要：利用计算机技术生成花形图案能为设计师提供新的素材与创作灵感,有效地解决传统设计存在的低效、版权等问题。现有的花形图案生成方法或平铺整个图像空间而难以提取单花形素材,或虽能生成单花形但其变化形式难以人为控制,从而为花形的二次设计带来一定困难。为此,本文提出一种基于球谐函数的单花形图案生成方法并在理论上构造了对称花形图案的生成条件。首先根据一种显式表达的球谐函数生成离散曲面,然后基于等高线分割法对曲面进行分割并着色,最后运用垂直投影法生成二维图形作为花形图案。同时,结合铺砌规则将该方法生成的花形进行二次设计并应用于纺织品图案设计及产品设计中。计算机仿真实验表明,该方法能生成各种富于变化的单花形图案且变化形式容易控制,并验证了所生成图案在纺织品产品设计应用中的可行性。

摘要：本文将球谐函数应用在分子表面模拟上,以解决生物大分子(蛋白质)与生物大分子(蛋白质)之间的对接(dock),为药物分子设计的研究奠定理论基础。

摘要：球谐函数展开是一种广泛应用的数学方法.在研究Rokhlin-Tygert球谐函数展开快速算法(RT算法)的基础上,扩充并完善了RT算法,建立了所有阶连带Legendre多项式展开系数的计算过程,进而研究了该算法的MPI并行策略并给出了RT并行算法.数值实验表明,RT算法的计算量随三角截断波数的增大而急剧增长;MPI并行技术能够有效提高其运算速度,较好地提升算法的整体性能,但并行效率会受多核处理器cache大小和访存带宽的限制.

摘要：球形感应电机转子结构简单,均匀球体各方向的转动惯量相同,有助于减小电机多自由度运动时的转速波动,减小控制系统的设计难度.软磁复合材料(SMC)具有损耗小、适用于三维磁路设计、易于加工且成本较低的优越性.针对一种SMC材料的球形感应电机研究了其定子磁场的分析方法,首先,根据SMC球形感应电机定子线圈排布方式在空间中的对称性,提出了一种由单组线圈磁场综合球形感应电机整体磁场的研究策略,通过分析单组线圈通电磁场的等效磁路验证了该研究策略的可行性;其次,将球形感应电机单组线圈三维磁场简化为单组线圈二维磁场模型,进而建立了二维模型的等效磁网络模型并求解了气隙磁密分布,通过球谐波系数(SHC)的旋转变换获得了球形感应电机整体定子磁场;结合有限元仿真分析了等效磁网络模型同单组线圈三维磁场和单组线圈二维磁场的相对误差,相对误差的平均值分别为13.34%和18.53%,在气隙磁密较大的区间内,三者的相对误差最大不超过4.50%,从而验证了等效磁网络模型求取气隙磁密的正确性;最后,搭建了样机的软硬件实验平台,获得了不同工况下样机的气隙磁密数据.实验结果表明,样机的磁场特性与理论分析基本一致,验证了所提出的定子磁场分析方法的正确性和实用性.

摘要：磁场均匀性是磁共振系统的重要参数,提高磁场均匀性有助于磁共振时域信号的检测和磁共振频域信号分辨率的改善.基于有源匀场连续电流密度分布的思想,采用目标场点法和流函数结合的方法设计匀场线圈,即由毕奥-萨伐尔定律确定磁场分布与电流密度的关系,约束线圈半径和设置约束点后,根据目标场分布逆向求解线圈平面的电流密度分布,再用流函数将电流密度分布离散化处理,得到匀场线圈的绕线位置分布.根据电磁仿真计算结果制作包含一阶与二阶匀场线圈应用于磁共振分析仪,实验验证表明该匀场线圈能有效地改善永磁体核磁共振系统磁场的均匀性.

摘要：闭环检测是三维激光SLAM实现自主定位和导航的核心环节.针对目前闭环检测存在高复杂度及低准确度的难题,提出具有旋转不变性的球谐算子(spherical harmonic energy,SHE)与绕Z轴旋转不变的球谐算子(spherical harmonic Z-energy,SHZE);结合SHE和SHZE的优势,通过两步搜索提出一种三维激光SLAM闭环检测算法SH-LCD,在提高信息丰富度的同时降低了闭环检测计算的复杂度,具有较强的特征提取能力与普适性.在KITTI,NCLT和Complex Urban这3个公共基准数据集上的闭环检测实验结果表明,SH-LCD算法的闭环检测精度优于最新的闭环检测方法,包括Scan Context,M2DP,OverlapNet等;此外,该算法闭环检测效率高,计算算子与算子匹配消耗的时间仅需约12.0 ms和2.3 ms,满足SLAM实时性的要求.

摘要：ISAF重构算法用于重建分子三维结构,其精度优于传统傅里叶-贝赛尔重构算法,但是复杂的基函数导致其速度很慢,严重影响该方法的推广应用,所以降低基函数复杂性十分重要.通过对ISAF重构算法基函数的复杂性进行分析,提出对应的解决方案.首先采用自然对数解决组合系数生成过程中的大数运算问题;然后为内存中的所有组合系数建立二级索引,提高其寻址速度,并且根据内存访问局部性原理把可能要用到的组合系数调入高速缓存,尽可能减少内存调入调出次数,提高访存速度;最后采用动态规划提高球谐函数计算速度,可以一次生成所有阶、所有次的球谐函数.将上述解决方案综合在一起,构建了一个基函数ISAF快速计算模型.为了验证该模型效果,采用戊肝病毒的模拟数据进行三维重构实验,并且与傅里叶-贝赛尔重构算法进行比较.实验结果表明,在不影响精度的前提下,采用该模型后ISAF重构算法的执行速度是傅里叶-贝赛尔重构算法的3倍左右,并且其加速效果随着图片数量的增加、分辨率要求的提高而增强.

摘要：针对某飞机地面慢车工况,进行了短舱内复合换热数值计算研究,分别运用球谐函数法、离散坐标法和蒙特卡洛法计算辐射换热.结果显示:不同计算方法所得结果总体上趋于一致,热辐射与自然对流耦合作用明显.与单纯自然对流的计算结果相比,舱内温度显著升高,各区域温度值上升7%～30%.考虑空气介质对不同波段热辐射的选择性吸收后,短舱内各计算点温度进一步上升.综合分析表明:地面条件下飞机短舱换热分析过程中热辐射的影响不可忽略.

摘要：为指导半碗结构球形转子静电支承平衡装置的设计,以静电场干扰力矩最小为最优准则,讨论了半碗静电支承结构中的电极几何形状选择问题。采用二阶边界扰动原理,求取了用球谐函数表示的平衡装置静电场电势分布,从而推导出静电场干扰力矩公式。通过数值计算,比较了圆环电极、两种正六面体十二块电极的一半划分方式下静电场干扰力矩大小,并由此得出正六面体十二块电极的一半划分方案更适合半碗结构球形转子静电平衡装置的结论。

摘要：介绍了增量式光电轴角编码器的工作原理及其在空间目标测量领域的应用。分析了轴角编码器零点漂移的原因,推导了基于轴系和球谐函数的望远镜系统误差修正模型。提出了采用外复核方法解算望远镜指向精度,即用前两天测星解算出来的系统球谐函数误差模型系数修正并复核当天的测星误差。设计了零点标定实验对轴角编码器零位进行标定,进行了连续11个晴天夜晚的观测实验,在零点标定前后观测在视场内均匀分布的30颗恒星,分别解算得到望远镜指向误差,确认了轴角编码器的零点漂移现象。采集GPS卫星数据进行了精度鉴定,望远镜方位和俯仰的轴系误差均值由13.99″、11.50″分别降至5.94″、-3.49″,验证了零点标定方法消除零位漂移并提高望远镜测量精度的可行性。