前交叉韧带重建中个性化导板设计及精度评价

前交叉韧带损伤患者需及时进行重建手术修复治疗,而手术关键之一在于植入物隧道的定位。针对植入物隧道定位对医技要求高的问题,采用逆向工程和快速成型技术设计制作个性化导航模板辅助治疗前交叉韧带双束重建,为患者制定个性化的手术方案。结合术前虚拟规划、1∶1假体模拟手术和临床术后三者隧道的位置来评价该导航模板的定位精度和手术质量。结果显示,临床术后测量胫骨端前内侧束中心点占胫骨平台前后边缘和内外侧边缘最大距离的百分比为34.61%和45.87%,在参考数据37.6%±3.6%和46.5%±3.2%范围内;后外侧束中心点所占百分比为46.41%和50.28%,也在参考数据50.1%±5.0%和51.2%±2.4%范围内。表明该方法能有效地简化手术操作,且该导航模板的定位精度较高。     

前交叉韧带重建术后运动生物力学特征

回顾了前交叉韧带重建术(ACLR)后患者膝关节运动学、动力学改变与功能表现,发现ACLR后患者运动生物力学特征改变主要发生在矢状面,只有在合并其他严重损伤时才会出现冠状面与横断面运动学与动力学改变.ACLR后患者还会存在本体感觉与神经肌肉控制改变,提示ACLR后患者康复过程中除了常规康复外,还要额外注重其本体感觉与神经...     

前交叉韧带重建术后步行过程中的生物力学特征

为明确前交叉韧带(anterior cruciate ligament, ACL)重建术后动作模式的改变情况,应用三维运动捕捉系统和表面肌电系统同步采集ACL重建术后患者在步行过程中的运动学、动力学和肌电数据。结果发现,与健侧相比,术侧膝关节屈曲角度峰值和屈伸活动范围均显著减小,但承重反应期的外旋幅度显著增加;术侧承重反应期膝关节伸直力矩峰值、支撑相末期膝关节屈曲力矩峰值和外旋力矩峰值均小于健侧;术侧股直肌在承重反应期的激活程度、股二头肌和半腱肌在摆动前期的激活程度均大于健侧。结果表明:ACL重建术后6～12个月(7.4±1.3月)步态呈僵硬特征,大腿肌群激活程度增加。建议ACL重建术后针对肌肉功能特征及步态特征的改变进行精准康复干预,改善术后效果。     

经前内入路定位的前交叉韧带股骨骨道长度和前内入路位置的关系

在前交叉韧带重建中,足够的股骨骨道长度对于移植物的固定强度和韧带化过程非常重要。对6名青年健康志愿者的膝关节进行高分辨率核磁扫描,通过测量核磁三维重建的模型发现,在股骨骨道位置为I.D.E.A.L.点的情况下,骨道外口越高,或股骨骨道角度越大,其骨道长度越长;某一骨道长度的骨道外口在股骨外髁的外侧皮质上呈现连续的曲线分布,30、35和40 mm骨道的平均最大股骨骨道角度分别为17.2°±8.6°、31.6°±9.1°和41.4°±8.8°。因此,除股骨和髁间窝大小等解剖因素外,前内入路位置和股骨骨道位置的相对关系决定了股骨骨道的长度。对于固定的股骨骨道位置,要获得更长的股骨骨道,需相对位置更低的前内入路,使用下方辅助入路或增大屈膝角度可以明确的延长股骨骨道。     

低轨星座导航增强能力研究与仿真

低轨卫星星座具有几何图形变化快、落地信号功率强、全球天基监测覆盖等天然优势,可对中高轨全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)星座进行有效补充和增强,提升全球定位、导航与授时(Positioning,Navigation and Timing,PNT)服务的精度、完好性、可用性和抗干扰等能力,已成为下一代卫星导航系统重要的发展方向.本文总结了国内外低轨星座发展现状,对不同低轨星座进行了分析和设计,对低轨星座提升导航定位精度、加速精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)收敛、全球天基监测等导航增强能力进行了分析,重点论证了低轨星座突破现有中高轨GNSS技术瓶颈的机遇和体系增量能力,给出了相应的仿真分析结果,以期对我国低轨星座和北斗卫星导航系统的融合发展提供参考和建议.     

基于敏感性制图和数值模拟的泥石流综合评价——以九绵高速公路沙尕沟为例

泥石流等地质灾害的评估对于公路选线和安全运营有着重要的意义.随着科技的发展,越来越准确的泥石流评价和预测体系亟待研究.通过现场勘测和无人机解译,利用自适应神经模糊推理系统(ANFIS)和基于学习优化算法的自适应神经模糊推理系统(TLOA-ANFIS)对泥石流沟进行敏感性评价,并对沙尕沟进行区域划分,结果显示沙尕沟沟口3...     

Numerical simulation of tomographic-SAR imaging and object reconstruction using compressive sensing with L 1/2-norm regularization

By making use of multiple acquisitions of synthetic aperture radar （SAR） observations over the same area, tomographic-SAR （tomo-SAR） technology can achieve three-dimensional （3-D） imaging of the objects of interest. The compressive sensing （CS） approach has been applied to deal with the sparseness of the elevation signals. Due to its sparsity and convexity, the L1-norm regulariza- tion, as an approximated Lo-norm with an exact solution, has been employed in CS to reconstruct the reflectivity profile of the objects. In this paper, based on our studies on polarimetric scattering and SAR imaging simulations, we produce numerical multi-pass tomo-SAR observations of the terrain object. Then, we present the CS with novel L1/2- norm regularization to realize 3-D reconstruction. As a non-convex optimization problem, the L1/2-norm regularization is solved by an iterative algorithm. This numerical simulation of tomo-SAR imaging and 3-D reconstruction of the object modeling can be of great help for parameterized analysis of tomo-SAR imagery. As an example, a tomo-SAR image and 3-D reconstruction of the Beijing National Stadium model are presented.     

实验教学中的虚拟与仿真技术

以DRVI可重构虚拟仪器实验平台为例,介绍虚拟与仿真技术在实验教学中的应用。通过详细阐述灵活性和可重复性使实验教学方法、手段更先进,来说明虚拟仪器将在大学实验室中发挥越来越重要的作用。     

修正离轴参考光计算全息图的数值再现及像质评价研究

修正离轴参考光计算全息图制作方法中,博奇、黄氏及李维汉型三种计算全息图实质上是分别在全息图函数中加入新的偏置项,从而形成不同的全息图编码方式.由于这三种编码方式所加的偏置项不同,其对再现像质量的影响也不相同.本文将计算全息技术与数字全息技术相结合,实现了博奇、黄氏及李维汉型三种计算全息图的设计制作、数据处理、再现过程的全数字化.一方面,采用计算机对计算全息图进行数字化滤波,在频谱域消除虚像和零级像,得到了单一的清晰实像;另一方面,通过引入信噪比和图像亮度等参数指标,对以上三种计算全息图的再现像质量进行评价     

Dijkstra改进算法在车辆导航系统中的应用与仿真

车辆导航系统的最基本功能是最短路径的搜索,车载导航是单源单目标的最短路径算法的重要应用之一.传统的Dijkstra算法是一种典型的单源最短路径算法,因为实际系统的实时要求,有必要改进Dijkstra算法.基于对时间和空间复杂度的分析,提出一种新型的Dijkstra改进算法,具有高效性.其改进分3个方面:采用邻接表作为道路网络拓扑的存储结构;利用二叉堆实现优先队列;根据节点的分布情况将搜索过程分为几个阶段,引入了动态限制搜索区域机制.最后在实际道路网络中的测试及仿真结果表明了改进算法的可行性和优越性.     

商圈步行路网故障模拟与可靠性评价研究

基于复杂网络理论,构建重庆商圈步行路网网络模型,分析商圈步行路网现实灾害,选取可靠性指标,设计步行路网故障模拟方案。在累计攻击下测度网络效率的变化、最大连通子图的相对大小变化,在单独攻击下测度网络效率变化,以解放碑步行路网为例进行可靠性个案研究,并对五大商圈路网为例进行可靠性对比研究。分析计算结果得出网络可靠性评价结论,并对路网的规划建设与综合管理提出相应意见。     

散体颗粒在滚筒内运动特性的实验研究与数值模拟

通过实验方法研究了不同转速下丝状散体颗粒在滚筒内的运动状态,并采用烟丝作为实验材料,测量其在滚筒内的停留时间.实验结果表明:滚筒烘丝机转速越大,颗粒在抄板的提升作用下运动越剧烈,做圆周运动的时间越少,从而导致颗粒在滚筒内的总停留时间越短.在该实验基础上利用"虚拟颗粒团"方法对滚筒内散体颗粒的运动过程进行数值建模,得到的模拟结果与实验数据吻合较好.因此,采用此数学模型模拟不同滚筒倾角条件下丝状颗粒在滚筒内的运动过程,模拟结果显示:滚筒倾角越大,丝状散体颗粒在抄板和滚筒壁面的综合作用下,纵向运动时间越少,颗粒在滚筒内停留时间越短.     

计算机仿真技术及其在内燃机研究中的应用

内燃机在促进国民经济发展中发挥了十分重要的作用,对内燃机的研究已经引起很多人的重视。计算机仿真技术的应用给人们在研究内燃机时提供了一种十分方便、有效的途径。文章对有关计算机仿真技术的基本内容及其发展情况作了简要介绍,并详细说明了计算机仿真技术在内燃机中的应用情况,指出计算机仿真技术在内燃机研究中的应用前景和发展方向。     

考虑跑滑结构的机场跑道容量评估模型

跑道容量是衡量机场服务水平的重要指标.民航中小型机场跑道滑行道结构简单,航空器起降占用跑道时间较长,是影响机场容量的主要因素.本文细化航空器起降滑行、滑跑时间,引入管制规则,构造了考虑跑滑结构的机场容量评估模型.采用Visual C++编程进行数值模拟仿真,结果表明,该模型能量化实际滑跑距离、滑行道位置、起降比例等关键因素对机场容量、跑道占用时间的影响.以赣州机场为例,该模型容量评估结果符合实际飞行原则和管制规则,能为提高机场吞吐量提供技术支持,具有一定的参考价值和实用性.     

送料机凸轮的计算机仿真设计和虚拟制造

为了探讨虚拟制造在企业中的应用,运用机械CAD与计算机仿真技术设计送料机的凸轮,进而讨论如何在此基础上进行虚拟制造。结果表明虚拟制造可以动态模拟产品的设计、加工、检验,降低成本,提高质量,缩短开发周期,提高产量,增强企业市场竞争力,在氽业中有广泛的应用前景。     

UG二次开发及MFC在虚拟仪表仿真设计中的应用

UG具有强大的建模、装配、分析功能，但缺少动态仿真功能，着重论述了利用UG／OPEN API、MFC(Microsoft fundament class)及UG／Open MenuScript开发虚拟仪表动态仿真系统的方法，并以一个完整的应用实例对该方法加以说明，该方法在产品设计及评价中有重要意义。     

虚拟现实环境中的物理模型和仿真及其在农业信息技术中的应用

 虚拟现实技术在现代农业信息领域的作用日益凸显,然而当前的农业虚拟现实环境仍然以静态几何模型为主,具有真实物理意义并符合真实环境物理规则的动态模型和交互模式仍然没有普及。基于物理的模型和仿真方法具有机理上的优势,能够在自然环境包括农业生物和农业生产场景的动态建模与真实感交互方面增强虚拟交互的真实感和互动体验的沉浸感。本文阐述了基于物理的建模方法本质和意义,总结了农业虚拟现实环境中的物理建模和仿真的研究进展,分析了基于物理方法在植物形态学、运动学、动力学、生物力学以及环境物理场建模与仿真方面的应用原理和基本方法,并探讨了物理模型和仿真方法在农业虚拟现实乃至农业信息化中的潜在作用和未来的发展趋势。     

基于改进PSO-LSSVM和蒙特卡洛法的电力系统可靠性评估

针对电力系统可靠性评估方法耗时长、误差大等问题,提出一种用改进粒子群优化算法(PSO)优化最小二乘支持向量机(LSSVM)参数,并将构建好的PSO-LSSVM模型与蒙特卡洛法(MCS)相结合用于发输电系统可靠性评估的方法。该方法通过对PSO算法进行合理的改进,得到更为精确的LSSVM模型参数,建立用于分类系统状态样本的PSO-LSSVM模型。对MCS方法抽取的系统状态样本分类得到故障状态和正常状态,仅对故障状态样本进行可靠性指标计算,统计输出可靠性评估结果。采用该方法对IEEE-RTS 79系统不同运行情况下的可靠性指标进行计算,结果表明该方法保证计算时间不变的同时提高了LSSVM-MCS方法的评估精度。     

航海模拟器中星空视景的建模与仿真

为了完善航海模拟器视景库,提高三维视景的逼真度,在视景系统中添加对星空天体运动的仿真.采用FK5星表数据进行数学建模,以航海模拟器中实时获取的系统时间和观测经纬度为参数,计算天体在第二赤道坐标系中的位置;根据球面天文学的知识,进行坐标转换,获得天体相对于观测者所在空间直角坐标系中的坐标;由太阳和月球间的相对位置决定月相,利用得到的计算结果进行星空视景的绘制,并将程序集成到航海模拟器视景系统中,实现场景漫游.仿真结果表明,该方法实现的星空视景符合航海模拟器的精度要求和虚拟场景中漫游的实时性要求.     

Inversion method for defects in depth evaluation and thermal wave imaging

A hybrid Newton-like iterative method and a regularization method are employed to perform the numerical simulations of the defects in depth evaluation and the thermal wave imaging for defects-included solid sample by analysis of the surface photo-thermal signals. A simple and effective data processing method is suggested to improve the reconstructed data. The results of the numerical calculation demonstrate that the algorithm presented in this paper is very effective, and can be used for qualitative and quantitative analyses of homogeneous materials with defects in depth included. It is also proved that the algorithm is stable even with noise disturbance.