基于无线通信基站的室内三维定位问题

三维定位问题是现代商用通信网络中对于定位系统存在的一个真正具有技术难度的挑战.根据视距传播环境和非视距传播环境的到达时间的数据集,建立线性误差模型;对于无真实位置的竞赛数据集,定义竞赛数据定位误差评估模型;基于不同的空间场景,提出基于空间单元的定位算法;面对高度误差明显高于平面误差的问题,设计基于高斯加权的误差补偿模型;针对最优定位精度最少基站问题,提出基于贪心策略的基站选择算法;考虑轨迹连续性,设计轨迹准确性验证的10-fold交叉验证方法;基于测量距离有限的真实环境,分析平均"连接度数"与定位精度的关系.实验结果表明,提出的定位算法在有效基站数大于等于5时,能获得较好的定位精度.     

基于无线通信基站三维定位问题的求解模型

基于无线通信基站的三维定位相比于传统GPS定位有着诸多优势,技术有着广阔的应用前景和巨大的商业价值.针对基于无线通信基站的三维定位问题,首先分析建立TOA定位的初步模型.其次,基于对模型时钟误差、非视距传播误差、测量误差的分析,优化方程组的建立策略,基站排序,方程组系数修正的方式,使误差项的影响降到最小.最终由最小二乘法计算出定位结果.实验表明,定位模型的定位精度在1米左右,并且定位精度随基站数目的增多而增高.     

多基站下基于信号到达时间的室内三维定位

对基于无线电信号的到达时间(TOA)的定位技术进行了研究.首先,建立了TOA测量值与真实值间的函数关系,通过求解含惩罚项的非线性最小二乘问题实现终端定位和噪声估计,并在已有研究的基础上提出了Alternating Iterative Reweighting(AIR)算法;其次,利用基站之间的几何位置进行筛选,根据每个终端信息完成自适应的最少基站的选择及定位;并结合物理特性实现终端运动轨迹预测;最后,根据基站通信半径筛选出可被定位终端,完成定位精度与终端平均连接度数之间关系的建模.     

一种基于校正无线电传播时间的室内三维定位模型

对室内终端进行基于无线通信基站的三维定位时,由于无线电在传播过程中,存在建筑物或树木遮挡、反射、折射等物理现象,导致基站到终端传播时间的测量值与精确值之间存在误差.为了减少上述误差对定位精度的影响,运用无线定位原理建立了一种基于校正无线电传播时间的改进的室内三维定位模型.通过对2016年全国研究生数学建模问题C题所提供的不同场景的数据分析,发现基站与终端无线电传播时间的测量值与其精确值之间存在线性关系,而且同一场景下近似有相同的线性关系,场景不同线性关系一般不同.基于这一现象,对基本的定位模型进行了合理的修正形成了改进的定位模型,数值实验表明改进的定位模型有很好的定位精度和鲁棒性.     

三维加权PFDK重建算法研究

基于滤波反投影的Feldkamp-Davis-Kress(FDK)算法,具有数学形式简单、容易实现和计算速度快等优点,在医疗和工业等领域得到了广泛的应用.平行重排(PF DK)算法是FDK算法的一种推广,针对PFDK算法重建出的图像受锥角的影响加大的问题,给出一种三维加权PFDK图像重建算法,并研究了重排过程中径向插值间隔对重建图像质量的影响,分别采用三种不同插值总数(插值间隔分别是1单位,0.5单位,0.25单位)重排数据.实验结果表明给出的三维加权PFDK算法可有效减少锥角的影响,且当采用2倍插值总数时重建结果较好.     

基于多元线性回归分析和Chan算法的三维精确定位研究

基于无线通信基站的室内三维定位问题主要是在已知TOA和基站三维信息的情况计算出终端的位置信息,实际上就是求解方程组中的未知数.首先建立通用模型和算法求解出终端的定位,接着通过优化得到使用尽量少的基站数目实现近似最优精度的定位,然后利用提出的算法实现终端移动轨迹的二维定位,最后结合实际情况,考虑了基站的有效测量距离并设计了有效基站识别算法对问题进行了分析.     

机动目标的跟踪与反跟踪建模研究

针对机动目标跟踪建模及目标机动规律分析问题,首先建立了基于Kalman滤波的Singer模型和修正的当前模型并利用MATLAB对其进行了求解,然后给出了两种模型下的目标的机动规律.针对飞行目标的航迹关联问题,首先建立了基于直观法的航迹起始模型,然后分别建立基于特征判决的最近邻域航迹关联模型和基于Kalman滤波的航迹关联模型并求解,结果显示,两种航迹关联模型都能较好实现航迹的分离.最后,针对高速机动目标跟踪与航迹预测问题,提出了一种基于初值的Singer模型并分析了高速机动目标的机动规律,然后分别建立了基于空间曲线拟合和基于Kalman滤波的航迹预测模型,并对两种模型进行求解与分析.     

轴对称圆板(含叠层板)的三维非线性分析

本文提出了轴对称固支圆板(含叠层板)受均布横向载荷作用下的三维非线性摄动解答.文中所考虑的是一种中等大挠度的几何非线性,并采用一种发展的摄动方法对复杂的三维非线性平衡微分方程进行求解.该方法的基本思想是以二维解答为基础,对板的厚度参数进行摄动而求得相应的三维解答.文中给出了一般板及叠层板的三维非线性理论结果及数值结果,并图示出了各个应力的分布情况.而且,该三维非线性结果能退化为完全一致的相应的二维板理论非线性结果.结果表明,该方法对板的三维非线性分析是一种行之有效的方法.     

基于增秩Kalman滤波的动态荷载识别和结构响应重构

针对传统的荷载识别方法受不适定性问题影响导致识别误差较大,且受传感器数上的限制也无法监测所有结构易损伤位置处振动响应的问题,提出了一种基于增秩Kalman滤波（augmented Kalman filter, AKF）算法的动态荷载识别和结构响应重构方法.基于结构状态空间方程,形成由荷载向量和状态向量组成的增秩状态向量（augmented-rank state vector,ASV）,利用Kalman滤波算法获得增秩状态向量的最小方差无偏（minimum variance unbiased, MVU）估计,实现了状态和荷载向量的同时识别.结合最优状态估计和观测矩阵,实现了未布置传感器处的结构动力响应重构.通过三个有限元案例,初步验证了该方法的可行性和有效性.结果表明,当荷载位置固定或移动时,所提方法均能有效地识别荷载和重构响应,精度较高且对测量噪声不敏感.传感器的种类、数量和布置位置对荷载识别和响应重构精度会有一定影响.     

多行程车辆路径问题和配送中心定位问题的研究

为了同时解决多行程车辆路径问题和配送中心的定位问题,首先开发了一个以最小化总成本为目标的数学模型,其中总成本包括运输成本和车辆启动成本.然后设计了一个启发式算法解决这个问题,包括三个阶段:第一阶段是找到初始定位并进行路线安排,第二阶段采用模拟退火(SA)的逻辑和交换算法来获得更好的路线,最后阶段是改善由模拟退火算法中当前温度控制的位置.通过标准样例进行的实验结果表明,该算法可以更好地获得一个配送中心定位和有效的相关路线安排.最后,数值实验指出:1)选择不同类型行程的配送方式取决于每辆车的启动成本和单位距离的运输成本;2)使用大容量车辆可以更好地减少运输距离.3)增加服务时间可以有效地减少所需车辆的数量,这三个结果对于多行程车辆路径问题和配送中心的定位问题的管理决策都具有一定的实用价值.     

3D Anisotropic Diffusion on GPUs by Closed-Form Local Tensor Computations

We present an efficient implementation of volumetric anisotropic image diffusion filters on modern programmable graphics processing units (GPUs), where the mathematics behind volumetric diffusion is effectively reduced to the diffusion in 2D images. We hereby avoid the computational bottleneck of a time consuming eigenvalue decomposition in $\mathbb{R}^3$. Instead, we use a projection of the Hessian matrix along the surface normal onto the tangent plane of the local isodensity surface and solve for the remaining two tangent space eigenvectors. We derive closed formulas to achieve this and prevent the GPU code from branching. We show that our most complex volumetric anisotropic diffusion filters gain a speed up of more than 600 compared to a CPU solution.     

3D Euler spirals for 3D curve completion

Shape completion is an intriguing problem in geometry processing with applications in CAD and graphics. This paper defines a new type of 3D curve, which can be utilized for curve completion. It can be considered as the extension to three dimensions of the 2D Euler spiral. We prove several properties of this curve - properties that have been shown to be important for the appeal of curves. We illustrate its utility in two applications. The first is “fixing” curves detected by algorithms for edge detection on surfaces. The second is shape illustration in archaeology, where the user would like to draw curves that are missing due to the incompleteness of the input model.     

计算机图形学中3D打印研究进展

3D打印是一种加法加工制造技术,它改变了传统的减式加工技术,实现了许多传统加工制造技术无法完成的任务.3D打印不仅为给计算机图形学提出了新的研究内容与挑战,也有力地推动了计算机图形学相关技术的发展.文中首先介绍3D打印技术相对于传统制造技术的优势同时,简要介绍3D打印技术的分类、原理与过程.在此基础上,对3D打印在计算机图形学的研究进展进行综述,包括:结构强度分析、大物体打印、打印方向优化、自平衡优化、支撑结构设计与优化、降低打印成本、提高打印效率和质量等.最后对3D打印在计算机图形学领域的发展情况进行展望.     

Partial regularity for the 3D magneto-hydrodynamics system with hyper-dissipation

We prove that for the 3D MHD equations with hyper-dissipations(-△)~α(1α5/4)the Hausdorff dimension of singular set at the first blowing up time is at most 5-4α,by means of physical and frequency localization,Bony's paraproduct and Littlewood-Paley theory.     

D3-Modules

A right R-module M is called a D3-module, if M ₁ and M ₂ are direct summands of M with M = M ₁ + M ₂, then M ₁ ∩ M ₂ is a direct summand of M. Following the work of Bass on projective covers, we introduce the notion of D3-covers and provide new characterizations of several well-known classes of rings in terms of D3-modules and D3-covers.     

Generalized knight’s tour on 3D chessboards

In [G.L. Chia, Siew-Hui Ong, Generalized knight’s tours on rectangular chessboards, Discrete Applied Mathematics 150 (2005) 80-98], Chia and Ong proposed the notion of the generalized knight’s tour problem (GKTP). In this paper, we address the 3D GKTP, that is, the GKTP on 3D chessboards of size L×M×N, where L≤M≤N. We begin by presenting several sufficient conditions for a 3D chessboard not to admit a closed or open generalized knight’s tour (GKT) with given move patterns. Then, we turn our attention to the 3D GKTP with (1, 2, 2) move. First, we show that a chessboard of size L×M×N does not have a closed GKT if either (a) L≤2 or L=4, or (b) L=3 and M≤7. Then, we constructively prove that a chessboard of size 3×4s×4t with s≥2and t≥2 must contain a closed GKT.     

Volume requirements of 3D upward drawings

This paper studies the problem of drawing directed acyclic graphs in three dimensions in the straight-line grid model so that all directed edges are oriented in a common (upward) direction. We show that there exists a family of outerplanar directed acyclic graphs whose volume requirement is super-linear. We also prove that for the case of directed trees a linear-volume upper bound is achievable.     

A regularity criterion for the solutions of 3D Navier-Stokes equations

In terms of two partial derivatives of any two components of velocity fields, we give a new criterion for the regularity of solutions of the Navier-Stokes equation in R³. More precisely, let u=(u¹,u²,u³) be a weak solution in (0,T)×R³. Then u becomes a classical solution if any two functions of _∂1u¹, _∂2u² and _∂3u³ belong to Lθ(0,T;Lr(R³)) provided with , .