摘要:为研究存在外界干扰及未建模动态的挠性航天器姿态跟踪问题，提出了一种基于预设性能方法的自适应姿态跟踪控制策略.预设性能方法利用性能函数和一种误差变换方式，将系统的跟踪误差限制在预先设定的约束范围内，以保证系统响应具有期望的超调、收敛速度以及稳态误差.采用径向基函数(RBF)神经网络来处理由干扰和附件挠性振荡产生的模型未知动态.考虑到存在未知的神经网络逼近误差，为减小控制参数选取的保守性，进一步对逼近误差的上界进行自适应估计.结合权值和逼近误差上界的自适应律，设计了预设性能自适应姿态跟踪控制器.仿真结果表明，使用本方法可以有效补偿干扰及挠性振动所产生的影响，同时使姿态控制系统获得快速平稳的动态过程和给定的稳态跟踪精度.与未采用预设性能的方法相比，所提出的方法在收敛速度、跟踪精度与振荡抑制效果等方面均具有较明显的优势，并且对控制器参数选取的依赖性更低.

摘要:为解决目标加速度信息未知且存在攻击角约束的三维末端制导问题，提出一种基于非线性观测器的有限时间导引律，使得弹目视线角可在有限时间内收敛至期望攻击角.首先, 提出一类非线性观测器，利用导引系统中易测量的位置和速度等信息来估计目标加速度，理论分析给出了观测器稳定的充分条件；然后, 利用目标加速度估计值，基于有限时间稳定理论和滑模变结构控制理论设计一种有限时间导引控制律，使三维末端导引系统的弹目视线角可以在有限时间内收敛到期望攻击角.通过分析观测误差对导引系统有限时间特性的影响，表明该方法满足工程实践需求；最后, 分别对加速度为匀变速和变加速的两类变速目标进行了数值仿真，并与传统比例导引法进行了对比，仿真结果验证了所提方法的可行性与有效性.研究表明，利用非线性观测器可以稳定地估计目标加速度信息，进而利用该观测器给出的目标加速度信息设计滑模变结构有限时间三维导引律，利用该方法可以有效地解决三维末端制导过程中存在目标加速度信息未知且存在攻击角约束的难题.

摘要:为了解决在卫星姿态控制问题中经典滑模控制器所存在的收敛速度慢、指数收敛的缺陷，同时为增强控制器对外部干扰与系统不确定性的鲁棒性，提出了一种对系统模型具有鲁棒性的快速收敛有限时间控制算法.针对传统滑模面角速度下降过快导致的收敛速率慢的缺陷，基于Lyapunov方法设计了一种具有三段式结构的有限时间滑模面，提升收敛速率并保证稳态精度，同时利用欧拉轴的特性消除有限时间控制中的奇异性问题；通过引入符号函数项，解决系统转动惯量的不确定性与外部干扰力矩问题；通过放缩控制律中的比例项解决控制力矩受限的问题；通过Lyapunov函数证明本文提出的控制律的有限时间稳定性，同时给出系统收敛的时间估计.理论分析与仿真结果均表明，提出的控制算法能够在大幅提升收敛速率的同时保证稳态精度.同时也表明了提升系统性态的关键是规划姿态角速度，即通过合理设计滑模面与期望角速度曲线可以实现提升系统收敛速率与鲁棒性的目的.

摘要:死区非线性是航天器姿态控制系统中一种普遍存在的执行机构非线性，它的存在会降低姿态控制系统的性能，甚至可能破坏系统的稳定性.为了解决带有输入死区非线性的航天器的高精度姿态控制问题，给出了一种有限时间控制方法，并且考虑航天器姿态控制模型中含有有界的不确定性且输入死区非线性仅部分信息已知.通过引入一个在指定时间内收敛到零的期望姿态变化曲线，并基于时变滑模控制理论设计鲁棒控制算法使得实际姿态和期望姿态之间的偏差始终保持足够小，从而保证实际姿态在指定的时间内收敛到原点附近.严格的理论分析表明，所设计控制律不仅可以保证闭环系统的信号有界而且可以使得实际姿态在指定的时间内收敛到并以指定的精度保持在原点附近.数值仿真结果表明，所提控制方法是有效的，该方法不仅能够保证系统状态具有很快的收敛速度、很高的控制精度，而且对于系统的不确定性具有很强的鲁棒性和抗干扰能力，因而在航天器的姿态控制中具有良好的潜在应用价值.

摘要:扑翼飞行器是一种模仿鸟类和昆虫飞行方式的新型飞行器.翼型参数设计对提高扑翼飞行器性能至关重要，为研究扑翼翼型厚度和翼型弯度对前飞扑翼气动性能的影响，基于自然界中飞行生物的实验观测结果建立了前飞扑翼气动特性计算模型，针对不同厚度和弯度的NACA系列标准翼型，采用计算流体力学方法求解二维不可压缩非定常Navier-Stokes方程，基于有限体积法并结合动态网格技术，分析了低雷诺数条件下对应不同来流速度的刚性前飞扑翼气动力、能耗、气动效率以及周围流场结构随翼型厚度和弯度的变化规律.结果表明，不同来流速度条件下扑翼推力和能耗均随翼型厚度的增大而逐渐减小，随着翼型厚度的增大，扑翼推进效率最大降幅达15.9%；翼型厚度的增加，降低了前缘涡强度并延迟了前缘涡的脱落.翼型弯度可以改变翼型的有效气动攻角，翼型弯度的增加可以显著提高翼型升力和升举效率，并促使尾流中心线向右下方倾斜；正向弯度扑翼在下扑行程能产生更大的升力，而负向弯度扑翼则在上挥行程中产生了更大的推力.

摘要:非合作机动目标跟踪是地球静止轨道卫星进行状态监测、维修维护等复杂航天任务的前提.出于推进效率考虑，下一代高轨卫星将优选全电推进配置，但电推进的连续小推力机动特性致使基于CW方程的经典非合作目标跟踪算法期望有偏，两段状态估计法在稳态估计性能与机动跟踪响应间存在矛盾.为了解决电推进下对机动目标的快速跟踪估计问题，采用滤波误差理论对经典算法性能衰减因素进行分析，得到机动加速度至滤波新息的转移矩阵演变特性，进而提出一种自适应变维两段状态估计法.改进方法基于目标机动检测信息修正偏差滤波器的观测阵以匹配上述演变特性，使其在目标非机动区间性能与经典相对导航跟踪算法等效，在机动区间性能与两段状态估计算法等效，同时具备更快的跟踪响应特性.仿真结果表明，本算法对非合作目标的稳态跟踪性能与传统经典算法一致，跟踪响应速度提升4~5倍，是对空间非合作机动目标连续小推力机动下跟踪问题的有益探索.

摘要:为了降低粒子滤波精度对精确重要性采样函数的依赖性，提高粒子滤波的视觉跟踪效果，将和声搜索引入到粒子滤波框架中，提出了一种基于和声搜索的粒子滤波视觉跟踪算法.通过记忆考虑、基因变异、随机变异等和声搜索算子结合当前观测信息，改善了粒子滤波视觉跟踪算法的重要性采样函数，增强了重要性采样函数对系统状态转移模型的鲁棒性.同时，对和声搜索参数进行了优化，平衡了视觉跟踪实时性和精确性的要求，并对粒子的权重进行了补偿，使其符合粒子滤波的理论基础贝叶斯估计.实验结果表明：优化的和声搜索参数，比常见参数更适合和声搜索粒子滤波；与基于粒子滤波、和声搜索、Mean-Shift改进的粒子滤波、分布场、多示例学习等视觉跟踪算法相比，和声搜索粒子滤波视觉跟踪算法能够在光线变化、遮挡等复杂场景下获得了更精确的视觉跟踪效果.和声搜索粒子滤波算法较好地结合当前观测与历史信息，获得鲁棒的视觉跟踪性能.

摘要:为解决Gauss伪谱法(GPM)计算速度和求解精度之间的矛盾，在多段Radau伪谱法的基础上，提出了求解自由漂浮空间机器人(FFSM)最优路径规划问题的hp自适应Radau伪谱法(hp-RPM).与传统的Gauss伪谱法不同，该方法并不是单纯通过增加节点数量来提高精度，而是在每次迭代的过程中对整个路径分段个数和各个路径子区间的宽度进行合理的分配，并能配置每个子区间内节点的数量.通过增加分段个数可以减小子区间内所需节点个数，以此降低多项式阶数、提高计算速度.基于上述理论，首先建立了多臂FFSM系统动力学模型，并给出了运动过程中系统模型更新方法；然后将连续最优轨迹规划问题离散化，完成了hp自适应Radau伪谱法的设计；最后利用hp-RPM解决两连杆FFSM系统轨迹规划问题并进行了仿真实验.结果表明：在初始条件相同的情况下，两种方法得到的位置、速度规划曲线相似，但hp-RPM在各个节点处的误差明显低于GPM计算误差；在精度要求较高，初始节点较多的情况下，hp-RPM可以在保证精度的同时有效的提高计算速度.

摘要:对地观测卫星经常遇到发现新目标、偶发故障不能执行原观测任务等非预期情况，为了提高观测卫星的运行效率，解决在缺乏地面测控支持的情况下非预期观测任务的快速响应问题，需要设计面向自主任务规划的星地联合运行机制.首先针对遥感卫星星群的自主运行和任务规划问题，将其划分为地面规划和星上自主规划两部分，进而充分考虑地面和星上的资源特点和任务需求特点，提出了一种星地联合进行任务规划的运行机制，并详细设计了运行流程.通过自行开发的分布式仿真演示软件的仿真运行表明:该运行机制能够在星上自主任务规划和地面规划之间进行有效的协调、配合，既能够发挥地面计算资源优势、体现控制意图，又能充分利用星上计算的实时性和灵活性，对非预期任务进行快速响应; 解决了地面对非预期观测任务响应不及时、星上计算资源受限、星地规划配合等问题，能够有效提高遥感卫星对非预期观测任务的响应能力.

摘要:高性能空中机动目标跟踪是现代预警雷达的核心任务之一.为了提高概率假设密度(PHD)滤波器的多目标跟踪性能，提出了一种基于量测划分的PHD航迹关联算法.考虑到传统PHD滤波无法给出目标各自的航迹属性信息，而且当跟踪区域存在大量杂波时，滤波效率严重降低；同时，对于密集邻近多目标跟踪，传统方法还存在不同目标跟踪的量测不匹配问题.针对上述问题，提出了分类检索的椭球门限量测划分方法，并将其应用到改进的高斯项权值重新分配的PHD航迹关联算法中，首先对每一步得到的量测集合通过分类检索的椭球门限方法，划分为已存在目标、新生目标和杂波的量测子集，再分别对各类目标使用对应的量测子集进行跟踪滤波，这样去除了杂波对真实目标的无效更新计算，提高了航迹关联算法的计算效率；其次，通过引入一种新的权值分配规则，调整邻近目标的高斯成分的权值大小，大幅减小了邻近目标的状态提取误差，提高了相邻目标的跟踪估计精度.大量数值仿真表明，所提方法明显改进了滤波计算效率和邻近目标跟踪精度.

摘要:高精度卫星钟差预报是当前接收机实时精密单点定位技术(Real-time precise point positioning, RT-PPP)亟需解决的关键技术难题之一.为找到一种基于小样本钟差序列的快速高精度卫星钟差预报方法，在分析常规GM(1, 1)灰色模型(grey model)缺点的基础上对其进行了改进，提出了PGM(1, 1)模型(particle swarm optimization-grey model)及其算法.该模型利用最新量测值进行初始化，然后通过引入遗忘因子的最小二乘法对新旧信息进行加权处理；再引入优化因子对模型系数进行调节，以归一化的平均相对误差作为精度检验标准，采用粒子群算法对其自适应寻优.最后选取了5颗钟差变化典型的GPS(global positioning system)卫星原子钟进行1 d内的精密钟差预报实验.结果表明，相对于常规GM(1, 1)灰色模型和常规二次项拟合模型，所提出的模型及其算法预报精度有显著提升，其平均预报残差达到了亚纳秒级，且所需训练样本小.因此，该预报模型可以应用于卫星钟差快速精准预报.

摘要:为解决随机和区间变量共存条件下的多输出模型确认问题，提出了一种新的模型确认指标.首先，依据概率方法和区间理论，分析了随机输入变量在实现值条件下随机-区间混合不确定性多输出模型的特点；然后，将基于马氏距离的随机不确定性多输出模型确认方法，推广到随机-区间混合不确定性因素影响下的多输出模型确认之中，定义了一种新的多输出模型确认指标.该指标运用模型输出响应量与试验输出响应量的上、下界马氏距离分布函数曲线之间的面积差异，度量随机-区间混合不确定性条件下多输出模型预测结果与试验结果之间的不一致性.最后，讨论了所提指标的数学性质，给出了指标的计算方法和步骤，通过一个数值算例和一个工程算例验证了指标的正确性与有效性.研究结果表明，当样本数据量充足时，新的模型确认指标能够有效地度量模型输出响应量与试验结果之间差异程度，正确地判断不同多输出模型的优劣，适合于随机-区间混合不确定性因素影响下的多输出模型确认问题.

摘要:为了探讨在H-VAWT叶片上增加叶尖小翼或增大展弦比对风力机整体气动性能的作用和影响，计算和分析研究了不同设计参数对其叶尖损失的影响.首先以有限展长H-VAWT的气动性能为基准，将无限展长H-VAWT与之相比较所得到的气动性能的相对差值来分析设计参数—实度和翼型对其所生成的H-VAWT叶尖损失的影响，又通过比较不同展弦比所生成的H-VAWT的气动性能，分析总结了展弦比对H-VAWT叶尖损失改进的效果.结果表明：无论生成H-VAWT的设计参数(实度和翼型)如何，当H-VAWT工作在较高尖速比下(λ≥1.60)，更适合使用改善叶尖损失的措施来改善H-VAWT的气动性能；当H-VAWT实度比较大(σ≥0.96)或生成H-VAWT的翼型较厚时，有必要增加叶尖小翼或加大叶片展弦比来减少叶尖损失的不利影响，改善H-VAWT气动性能；加大叶片展弦比对H-VAWT气动性能的改善是有限的，基于设计要求及其他几何参数的限制，H-VAWT展弦比在5 ≤μ≤20范围内较合适.

摘要:在接近空间带大附件翻滚目标过程中，由于目标章动运动，空间会被划分为目标扫过的危险区与不被扫过的安全区.追踪星在目标安全区内飞行过程中，为规避航天器间的碰撞，应判断追踪星与目标安全区之间是否存在碰撞可能性.为解决这一问题，参考区域判定法思想，将判断碰撞可能性的问题转化为目标安全区与追踪星轨迹的位置判定问题.通过分析目标安全区特征与追踪星轨迹特点，分别建立锥面状的目标星安全走廊和椭球状的追踪星位置误差曲面，从而进一步将问题转化为目标星安全走廊锥面与追踪星位置误差椭球的位置判定问题.经过射影变换和平面投影过程，原锥面与椭球在不改变位置关系的前提下分别被转化为平面上圆与椭圆.利用平面曲线位置判据，判定圆与椭圆的位置关系，反推出锥面与椭球的位置关系，从而判断追踪星在目标安全走廊内飞行有无碰撞可能性.数值仿真表明，该方法可以准确判断锥面与椭球的空间位置关系，并可用于目标安全走廊内的碰撞可能性判断.

摘要:为解决输入饱和、参数不确定和气动弹性影响下的高超声速飞行器控制问题, 提出一种基于反步法的非线性鲁棒自适应控制方法.针对高超声速飞行器纵向通道控制问题, 将其分解为速度子系统和高度子系统分别进行控制器设计.首先, 基于Lyapunov稳定原理设计了参数估计自适应律来处理输入受限情况的速度跟踪控制问题, 即使出现推力饱和也能保证系统稳定性; 然后, 采用自适应反步法对高度子系统进行分层递推设计, 通过引入自适应律对不确定参数进行在线实时估计, 以提高控制器的鲁棒性, 并且实现了高度的稳定跟踪; 同时利用微分跟踪器来获取虚拟控制指令导数; 采用鸭翼与升降舵联动控制策略, 通过选取合适的联动控制增益可以同时消除控制面与升力耦合带来的非最小相位特性和控制输入对一阶弹性模态的激励; 最后, 基于LaSalle不变集原理证明了闭环控制系统的稳定性.仿真结果表明, 所设计的控制器能够有效处理弹性高超声速飞行器的气动参数不确定和控制饱和问题, 并且具有良好的闭环跟踪性能.

摘要:为满足皮纳卫星高维遥测数据的实时、自动化、抗概念漂移等处理要求, 提出一种基于聚类的遥测数据异常检测方法, 包括子空间搜索和两阶段遥测数据聚类处理两部分.子空间搜索, 通过熵值实现所有遥测数据低维子空间划分, 降低计算复杂度, 避免“维度灾难”的发生; 两阶段遥测数据聚类处理, 在线阶段通过网格索引实时发现单点异常, 离线阶段通过聚类挖掘数据的集体异常及其特征, 满足快速异常检测和复杂异常检测两种需求, 并通过正常状态数据的迭代更新和算法的自适应修改, 抵抗概念漂移.ZDPS-1A卫星历史遥测数据的分析结果表明, 皮纳卫星遥测数据异常检测聚类方法在线阶段能实时处理10 kHz的流量数据, 发现95%的单点异常, 满足皮纳卫星实时遥测数据异常检测的一般需求; 算法自适应了卫星快速转动导致的数据漂移, 维持了稳定的单簇形态; 同时相比原边界检查系统早一个月检测出姿态确定与控制系统中程序跑飞引起的太阳敏感器数据紊乱故障.所提出的算法针对性解决了高维、存在概念漂移的遥测数据异常检测问题, 能实时检测单点异常, 具有集体异常挖掘能力, 适用于皮纳卫星星座组网的地面监控系统.

摘要:修正线性单元(rectified linear unit, ReLU)是深度卷积神经网络常用的激活函数, 但当输入为负数时, ReLU的输出为零, 造成了零梯度问题; 且当输入为正数时, ReLU的输出保持输入不变, 使得ReLU函数的平均值恒大于零, 引起了偏移现象, 从而限制了深度卷积神经网络的学习速率和学习效果.针对ReLU函数的零梯度问题和偏移现象, 根据“输出均值接近零的激活函数能够提升神经网络学习性能”原理对其进行改进, 提出SLU(softplus linear unit)函数.首先, 对负数输入部分进行softplus处理, 使得负数输入时SLU函数的输出为负, 从而输出平均值更接近于零, 减缓了偏移现象; 其次, 为保证梯度平稳, 对SLU的参数进行约束, 并固定正数部分的参数; 最后, 根据SLU对正数部分的处理调整负数部分的参数, 确保激活函数在零点处连续可导, 信息得以双向传播.设计深度自编码模型在数据集MINST上进行无监督学习, 设计网中网卷积神经网络模型在数据集CIFAR-10上进行监督学习.实验结果表明, 与ReLU及其相关改进单元相比, 基于SLU函数的神经网络模型具有更好的特征学习能力和更高的学习精度.

摘要:直升机旋翼桨尖涡特性研究是直升机旋翼气动特性研究的关键要素, 为提高对旋翼悬停状态桨尖涡特性的认识以及准确掌握其流动机理, 利用Bo-105旋翼模型在Φ5 m立式风洞开口试验段进行了桨尖马赫数相似情况下的悬停试验, 并采用TR-PIV流场测量系统对旋翼悬停状态下不同总距时的流场进行了精细化测量, 得到了该副旋翼32帧/圈的详细流场图像, 并运用更为合理的涡核中心判定、涡核流动数据提取以及涡核模型拟合方法对试验结果进行了精细化处理与分析, 进一步揭示了旋翼模型悬停状态下桨尖涡的演化发展过程.研究表明:高速PIV设备能准确捕捉旋翼悬停状态下的流场运动特征, 有助于旋翼流场的精细化研究; 采用涡量加权平均的方法来计算涡核中心位置可以消除涡核中心平移速度的影响, 进而更加准确地定位涡核中心; 采用环量分析的方法可以更加可靠地确定涡核尺寸和最大诱导速度, 且分析结果显示随涡龄角的增加, 涡核半径缓慢增大、涡核最大诱导速度缓慢减小; 在桨尖涡发展演化过程中, 不同发展阶段具有不同的涡核模型n参数.

摘要:为提高碟形水下滑翔机的水动力性能和滑翔经济性, 提出一种新型飞翼式碟形自主水下滑翔机, 采用计算流体力学中SST(shear stress transmission)湍流模型对其流体动力特性进行分析, 得到其在0°~21°小攻角范围内升力系数、阻力系数、俯仰力矩系数以及升阻比的变化规律.并与模型实验结果进行对比, 得出数值模拟结果与实验结果具有良好的一致性, 验证了数值计算方法的有效性, 且与传统水下滑翔机相比, 飞翼式碟形自主水下滑翔机具有更优的综合水动力性能和滑翔经济性能.对于其运动特性, 则基于多体动力学理论建立了该型水下滑翔机的动力学与运动学模型, 并考虑了其内部纵向、横向调位滑块移动速度以及浮力驱动系统压载质量变化速度等调节变化的影响, 代入数值仿真所得水动力系数, 对该型水下滑翔机锯齿滑翔和螺旋滑翔等两种典型水下滑翔运动进行运动仿真.结果表明, 该型水下滑翔机具有一定的运动稳定性, 从理论上验证了其水下滑翔的可能.

摘要:为了深入研究旋转体入水空泡特性, 采用VOF均值多相流模型、k-ω湍流模型以及动网格技术, 开展了低弗劳德数条件下高速旋转小球入水过程空泡特性的数值模拟研究.分析已公开发表的关于运动体入水数值仿真的相关论文, 总结了入水数值模拟的最优参数选择, 建立了适用于高速旋转小球入水数值模拟方法.开展不同入水速度和比重的小球入水过程的数值模拟, 对比分析了入水空泡的形成、发展、闭合和溃灭的演化过程.数值计算结果表明:高速旋转小球在入水深度0.25d范围内出现逆升力偏移现象, 逆升力偏移距离随小球速度和比重的增加而减小; 逆升力的大小与入水速度成反比, 而与比重无关.相同比重的小球, 不同入水速度的轨迹相似; 速度相同的小球, 比重越大的轨迹曲率较小.高速旋转小球入水空泡依次发生纵向闭合和横向闭合的二次闭合的现象, 且入水速度越大, 纵向闭合越明显.空泡闭合深度、空泡最大直径以及尾空泡直径均随着速度和比重的增加而增大, 且速度变化产生的影响更加明显.

摘要:为了实现在中等深度海域浮式风力发电机的规模应用, 解决能源短缺问题, 针对设计出的新型6 MW海上单柱浮式风力机的生存能力进行探讨, 利用Sesam软件获取二阶波浪力计算时所需的wamit文件, 利用气-液-固-弹性数值软件FAST对该浮式风力发电机进行时域耦合运动响应仿真模拟.分别就不同浪向下平台各自由度的运动响应、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对平台各自由度运动响应的影响、二阶平均波浪力和二阶慢漂波浪力对锚链张力和机舱的影响进行了研究.结果表明:首摇运动随浪向角增大而增大, 而波浪入射角对其他各自由度运动影响较小; 二阶慢漂力对垂荡运动影响显著, 且易激发较大的纵摇运动响应, 并诱发较大的锚链张力; 采用delta-line的系泊系统能够避免产生过大的首摇响应, 且系泊系统的最大张力远在破断张力以下, 整个风力机系统在恶劣海况下具有良好的生存能力.

摘要:已有研究指出，与比例加载相比，非比例加载下某些金属材料虽然没有明显的附加强化现象，但疲劳寿命却明显缩短.利用附加强化系数和非比例度因子修正的等效应变法，无法反映此类材料非比例加载下的寿命缩短现象，导致预测寿命通常偏于危险.为更好地预测不存在明显附加强化现象材料的多轴非比例疲劳寿命，引入寿命缩减因子的概念，并结合非比例度因子对ASME等效应变范围进行了修正，提出一种新的多轴低周疲劳寿命预测方法.为了便于应用，明确了寿命缩减因子的确定方法.针对不同加载路径，发展了一种基于最小法向应变范围的非比例度因子计算方法，并给出了多轴加载一般情形下最小法向应变范围的计算步骤.利用304不锈钢12种非比例加载路径下的试验数据验证了所提非比例度因子计算方法的精度，并与已有方法进行了对比分析，发现所提方法可以更好的描述加载路径的非比例程度.利用10种材料(包括7种不存在明显非比例附加强化现象的材料)的试验数据对所建疲劳寿命预测模型进行了验证，结果表明预测结果与试验结果吻合较好.

摘要:互动式博览建筑是凭借虚拟现实技术、多媒体技术、信息技术等数字技术，利用独特方式互动沟通的特殊建筑类型.为研究博览建筑以“游客行为”为中心的互动性，首先需要明晰几种可以提高互动效果手段的优缺点，以此来确定采用视觉测量法实地追踪人群行为动态的优势，然后在实验室中利用混合设计设备整理分析3类游客(学生群体、以家庭为单位的群体、邻近区域居住的老年群体)的行为特征，并以游客的行走路径及停留分析作为互动研究的基础数据.最后结合成型的互动设计实例，总结出4种互动设计策略：发掘人们的必然行为、感官互动可视化、单元模块变形强调联系、借助数字技术虚实共建.结果表明：博览建筑中的行为互动使游客与所处空间及展品之间形成了平等的对话关系.在厘清博览建筑中的布展方式、流线组织及展厅空间与互动之间关系的基础上，调动游客的互动行为，使人们在探索和新奇中加深对展品信息记忆的同时，进一步指导博览建筑互动设计研究.

摘要:为明确雾霾天气下城市建筑色彩三属性与视觉识别舒适度之间的量化关系，进而明确雾霾天气下城市建筑色彩三属性的可舒适识别阈值，为建筑师选取能够同时满足常规和非常规天气条件下有效识别、并且识别舒适度高的建筑色彩提供量化指标.同时，也为非常规天气下城市色彩舒适度评价提供可借鉴的研究方法.首先，对北方雾霾比较典型的城市哈尔滨的建筑色彩三属性进行实地、定点的测量，被测量的建筑类型为占哈尔滨建筑比例最大的商业建筑和住宅建筑，并确定雾霾指数的研究范围；然后，通过正交法设计实验，确定120个色彩样本数量，选取30个被试者运用里克特量表对样本进行建筑色彩属性的舒适度心理测评；最后，运用R语言统计分析样本的色彩三属性，即色相、纯度、明度在雾霾天气下识别舒适度的分布区域和阈值变化.结果表明：雾霾天气下城市建筑色彩的三属性阈值对视觉舒适度都具有直接的影响，其中明度对舒适度的影响最大，纯度次之，色相的影响最弱；同时，暖色的整体色彩属性对雾霾的抵抗性好，比冷色更易于识别.

摘要:为研究城市建筑布局对能耗的影响规律及关键性布局参数，采用仿真试验结合敏感性分析的方法，从遮挡太阳辐射减少建筑得热的角度，对武汉地区200种布局进行仿真研究.首先，通过拉丁超立方抽样(LHS)确定布局参数组合；然后，利用R语言和EnergyPlus能耗模拟软件建立200种能耗模型并计算；最后，应用标准回归系数(SRC)和树状高斯过程模型(TGP)两种全局敏感性分析方法，量化分析水平和垂直方向9个布局参数对目标建筑能耗的影响.结果表明：建筑布局对能耗有显著影响，9个布局参数的总变化，分别引起制冷、供暖和总能耗15.8%、26.8%、4.4%的波动；两种敏感性分析结果类似，对制冷和总能耗影响最大的参数是西侧建筑高度，其主效应都在0.3左右，影响最小的参数是南侧建筑面宽，其主效应都在0.1以下；影响供暖能耗最大的参数是南侧建筑的高度，其主效应在0.3以上，影响最小的参数是东侧建筑面宽.当参数取值远大于目标建筑尺寸时，各参数对能耗的影响力降低，采用TGP敏感性分析更合理.从节能减排的角度，为城市规划及建筑布局提供理论依据.

摘要:为改善天津地区办公建筑空间节能效果，以点式高层办公楼为例，研究空间设计因素对建筑能耗的影响及优化节能设计方案.首先基于案例调研总结其空间设计因素的典型值或值域，建立典型模型；然后选择6项空间设计因素展开分析，包括平面长宽比、建筑朝向、标准层面积、层高、窗墙比、外窗水平遮阳板长度，依次通过正交试验和列表法安排DesignBuilder能耗模拟试验，从而很快地获得优化节能设计方案.模拟试验考虑两种围护结构构造类型，分别代表常规构造和被动房构造.试验结果表明：层高与窗墙比构成建筑能耗的两项重要影响因素，其次为标准层面积、平面长宽比与建筑朝向、外窗水平遮阳板长度；优化节能设计方案中各因素的取值为：平面长宽比2:1，建筑朝向南向，标准层面积1 024 m²，层高3.6 m，窗墙比0.3，外窗水平遮阳板长度300 mm.经过试验设计与模拟分析，实现天津地区点式高层办公楼空间节能效果最大化，为该地区办公建筑节能设计提供参考.

摘要:为解决在通用天空模型下进行建筑采光模拟所得到的结果准确程度不高的问题，尝试使用实测的天空亮度分布HDR图像作为光源进行建筑采光/动态采光模拟并对该方法进行了验证.首先，说明了通过高动态范围(HDR)图像测量天空亮度分布的方法；进而，介绍并验证了基于图像的采光/动态采光模拟(IBL)：既使用HDR图像作为光源输入数值进行采光模拟的方法.验证实验于2017年7月4日至7月10日及2017年8月3日至8月12日进行，通过实测与模拟结果的比较分析验证了HDR图像测量天空亮度分布以及基于图像的采光模拟的准确程度.最后，文中讨论了基于天空数学模型的采光模拟以及基于图像的采光模拟的优缺点.结果表明：通过HDR图像可以准确地测量天空亮度分布；基于图像的采光模拟准确度良好，同一时刻模拟值与实测值之误差集中分布在-15%~47%范围之内；基于图像的动态采光模拟所求取的100 lx < UDI < 3 000 lx指标值最大误差限制于±25%以内.

摘要:基于随机网络编码技术研究了无线认知自组网的报文多播传输技术.首先提出报文多播传输的核心问题，称作多信道单跳报文多播问题(multi-channel single-hop wireless multicast problem, MCSHWMP)，并且给出多信道单跳报文多播问题的定义，基于此提出其四元模型；然后提出基于网络编码技术的无线认知自组网报文多播传输算法框架，并根据该框架提出几种候选算法.所提算法通过网络编码技术充分利用无线通信的广播性质，显著节省了无线认知自组网报文多播传输报文传输数量；综合考虑无线认知自组网传输网络节点间不同信道的访问权限及报文的传输质量，使上游网络节点的每次报文传输都能使后续节点的报文收益得到最大化；从而有效节省多播传输组合报文中用于解码的附加信息，同时降低无线认知自组网传输报文的长度.仿真测试与分析结果表明，针对多信道单跳报文多播问题基于网络编码技术的算法相对于非网络编码算法明显节省报文传输数量，且在链路报文传输成功率较高但小于1时优势较大，节省报文数量可达50%.