251
中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i n
g
中国设备工程 2021.03 （上）潜艇等水下自主航行器在水下航行一般依靠惯性导航系统进行导航，惯性导航系统的重要组成元件是陀螺仪和加速度计，这些敏感元件测得的加速度通过对时间进行积分后可以得到速度、偏航角、位置等信息。积分过程中，误差随时间累积增大，潜艇长期在水下运行时导航精度降低。针对惯性导航系统的这一缺点，许多学者提出将重力匹配、地磁匹配、地形匹配等无源导航方法与惯性导航系统组合起来，对惯性导航进行修正。水下重力匹配技术实现的核心问题是构建全球高精度和高空间分辨率的海洋重力异常图。 测高/重力卫星、船测、航空是获得全球海洋重力场的主要技术途径，全球高精度和高空间分辨率的海洋重力异常图能有效提高水下重力匹配导航精度，但目前我国的全球海洋重力异常图空间分辨率较低，因此，需要在一定程度上对其进行插值加密，重构为高精度高空间分辨率的海洋重力异常图。由于海洋重 力异常图经过插值后，空间分辨率会提升，但是，精度会降低，因此，空间分辨率和精度成反比关系（随着空间分辨率提高，精度将降低）。为了使空间分辨率与精度均满足高精度水下重力匹配导航，对重力场的插值方法的研究成为此领域的研究热点。1 海洋重力异常图插值方法
目前，常见的海洋重力场异常图插值方法可具体分为两类，第一类为基于函数插值方法，第二类为基于统计学插值方法。函数插值方法有径向基函数插值法、曲线曲面插值法、样条函数插值法。统计学方法有克里金插值法、距离加权反比插值法、改进的Shepard 插值法。距离加权反比插值是最简单的插值方法。该方法根据未知点到已知点距离加权平均值计算未知点的值。距离加权反比插值法的具体计算公式如下：
101
(/)
(1/)
N
i
网络游戏防沉迷系统
i i N i
i Z
d Z d ===
∑∑重力辅助导航前沿与进展
王彤
（中国空间技术研究院，北京 100094）
摘要：水下导航一直是导航领域重要的研究方向。随着水下导航技术的发展，潜艇对导航精度的要求不断提升，对海洋重力场的精度也不断提升。本文主要研究了现在常用的海洋重力异常图插值方法，如径向基函数插值法、克里金插值法、样条函数插值法等的原理，提出了未来重力场插值方法的研究趋势。
关键词：水下导航；重力匹配导航；插值方法
中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）03（上）-0251-02
式中，0Z 表示预测点的重力值，i Z 表示第i 个已知点的重力值，i d 表示第i 个已知点到预测点的距离。由于插值精度较差，实际重力异常值插值过程中使用并不多。1.1 径向基函数插值法
径向基函数插值法（Radial Basis Function, RBF）是根据已知点和基函数构建插值函数的过程。径向基函数法插值过程主要是根据已知点为位置中心求解得出插值函数的系数，从而获得预测点的值。Alessandra 和Emma 构造了基于径向基函数法PU 内插分区方法并模拟验证该算法在重构加密海洋重力基准图方面的有效性。1.2 样条函数函数插值法
转子气体流量计
样条插值方法是由工程制图中的样条绘图工具发展而来的。具体原理是将连续函数拼接成光滑的曲面或者曲线。其中著名的样条插值方法有格林样条函数插值法，格林样条函数插值基于最小曲率原则，以已知点为位置中心将格林函数进行线性叠加，形成插值曲面。Mardla 等提出将重力值降低为重力异常值然后通过曲率连续样条函数、光滑粒子法、最小二乘配置法、克里金方法四种方法对重力异常值进行插值后能够获得高质量的海洋重力异常图。样条函数法插值后获得的格网重力场较为精确，克里金插值方法在使用适合当前区域的参数时，生成的格网重力场精度也很高。克里金法可以根据某些准则调整系数，从而能更好地自动拟合具体区域重力场的特征。1.3 克里金插值法
克里金插值法（Kriging）是一种地质学统计方法，是最优内插法，包括简单克里金(Simple Kriging)、普通克里金(Ordinary Kriging)、协同克里金(Cokriging)和非线性克里金(Nonlinear Kriging)，其中最常用的是普通克里金插值方法。根据数据的空间相关性来加权求得未知点处的值。克里金插值法基于如下数学模型。半方差函数描述了各个点的空间关系，公式表示为：
的设计和分析理论，最后综合多方面原因，提出几点柔性机
构目前面临的挑战及发展前景，希望更多的研究人员共同来分析解决这些问题，使柔性机构发展更好更完善，让我们的生活更加丰富便捷。
参考文献：
[1]于靖军，郝广波，陈贵敏等.柔性机构及其应用研究进展[J].机械工程学报,2015,51(13):53-68.
[2]PAROS J M WEISBORD L. How to design flexure hinges[J].
扫地机滚刷Machine Design,1965,37(27):151-156.
[3]HOWELL L L. Compliant mechanisms[M]. New York:John Wiley & Sons,2001.
[4]于靖军，裴旭，毕树生等.柔性铰链机构设计方法的研究进展[J].机械工程学报,2010,46(13):2-13.
[5]Howell Larry L,Spencer P.,Olsen Brian M.等.柔顺机构设计理论与实例[M].北京：高等教育出版社,2015.
[6]于靖军.全柔性机器人机构分析及设计方法研究[D].北京：北京航空航天大学
,2002.
252
研究与探索Research and Exploration ·理论研究与实践
中国设备工程 2021.03 (上)
机电一体化技术的应用，为人们的生产生活带来了诸多便利。能够为工业生产提供有效需求，机电一体化在食品生产中发挥着极其重要的作用，在很大程度上，使生产方式发生改变，生产出来的食品质量更好，生产数量不断提升，节约生产的成本。机电一体化技术代替了人工生产，避免在生产过程中，出现的一些人为差错，强化了食品生产的精准度，不断提升食品加工企业的经济效益。1 机电一体化概括 机电一体化技术就是在系统论、信息论和控制论的基础上，建立起来的综合性质技术。将一些先进的机械设备和电子信息等具有前瞻性的科学技术，综合运用到实际生产过程中，产生的一种全新的信息化技术。机电一体化技术是现代工业生产中，普遍使用的先进机械技术，随着科学技术水平
食品加工中机电一体化的探讨
陈灿志
（四洲休闲食品（汕头）有限公司，广东 汕头 515000）
摘要：随着我国科技水平的不断进步，食品加工行业取得了更加创新、完善的发展。在现代化的食品加工过程中，机电一体化技术得以广泛应用，这使食品加工的生产效率得到了极大的提升，同时，也使食品加工相关企业的经济效益得到了显著提高。本文就机电一体化技术在食品加工中的应用特征展开有效分析，深度探索挖掘出机电一体化技术在食品加工中应用的实践措施，给相关技术管理人员提供了理论支撑。
关键词：食品加工；机电一体化；自动控制；措施
中图分类号：TS205 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2021）03（上）-0252-02
的不断进步，机电一体化技术在食品生产中的运用也越来越广泛。机电一体化在食品加工生产中，一般与自动控制技术一起，结合进行使用，两者之间的联系非常密切。在现代食品加工过程中，所使用的自动生产设备，基本上都属于机电一体化设备。随着机电一化技术在食品生产中的普遍应用，食品加工技术的进步与发展，在一定程度上依赖于机电一体化技术和自动控制技术。机电一体化技术的广
泛应用，可以高效提升食品生产的总产值，使食品生产环境得到有效改善，不断促进食品生产质量的提升。因此，相关技术管理人员要重视机电一体化技术在食品加工中的应用，不断创新和完善。
自动控制技术就是指在没有人对及其进行操控的时候，通过相关的电子设备的和一些机械装置，设备自身也会形成一个非常完整的工作系统，能够自行完成运转，然后，完成21
1()
(()())2n
i i i h Z x Z x h n γ==−+∑求解克里金方程组：11121110212222201201111
11
01n n m m mn n n γγγλγγ
γγλγγγγλγµ
=
估计值可以看作估计域n 个已知值的线性组合
01
n
个人飞行器i i i Z Z λ==∑
2 插值法新进展
大田西瓜种植技术目前，许多学者尝试用人工智能领域的方法对重力场插值方法进行完善。Sarzeaud 等提出了一种基于改进的Kohonen 人工神经网络的插值方法，用于将海洋重力数据插值为格网化的重力数据，最终验证改进的Kohonen 人工神经网络的插值方法与克里金精度相当，并且计算时间比克里金短得多，尤其适用于当网格的大小和可用数据的数量都很大时。神经网络内插可能是将局部模型合并为全局模型的一种好方法。它不能产生异常结果，并且可以确保数据与全局模型之间的连续性。
Xu 等提出压缩感知理论提供了一种信号重构方法，可以从更少的样本中恢复稀疏信号。在压缩感知理论的框架下，提出了一种基于非等宽傅里叶变换的重力数据重构方法，该方法是一种基于迭代冷却阈值法的稀疏性分析和重构算法。通过对不同采样率的二维重构试验以及与最小曲率法和克里金法的比较，表明基于非等宽傅里叶变换的二维重构方法在采样数据较少的情况下，仍能取得良好的重构效果。
3 结语
本文对目前常见的重力场插值方法拟合过程进行研究，通过分析得出结论，当使用的参数合适时，径向基函数插值方法、克里金插值方法、样条函数插值方法以及Kohonen 人工神经网络等，都能获得较高精度的高分辨率重力场，这些插值方法在一定程度上会受到地形的复杂程度的影响。将神经网络支持向量机等方法和传统插值方法结合在一起，可能会提高整体的插值效率，例如，用主动学习训练克里金模型，能够提高计算效率并且保持精度。
参考文献：
[1] 王博, 周明龙. 水下重力辅助导航适配区选取的研究进展[J]. 导
航定位学报, 2020, v.8;No.31(03):36-43.
冷凝水回收装置[2] 杨元喜, 刘念. 重力异常的一种逼近方法[J]. 测绘学报, 2001, 30(3):192-196.
[3] 李剑, 王顺宏, 戴陈超等. 基于EIGEN-6C4的区域重力异常插值方法[J]. 北京测绘, 2019, 033(004):410-414.
[4] Mardla S , Agren J , Strykowski G , et al. From Discrete Gravity Survey
Data to a High-resolution Gravity Field Representation in the Nordic-Baltic Region[J]. Marine Geodesy, 2017, 40(6):416-453.
[5] 吴太旗, 黄谟涛, 陆秀平等. 重力场匹配导航的重力图生成技术[J]. 中国惯性技术学报, 2007(04):438-441.
[6] Sarzeaud O , Lequentrec-Lalancette M F , Rouxel D . Optimal Interpolation of Gravity Maps UsingaModified Neural Network[J]. Mathematical Geosciences, 2009, 41(4):379-395.
[7] Xu Y , Nan F , Cao W , et al. Gravity anomaly reconstruction based on
nonequispaced Fourier transform[J]. Geophysics, 2019, 84(4):1-52.
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议