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Lucene与搜索引擎技术(index包详解)

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Index包分析

原创:windshow TjuAILab

Lucene索引中有几个最基础的概念,索引(index),文档(document),域(field),和项(或者译为语词term)

其中Index为Document的序列

     Document为Field的序列

     Field为Term的序列

     Term就是一个子串.

存在于不同的Field中的同一个子串被认为是不同的Term.因此Term实际上是用一对子串表示的,第一个子串为Field的name,第二个为Field中的子串.既然Term这么重要,我们先来认识一下Term.

认识Term

最好的方法就是看其源码表示.

public final class Term implements Comparable, java.io.Serializable {

  String field;

  String text;

  public Term(String fld, String txt) {this(fld, txt, true);}

  public final String field() { return field; }

  public final String text() { return text; }

//overwrite equals()

  public final boolean equals(Object o) { }

//overwrite hashCode()

  public final int hashCode() {return field.hashCode() + text.hashCode();

  }









  public int compareTo(Object other) {return compareTo((Term)other);}

  public final int compareTo(Term other)

  final void set(String fld, String txt)  public final String toString() { return field + ":" + text; }

  private void readObject(java.io.ObjectInputStream in)

  }

从代码中我们可以大体看出Tern其实是一个二元组<FieldName,text>

倒排索引
为了使得基于项的搜索更有效率,索引中项是静态存储的。Lucene的索引属于索引方式中的倒排索引,因为对于一个项这种索引可以列出包含它的文档。这刚好是文档与项自然联系的倒置。

Field的类型
Lucene中,Field的文本可能以逐字的非倒排的方式存储在索引中。而倒排过的Field称为被索引过了。Field也可能同时被存储和被索引。Field的文本可能被分解许多Term而被索引,或者就被用作一个Term而被索引。大多数的Field是被分解过的,但是有些时候某些标识符域被当做一个Term索引是很有用的。

Index包中的每个类解析

CompoundFileReader

       提供读取.cfs文件的方法.

CompoundFileWriter

       用来构建.cfs文件,从Lucene1.4开始,会将下面要提到的各类文件,譬如.tii,.tis等合并成一个.cfs文件!

       其结构如下

Compound (.cfs) --> FileCount, <DataOffset, FileName>FileCount, FileDataFileCount

FileCount --> VInt

DataOffset --> Long

FileName --> String

FileData --> raw file data

DocumentWriter

     构建.frq,.prx,.f文件  

1.FreqFile (.frq) --> <TermFreqs, SkipData>TermCount

TermFreqs --> <TermFreq>DocFreq

TermFreq --> DocDelta, Freq?

SkipData --> <SkipDatum>DocFreq/SkipInterval

SkipDatum --> DocSkip,FreqSkip,ProxSkip

DocDelta,Freq,DocSkip,FreqSkip,ProxSkip --> VInt









2.The .prx file contains the lists of positions that each term occurs at within documents.

ProxFile (.prx) --> <TermPositions>TermCount

TermPositions --> <Positions>DocFreq

Positions --> <PositionDelta>Freq

PositionDelta --> VInt









3.There's a norm file for each indexed field with a byte for each document. The .f[0-9]* file contains, for each document, a byte that encodes a value that is multiplied into the score for hits on that field:

Norms (.f[0-9]*) --> <Byte>SegSize

Each byte encodes a floating point value. Bits 0-2 contain the 3-bit mantissa, and bits 3-8 contain the 5-bit exponent.

These are converted to an IEEE single float value as follows:

1.    If the byte is zero, use a zero float.

2.    Otherwise, set the sign bit of the float to zero;

3.    add 48 to the exponent and use this as the float's exponent;

4.    map the mantissa to the high-order 3 bits of the float's mantissa; and

5.    set the low-order 21 bits of the float's mantissa to zero.









FieldInfo

      里边有Field的部分信息,是一个四元组<name,isIndexed,num, storeTermVector>

FieldInfos

     此类用来描述Document的fields是否被索引.每个Segment有一个单独的FieldInfo 文件.对于多线程,此类的对象为线程安全的.但是某一时刻,只允许一个线程添加document.别的reader和writer不允许进入.此类维护两个容器ArrayList和HashMap,这两个容器都不是synchronized,何言线程安全,不解??

观察write函数可知 .fnm文件的构成为

     FieldInfos (.fnm) --> FieldsCount, <FieldName, FieldBits>FieldsCount

                        FieldsCount --> VInt

                        FieldName --> String

                        FieldBits --> Byte

FieldReader

    用来读取.fdx文件和.fdt文件

FieldWriter

     此类创建两个文件.fdx和.fdt文件

     FieldIndex(.fdx)对于每一个Document,里面都含有一个指向Field的指针(其实是整数)

<FieldValuesPosition>SegSize

FieldValuesPosition --> Uint64

             则第n个document的Field pointer为n*8

    FieldData(.fdt)里面包含了每一个文档包含的存储的field信息.内容如下:

<DocFieldData>SegSize

DocFieldData --> FieldCount, <FieldNum, Bits, Value>FieldCount

FieldCount --> VInt

FieldNum --> VInt

Lucene <= 1.4:

Bits --> Byte

Value --> String

Only the low-order bit of Bits is used. It is one for tokenized fields, and zero for non-tokenized fields.

FilterIndexReader

     扩展自IndexReader,提供了具体的方法.

IndexReader

     为abstract class!用来读取建完索引的Directory,并可以返回各种信息,譬如Term,TermPosition等等.

IndexWriter

    IndexWriter用来创建和维护索引。

    IndexWriter构造函数中的第三个参数决定一个新的索引是否被创建,或者一个存在的索引是否开放给欲新加入的新的document

    通过addDocument()0函数加入新的documents,当添加完document之后,调用close()函数

    如果一个Index没有document需要加入并且需要优化查询性能。则在索引close()之前,调用optimize()函数进行优化。

    Deleteable文件结构:

    A file named "deletable" contains the names of files that are no longer used by the index, but which could not be deleted. This is only used on Win32, where a file may not be deleted while it is still open. On other platforms the file contains only null bytes.

Deletable --> DeletableCount, <DelableName>DeletableCount

DeletableCount --> UInt32

DeletableName --> String

MultipleTermPositions

专门用于search包中的PhrasePrefixQuery

MultiReader

扩展自IndexReader,用来读取多个索引!添加他们的内容

SegmentInfo

     一些关于Segment的信息,是一个三元组<segmentname,docCount,dir>

SegmentInfos

     扩展自Vector,就是一个向量组,其中任意成员为SegmentInfo!用来构建segments文件,每个Index有且只有一个这样的文件,此类提供了read和write的方法.

     其内容如下:

     Segments --> Format, Version, NameCounter, SegCount, <SegName, SegSize>SegCount

Format, NameCounter, SegCount, SegSize --> UInt32

Version --> UInt64

SegName --> String

Format is -1 in Lucene 1.4.

Version counts how often the index has been changed by adding or deleting documents.

NameCounter is used to generate names for new segment files.

SegName is the name of the segment, and is used as the file name prefix for all of the files that compose the segment's index.

SegSize is the number of documents contained in the segment index.









SegmentMergeInfo

    用来记录segment合并信息.

SegmentMergeQueue

    扩展自PriorityQueue(按升序排列)

SegmentMerger

此类合并多个Segment为一个Segment,被IndexWriter.addIndexes()创建此类对象

如果compoundFile为True即可以合并了,创建.cfs文件,并且把其余的几乎所有文件全部合并到.cfs文件中!

SegmentReader

扩展自IndexReader,提供了很多读取Index的方法

SegmentTermDocs

扩展自TermDocs

SegmentTermEnum

   扩展自TermEnum

SegmentTermPositions

   扩展自TermPositions

SegmentTermVector

  扩展自TermFreqVector

Term

     Term是一个<fieldName,text>对.而Field由于分多种,但是至少都含有<fieldName,fieldValue>这样二者就可以建立关联了.Term是一个搜索单元.Term的text都是诸如dates,email address,urls等等.

TermDocs

     TermDocs是一个Interface. TermDocs提供一个接口,用来列举<document,frequency>,以共Term使用

     在<document,frequency>对中,document部分给每一个含有term的document命名.document根据其document number进行标引.frequency部分列举在每一个document中term的数量.<document,frequency>对根据document number排序.

TermEnum

     此类为抽象类,用来enumerate term.Term enumerations 由Term.compareTo()进行排序此enumeration中的每一个term都要大于所有在此enumeration之前的term.

TermFreqVector

     此Interface用来访问一个document的Field的Term Vector

TermInfo

     此类主要用来存储Term信息.其可以说为一个五元组<Term,docFreq,freqPointer,proxPointer,skipOffset>

TermInfoReader

     未细读,待读完SegmentTermEnum

TermInfoWriter

     此类用来构建(.tis)和(.tii)文件.这些构成了term dictionary

1.     The term infos, or tis file.

TermInfoFile (.tis)--> TIVersion, TermCount, IndexInterval, SkipInterval, TermInfos

TIVersion --> UInt32

TermCount --> UInt64

IndexInterval --> UInt32

SkipInterval --> UInt32

TermInfos --> <TermInfo>TermCount

TermInfo --> <Term, DocFreq, FreqDelta, ProxDelta, SkipDelta>

Term --> <PrefixLength, Suffix, FieldNum>

Suffix --> String

PrefixLength, DocFreq, FreqDelta, ProxDelta, SkipDelta
--> VInt

This file is sorted by Term. Terms are ordered first lexicographically by the term's field name, and within that lexicographically by the term's text.

TIVersion names the version of the format of this file and is -2 in Lucene 1.4.

Term text prefixes are shared. The PrefixLength is the number of initial characters from the previous term which must be pre-pended to a term's suffix in order to form the term's text. Thus, if the previous term's text was "bone" and the term is "boy", the PrefixLength is two and the suffix is "y".

FieldNumber determines the term's field, whose name is stored in the .fdt file.

DocFreq is the count of documents which contain the term.

FreqDelta determines the position of this term's TermFreqs within the .frq file. In particular, it is the difference between the position of this term's data in that file and the position of the previous term's data (or zero, for the first term in the file).

ProxDelta determines the position of this term's TermPositions within the .prx file. In particular, it is the difference between the position of this term's data in that file and the position of the previous term's data (or zero, for the first term in the file.

SkipDelta determines the position of this term's SkipData within the .frq file. In particular, it is the number of bytes after TermFreqs that the SkipData starts. In other words, it is the length of the TermFreq data.

2.     The term info index, or .tii file.

This contains every IndexIntervalth entry from the .tis file, along with its location in the "tis" file. This is designed to be read entirely into memory and used to provide random access to the "tis" file.

The structure of this file is very similar to the .tis file, with the addition of one item per record, the IndexDelta.

TermInfoIndex (.tii)--> TIVersion, IndexTermCount, IndexInterval, SkipInterval, TermIndices

TIVersion --> UInt32

IndexTermCount --> UInt64

IndexInterval --> UInt32

SkipInterval --> UInt32

TermIndices --> <TermInfo, IndexDelta>IndexTermCount

IndexDelta --> VLong

IndexDelta determines the position of this term's TermInfo within the .tis file. In particular, it is the difference between the position of this term's entry in that file and the position of the previous term's entry.

TODO: document skipInterval information

             其中IndexDelta是.tii文件,比之.tis文件多的东西.

TermPosition

      此类扩展自TermDocs,是一个Interface,用来enumerate<document,frequency,<position>*>三元组,

以供term使用.在此三元组中document和frequency于TernDocs中的相同.postions部分列出了在一个document中,一个term每次出现的顺序位置此三元组为倒排文档的事件表表示.

TermPositionVector

      扩展自TermFreqVector.比之TermFreqVector扩展了功能,可以提供term所在的位置

TermVectorReader

      用来读取.tvd,.tvf.tvx三个文件.

TermVectorWriter

      用于构建.tvd, .tvf,.tvx文件,这三个文件构成TermVector

1.    The Document Index or .tvx file.

This contains, for each document, a pointer to the document data in the Document (.tvd) file.

DocumentIndex (.tvx) --> TVXVersion<DocumentPosition>NumDocs

TVXVersion --> Int

DocumentPosition --> UInt64

This is used to find the position of the Document in the .tvd file.

2.    The Document or .tvd file.

This contains, for each document, the number of fields, a list of the fields with term vector info and finally a list of pointers to the field information in the .tvf (Term Vector Fields) file.

Document (.tvd) --> TVDVersion<NumFields, FieldNums, FieldPositions,>NumDocs

TVDVersion --> Int

NumFields --> VInt

FieldNums --> <FieldNumDelta>NumFields

FieldNumDelta --> VInt

FieldPositions --> <FieldPosition>NumFields

FieldPosition --> VLong

The .tvd file is used to map out the fields that have term vectors stored and where the field information is in the .tvf file.

3.    The Field or .tvf file.

This file contains, for each field that has a term vector stored, a list of the terms and their frequencies.

Field (.tvf) --> TVFVersion<NumTerms, NumDistinct, TermFreqs>NumFields

TVFVersion --> Int

NumTerms --> VInt

NumDistinct --> VInt -- Future Use

TermFreqs --> <TermText, TermFreq>NumTerms

TermText --> <PrefixLength, Suffix>

PrefixLength --> VInt

Suffix --> String

TermFreq --> VInt

Term text prefixes are shared. The PrefixLength is the number of initial characters from the previous term which must be pre-pended to a term's suffix in order to form the term's text. Thus, if the previous term's text was "bone" and the term is "boy", the PrefixLength is two and the suffix is "y".

好的,整个Index包所有类都讲解了,下边咱们开始来编码重新审视一下!

下边来编制一个程序来结束本章的讨论。

package org.apache.lucene.index;

import org.apache.lucene.analysis.*;

import org.apache.lucene.analysis.standard.*;

import org.apache.lucene.store.*;

import org.apache.lucene.document.*;

import org.apache.lucene.demo.*;

import org.apache.lucene.search.*;

import java.io.*;

/**在使用此程序时,会尽量用到Lucene Index中的每一个类,尽量将其展示个大家

*使用的Index包中类有

*DocumentWriter(提供给用用户使用的为IndexWriter)

*FieldInfo(和FieldInfos)

* SegmentDocs(扩展自TermDocs)

*SegmentReader(扩展自IndexReader,提供给用户使用的是IndexReader)

*SegmentMerger

*segmentTermEnum(扩展自TermEnum)

*segmentTermPositions(扩展自TermPositions)

*segmentTermVector(扩展自TermFreqVector)

*/









public class TestIndexPackage

{

  //用于将Document加入索引

  public static void indexDocument(String segment,String fileName) throws Exception

  {

    //第二个参数用来控制,如果获得不了目录是否创建

    Directory directory = FSDirectory.getDirectory("testIndexPackage",false);

    Analyzer analyzer = new SimpleAnalyzer();

    //第三个参数为每一个Field最多拥有的Token个数

    DocumentWriter writer = new DocumentWriter(directory,analyzer,Similarity.getDefault(),1000);

    File file = new File(fileName);

    //由于使用FileDocument将file包装成了Docuement,会在document中创建三个field(path,modified,contents)

    Document doc = FileDocument.Document(file);

    writer.addDocument(segment,doc);

    directory.close();

  }

  //将多个segment进行合并

  public static void merge(String segment1,String segment2,String segmentMerged)throws Exception

  {

    Directory directory = FSDirectory.getDirectory("testIndexPackage",false);

    SegmentReader segmentReader1=new SegmentReader(new SegmentInfo(segment1,1,directory));

    SegmentReader segmentReader2=new SegmentReader(new SegmentInfo(segment2,1,directory));

    //第三个参数为是否创建.cfs文件

    SegmentMerger segmentMerger =new SegmentMerger(directory,segmentMerged,false);

    segmentMerger.add(segmentReader1);

    segmentMerger.add(segmentReader2);

    segmentMerger.merge();

    segmentMerger.closeReaders();

    directory.close();

  }

  //将segment即Index的子索引的所有内容展示给你看。

  public static void printSegment(String segment) throws Exception

  {

    Directory directory =FSDirectory.getDirectory("testIndexPackage",false);

    SegmentReader segmentReader = new SegmentReader(new SegmentInfo(segment,1,directory));

    //display documents

    for(int i=0;i<segmentReader.numDocs();i++)

      System.out.println(segmentReader.document(i));

    TermEnum termEnum = segmentReader.terms();//此处实际为SegmentTermEnum

    //display term and term positions,termDocs

    while(termEnum.next())

    {

      System.out.print(termEnum.term().toString2());

      System.out.println(" DocumentFrequency=" + termEnum.docFreq());

      TermPositions termPositions= segmentReader.termPositions(termEnum.term());

      int i=0;

      while(termPositions.next())

      {

        System.out.println((i++)+"->"+termPositions);

      }

      TermDocs termDocs=segmentReader.termDocs(termEnum.term());//实际为segmentDocs

      while (termDocs.next())

      {

        System.out.println((i++)+"->"+termDocs);

      }









    }

    //display field info

    FieldInfos fieldInfos= segmentReader.fieldInfos;

    FieldInfo pathFieldInfo = fieldInfos.fieldInfo("path");

    FieldInfo modifiedFieldInfo = fieldInfos.fieldInfo("modified");

    FieldInfo contentsFieldInfo =fieldInfos.fieldInfo("contents");

    System.out.println(pathFieldInfo);

    System.out.println(modifiedFieldInfo);

    System.out.println(contentsFieldInfo);

   //display TermFreqVector

   for(int i=0;i<segmentReader.numDocs();i++)

   {

     //对contents的token之后的term存于了TermFreqVector

     TermFreqVector termFreqVector=segmentReader.getTermFreqVector(i,"contents");

     System.out.println(termFreqVector);

   }

  }

  public static void main(String [] args)

  {

    try

    {

      Directory directory = FSDirectory.getDirectory("testIndexPackage",true);

      directory.close();

      indexDocument("segmentOne","e:\\lucene\\test.txt");

      //printSegment("segmentOne");

      indexDocument("segmentTwo","e:\\lucene\\test2.txt");

     // printSegment("segmentTwo");

      merge("segmentOne","segmentTwo","merge");

      printSegment("merge");

    }

    catch(Exception e)

    {

      System.out.println("caught a "+e.getCause()+"\n with message:"+e.getMessage());

      e.printStackTrace();

    }









  }

}

看看其结果如下:

Document<Text<path:e:\lucene\test.txt> Keyword<modified:0eg4e221c>>

Document<Text<path:e:\lucene\test2.txt> Keyword<modified:0eg4ee8b4>>

<Term:FieldName,text>=<contents,china> DocumentFrequency=1

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=2>

1-><docNumber,freq>=<0,1>

<Term:FieldName,text>=<contents,i> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=2 Pos=0,3>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=0>

2-><docNumber,freq>=<0,2>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<contents,love> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=2 Pos=1,4>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=1>

2-><docNumber,freq>=<0,2>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<contents,nankai> DocumentFrequency=1

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=2>

1-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<contents,tianjin> DocumentFrequency=1

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=5>

1-><docNumber,freq>=<0,1>

<Term:FieldName,text>=<modified,0eg4e221c> DocumentFrequency=1

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=0>

1-><docNumber,freq>=<0,1>

<Term:FieldName,text>=<modified,0eg4ee8b4> DocumentFrequency=1

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=0>

1-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<path,e> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=0>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=0>

2-><docNumber,freq>=<0,1>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<path,lucene> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=1>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=1>

2-><docNumber,freq>=<0,1>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<path,test> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=2>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=2>

2-><docNumber,freq>=<0,1>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<Term:FieldName,text>=<path,txt> DocumentFrequency=2

0-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=0, TermFrequency=1 Pos=3>

1-><doc,TermFrequency,Pos>:< doc=1, TermFrequency=1 Pos=3>

2-><docNumber,freq>=<0,1>

3-><docNumber,freq>=<1,1>

<fieldName,isIndexed,fieldNumber,storeTermVector>=path,true,3,false>

<fieldName,isIndexed,fieldNumber,storeTermVector>=modified,true,2,false>

<fieldName,isIndexed,fieldNumber,storeTermVector>=contents,true,1,true>

{contents: china/1, i/2, love/2, tianjin/1}

{contents: i/1, love/1, nankai/1}

认真审视其结果,你就会更加明白Lucene底层的索引结构如何。

参考资料:Lucene File Format
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    工业自动化中高速追剪飞锯系统的维伦通触摸屏与台达PLC程序解析

    内容概要:本文深入探讨了高速追剪飞锯系统的实现细节,特别是维伦通触摸屏和台达PLC之间的协同工作。触摸屏作为人机交互界面,允许操作员设置如切割长度、运行速度等参数,并通过与PLC寄存器的关联实现数据传输。台达PLC则负责执行复杂的电子凸轮追剪算法,确保切割过程的高精度和稳定性。文中还介绍了关键的PLC指令,如MC_GearIn和CAM_GEN,以及它们在速度同步和位置控制中的应用。此外,文章揭示了一些调试技巧和潜在问题,如数据类型对齐、补偿算法和参数调整方法。 适合人群:从事工业自动化领域的工程师和技术人员,尤其是那些对PLC编程和人机界面设计感兴趣的人。 使用场景及目标:适用于需要理解和优化高速追剪飞锯系统的场合,旨在提高生产效率和产品质量。通过学习本文,读者可以掌握如何设置和调试此类系统,从而减少故障率并提升性能。 其他说明:文章不仅提供了理论知识,还包括了许多实用的操作建议和经验分享,有助于读者更好地应对实际工作中遇到的技术挑战。

    高速永磁同步电机Maxwell仿真:50000-100000rpm转速区间的电磁与机械设计挑战

    内容概要:本文详细探讨了高速永磁同步电机(HSPMSM)在50000-100000rpm转速范围内的设计与仿真挑战。首先介绍了高速电机的应用背景及其面临的离心力和电磁损耗等问题。接着,通过具体实例展示了如何利用Maxwell软件进行电机的几何建模、材料设置、边界条件与激励设置,并进行了详细的模拟结果分析。文中特别强调了在极端转速条件下,如10万转时,电机内部的物理现象以及相应的优化措施,如采用碳纤维护套增强机械强度、调整损耗计算模型以提高精度等。 适合人群:从事电机设计与仿真的工程师和技术研究人员,尤其是对高速永磁同步电机感兴趣的从业者。 使用场景及目标:适用于希望深入了解高速永磁同步电机设计原理及仿真技巧的人群,旨在帮助他们掌握Maxwell软件的具体应用方法,解决实际工程中遇到的技术难题,如高转速下的电磁兼容性和机械可靠性问题。 其他说明:文章不仅提供了理论指导,还包括大量实用的操作步骤和代码示例,有助于读者快速上手并应用于实际工作中。此外,文中提到的一些特殊处理方式(如碳纤维护套的应用),为解决特定工况下的技术瓶颈提供了新思路。

    浪潮英信服务器 SA5212M5 用户手册

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    COMSOL仿真中放电电极击穿空气的电场分布与击穿电压计算

    内容概要:本文详细介绍了如何使用COMSOL进行放电电极击穿空气的仿真。首先构建了一个针尖电极和球头圆柱电极组成的模型,设置了静电和电流耦合的物理场,并进行了网格优化。通过参数化扫描和MATLAB脚本,计算不同间隙距离下的击穿电压,并利用Paschen曲线进行验证。同时探讨了电场强度在尖端的集中现象及其对击穿的影响,提出了改进网格质量和求解器设置的方法。最后,通过电场矢量图和电势分布图展示了仿真的结果。 适合人群:从事电磁场仿真、电气工程、等离子体物理等相关领域的研究人员和技术人员。 使用场景及目标:适用于需要精确计算电极间击穿电压和电场分布的研究项目,帮助设计高压设备和评估电极结构的安全性和可靠性。 其他说明:文中提供了详细的建模步骤和代码片段,便于读者复现实验结果。同时强调了网格质量、边界条件和求解器设置对仿真准确性的重要影响。

    家居项目后端资源采用ssm架构

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    互联网大厂面试题合集:并发编程面试题-重点.pdf

    整理一线大厂面试题合集

    牵牛花铅笔素材儿童教学课件模板.pptx

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    我的日记 2025/4/19

    2024年的记录。

    互联网大厂面试题合集:Linux操作系统面试题.pdf

    整理一线大厂面试题合集

    Apollo 7.0行为预测模块升级:轨迹交互与评估器设计详解及其应用

    内容概要:本文详细解析了Apollo 7.0行为预测模块的关键升级点,主要包括新增的Inter-TNT模式、VECTORNET_EVALUATOR以及JOINTLY_PREDICTION_PLANNING_EVALUATOR。这些组件通过引入轨迹交互模拟、动态归一化、联合预测规划等创新机制,显著提高了障碍物轨迹预测的准确性和场景适应性。特别是在处理复杂交通场景如高速公路变道、十字路口交汇时表现出色。此外,文中还介绍了增量式特征更新机制的应用,有效减少了CPU占用,提升了系统的实时性能。 适用人群:适用于对自动驾驶技术感兴趣的开发者、研究人员和技术爱好者,尤其是那些希望深入了解Apollo平台行为预测模块工作原理的人群。 使用场景及目标:①帮助读者理解Apollo 7.0行为预测模块的技术细节;②指导开发者如何利用这些新技术提升自动驾驶系统的预测精度;③为研究者提供有价值的参考资料,促进相关领域的进一步探索。 其他说明:文章不仅提供了详细的代码解读,还包括了实际应用场景中的效果对比,使读者能够全面掌握新旧版本之间的差异。同时,附带的思维导图有助于快速理清各个子模块之间的调用关系和数据流向。

    用OpenGL开发的机械臂运动仿真程序,并且实现机械手臂向四个方向的旋转.rar

    OpenGL是一种强大的图形库,用于创建2D和3D图形,广泛应用于游戏开发、科学可视化、工程设计等领域。在这个项目中,我们看到一个基于OpenGL的机械臂运动仿真程序,它能够实现机械臂在四个方向上的旋转。这样的模拟对于理解机械臂的工作原理、机器人控制算法以及进行虚拟环境中的机械臂运动测试具有重要意义。 我们需要了解OpenGL的基础知识。OpenGL是一个跨语言、跨平台的编程接口,用于渲染2D和3D矢量图形。它提供了大量的函数来处理图形的绘制,包括几何形状的定义、颜色设置、光照处理、纹理映射等。开发者通过OpenGL库调用这些函数,构建出复杂的图形场景。 在这个机械臂仿真程序中,C#被用来作为编程语言。C#通常与Windows平台上的.NET Framework配合使用,提供了一种面向对象的、类型安全的语言,支持现代编程特性如LINQ、异步编程等。结合OpenGL,C#可以构建高性能的图形应用。 机械臂的运动仿真涉及到几个关键的计算和控制概念: 1. **关节角度**:机械臂的每个部分(或关节)都有一个或多个自由度,表示为关节角度。这些角度决定了机械臂各部分的位置和方向。 2. **正向运动学**:根据关节角度计算机械臂末端执行器(如抓手)在空间中的位置和方向。这涉及将各个关节的角度转换为欧拉角或四元数,然后转化为笛卡尔坐标系的X、Y、Z位置和旋转。 3. **反向运动学**:给定末端执行器的目标位置和方向,计算出各关节所需的理想角度。这是一个逆向问题,通常需要解决非线性方程组。 4. **运动规划**:确定从当前状态到目标状态的路径,确保机械臂在运动过程中避免碰撞和其他约束。 5. **OpenGL的使用**:在OpenGL中,我们首先创建几何模型来表示机械臂的各个部分。然后,使用矩阵变换(如旋转、平移和缩放)来更新关节角度对模型的影响。这些变换组合起来,形成机械臂的动态运动。 6. **四向旋转**:机械臂可能有四个独立的旋转轴,允许它在X、Y、Z三个轴上旋转,以及额外的绕自身轴线的旋转。每个轴的旋转都由对应的关节角度控制。 7. **交互控制**:用户可能可以通过输入设备(如鼠标或键盘)调整关节角度,实时观察机械臂的运动。这需要将用户输入转换为关节角度,并应用到运动学模型中。 8. **图形渲染**:OpenGL提供了多种渲染技术,如深度测试、光照模型、纹理映射等,可以用于提高机械臂模拟的真实感。例如,可以添加材质和纹理来模拟金属表面,或者使用光照来增强立体感。 这个项目结合了OpenGL的图形渲染能力与C#的编程灵活性,构建了一个可以直观展示机械臂运动的仿真环境。通过理解并实现这些关键概念,开发者不仅能够学习到图形编程技巧,还能深入理解机器人学的基本原理。

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