激光雷达遥感在文化遗产保护中的应用

激光雷达(LiDAR)即激光探测与测距,提供了一种快速、精确、高效地获取三维空间数据的方法。激光雷达技术为文化遗产的保护和管理提供了新的途径和方法。首先介绍激光雷达技术的原理和特点,然后详细论述激光雷达技术在文化遗产保护和管理中的应用,最后对激光雷达在文化遗产保护中存在的问题进行了分析并提出解决方案,为文化遗产保护和研究者提供新的思路和方法。     

全波形地面激光雷达波形数据分解研究

随着激光雷达技术的快速发展,地面激光雷达系统也逐渐具备了全波形数据获取能力,因此开展波形分解研究对于推动全波形地面激光雷达的发展及应用极为迫切。本论文拟采用高斯拟合算法开展地面激光雷达全波形数据分解,该方法首先采用阈值迭代法对高斯模型特征参数进行预估并准确估算出各波形高斯分量,最后通过LM （Levenberg-Marquardt）优化算法对特征参数进行优化,实现全波形地面激光雷达数据分解。     

一种处理激光雷达数据的聚类分析方法

车载激光雷达所获取的程距数据有数据量大、数据流有序、噪声点多等特点,文中针对激光雷达数据的特点提出了一种带约束的自适应聚类分析方法.该方法通过人机交互输入参数以后,对激光雷达的扫描点进行自动聚类,通过迭代后得到相对光滑的线段,为道路障碍检测等后续工作提供了便利.最后还讨论了如何通过计算线段的位置关系,得到道路方向、障碍位置及大小等信息.通过对程距数据的实验表明,该方法能够达到预期的效果.     

手持式激光雷达观测玉兰物候期叶倾角变化

针对植物叶倾角研究中数据测量不够精确、数据获取费时费力的问题,文章探究了手持式激光雷达研究叶倾角的可行性。利用手持式激光雷达分别对不同月份玉兰树进行扫描,并提取叶倾角数据,探讨了玉兰树冠不同高度层叶倾角在不同生长期的变化规律以及相同叶倾角由于上倾下倾朝向不同造成的差异结果。为验证测量精度,设计了以带臂量角器和铅垂线组成的手工测量工具,并与激光雷达测量结果进行了比较,结果显示二者具有较好的一致性,平均叶倾角相差2.8°。本研究证实了手持式激光雷达观测叶倾角变化的可行性,为进一步研究不同植物叶倾角信息提供技术支撑和方法参考。     

基于机载激光雷达数据的DEM获取及应用

作为直接获取对象表面点三维坐标的现代对地观测技术,激光雷达技术能够快速获取高精度地面高程模型。基于Lidar系统所获取的点云数据,通过过滤处理将区域纯地形特征信息与地物信息相分离,最终生成高精度的DEM,并在此基础上对同步获取的数码影像进行了正射纠正,为进一步的信息提取、定量分析及实体建模奠定基础。     

无人机LiDAR 场地勘测及BIM 规划设计研究与实践

基于无人机激光雷达航测获取地面几何模型和影像信息具有快速、高效和高精度 的特点,而且其数字化成果具备向建筑信息模型(BIM)平台迁移的优势,使用无人机激光雷达 设备开展了测图全流程实验,并分析了航测数据精度,探索了利用成果数据进行BIM 规划设计 应用的可行性及意义。研究成果验证了无人机LiDAR 测绘数据作为BIM 前期工程项目数据的 可行性,提升了BIM 设计的效率,拓展了工程全生命周期数据链形式。     

三维激光雷达技术在输电线路优化设计中的应用

三维激光雷达技术是目前世界上最重要的航测遥感技术之一,其能够穿透植被覆盖层,并且集成了GPS、IMU等设备,具有测量精度高、处理流程简化、外业调绘量小等优点,能够快速获取地表及地表附着物的三维信息。罗平——百色II回500kV线路工程勘察设计阶段采用三维激光雷达技术进行科研及生产试验,本文主要对利用三维激光雷达技术进行输电线路优化设计的应用模式、应用特点及技经指标等进行深入分析,认为在三维激光雷达技术提供的基础地理信息数据基础上进行输电线路优化设计,能有效地提高设计能力和效率,带来巨大的经济效益和社会效益,具有加大推广应用的价值和潜力。     

一种基于路缘特征的点云道路边界提取方法

针对车载激光点云中道路边界提取不精确、复杂度高等问题,提出一种基于路缘特征的城市道路边界自动提取方法。首先对点云进行平面规则格网投影,根据测量车行驶轨迹点进行高程过滤,保留地面和路缘石等近地面点云;然后分析路缘石的空间邻域特征,构建路缘石特征描述算子,自动识别不同类型的路缘石边界;最后通过路缘石连续分布特性进行聚类去噪处理,获取精确的道路边界点云。以车载移动测量系统获取的某段道路点云数据为例进行实验,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于倾角的输电线路弧垂三维模型算法研究

架空输电线路的弧垂高度是线路安全运行的关键指标。为了实现有效的输电线路弧垂监测,基于悬链线方程、力学模型和几何学模型,建立导线在三维空间内的监测模型。使用Matlab工具实现计算模型,实时监测输电线路的弧垂变化,根据导线倾角计算出的弧垂高度判断导线的运行状态,由监控人员进行统一管理,指挥巡检人员进行线路检修和导线防舞处理。实验结果表明,建立的舞动模型能够快速准确地计算出弧垂高度和偏移量,精确地反映了弧垂的变化趋势,极大地提高了计算效率,可以保证输电线路的安全运行。     

精确提取线结构光条纹中心方法

线结构光三维坐标测量中,光条纹中心的精确快速提取直接影响测量精度与效率。提出了基于光条纹图像方向与重心法相结合的方法,首先用阈值法获取条纹中心初值,然后,通过光条纹图像的灰度梯度,计算条纹法线方向,最后,在法线方向用重心法提取光条纹重心。实验结果表明,该方法能快速精确地提取光条纹中心,精度达到亚像素级。     

一种实用的新型高压无线核相装置的设计

提出了一种无线方式对高压线路不同相之间的相位进行间接检测的新方法,该方法主要利用无线电理论．电磁波在天线电感线圈上可以感应出相应电动势的原理,并利用串联谐振电路和窗口比较器等电路实现对相位进行采集。发送装置将具有相位信息的信号调制后通过无线方法发送到接收装置,接收装置通过解调和比较电路测量出了两条被测线路之间的相位差,实现了对高压线路相位的检测。     

高压交流输电线路故障检修技术研究

对高压交流输电线路故障检修技术进行研究,可以提高电力质量,减少因线路故障产生的一系列人财有损情况的发生;当前方法将短期的输电线路检修当作单重不确定性的优化问题,对其进行建模以及求解;而在现场运行过程中,架空线路可靠性指标不能准确表达线路故障发生的可能性,其理论基础相对薄弱,仅考虑了单重不确定性的问题,无法对高压交流输电线路进行高精度地检修;为此,提出一种基于层次分析的高压交流输电线路故障检修方法;该方法先将高压交流输电线路故障划分为:单相接地故障、高压交流输电线路短路故障、高压交流输电线路导线断路故障;然后利用多个电流测量点,通过FFT程序对电流故障分量相位进行求解,根据比较相邻测点相位差判别故障区域,最后利用图论实现高压交流输电线路故障检修时间控制函数,以及线路故障检修经济控制目标函数的制定,与分类和定位结果结合完成高压交流输电线路故障的检修;实验结果证明,所提方法可以有效地对高压交流输电线路故障进行检修,具有一定的利用价值。     

新型移动机器人激光测距雷达的研究

研制了一种新型的基于激光结构光三维视觉技术的移动机器人模块化测距雷达样机,并提出了多平面靶标的转轴现场标定方案,为实现其对周围环境的扫描测量,首先标定线激光器与网络摄像头的相对位置,利用三角法测量激光交线到摄像头光心的距离。然后标定舵机转轴与摄像机的相对位置,并将旋转的激光交线坐标,统一到一个世界坐标系下,实现扫描测距。三维测量实验中,相对误差0.31%,系统测量误差小于4%。实验证明该样机测量精度高,成本低,具有广阔的应用前景。     

基于激光点云数据的输电线路安全检测分析研究

输电线路安全检测与分析是电力系统的智能化、数字化建设不可或缺的重要组成部分。当前输电线路超高压、大容量建设趋势,增加了输电线路检测与维护的难度。因此为提高人工巡检效率,突破复杂地形对巡线的局限性,提高空间定位精度,设计了一种基于激光点云数据的输电线路安全检测分析系统。系统功能主要包括电力走廊点云自动分类提取、安全检测分析,能够对电力线、杆塔等输电设备数据以及建筑物、河流等其他走廊地物数据进行自动分类提取;通过检测电力线与其他走廊地物之间的距离判别危险点类型,生成安全分析报告;为验证系统有效性,将系统分析数据与人工现场测量数据进行对比分析,结果表明,该系统能够精准地判别输电线路危险点,具有较高的实际应用价值。     

基于DSP的电动执行机构相序检测及缺相保护方法

电动执行机构的相序检测及缺相保护缺失,易造成阀门和执行机构损坏,给出一种基于DSP的智能电动执行机构相序检测和缺相保护的实现方法.通过分析三相相电压和三相线电压的相位和相序的动态关系,设计了三相电源的整流、隔离、整形处理的检测电路,给出了基于DSP的相序检测和缺相保护的程序控制流程.最后对该方法在研制的智能型电动执行机构中的使用性能进行了检测,结果表明该设计方案运行稳定,系统的相序和缺相状态判定时间小于100 ms.     

高压输电区域性重覆冰线路受损监测系统设计

通过对高压输电区域性重覆冰线路受损监测,提高高压输电稳定性,提出一种基于视觉特征重构的高压输电区域性重覆冰线路受损监测方法,并结合多层嵌入式构架进行系统设计。构建高压输电区域性重覆冰线路受损监测的视觉采集模型,采用激光扫描和红外分析方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损部位的图像重构,构建高压输电区域性边缘轮廓检测模型,结合模板特征匹配方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损部位检测,提取高压输电区域性重覆冰线路受损部位的异常特征信息,结合机器学习方法对提取的特征信息进行自动分类和人工智能识别,实现高压输电区域性重覆冰线路受损部位监测。采用程序加载和嵌入式的模块化设计方法,进行监测系统的集成开发设计。测试结果表明,采用该方法进行高压输电区域性重覆冰线路受损监测的智能性较高,人机交互性较好。     

分布式多媒体任务风车调度延迟问题的研究

作者于1999年提出一种分布式多媒体任务的风车调度算法DMSr,它在分布式系统各节点上通过逐步消除候选项,计算出各任务的调度周期,使多媒体无抖动地传输。在此基础上,作者继续研究了DMSr风车调度延迟最小化问题。文章定义了延迟时间和调度启动滞后时间概念,分析了调度启动滞动时间、调度周期和延迟时间之间的关系,证明了DMSr调度传输延迟时间是启动滞后时间的周期性函数,延迟时间被描述为一组具有固定斜率的锯齿线段,并提出了一种启动滞后时间的计算算法MinSum,它能使任务总延迟最小化。     

除冰机器人的多传感器融合障碍测距方法研究

障碍物测距是高压输电线路自主除冰机器人的关键技术之一。针对220 kV输电线路除冰机器人的结构特点,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的障碍物距离信息融合检测方法。首先根据障碍物分布情况设计了除冰机器人多传感器检测系统的结构,建立了障碍物信息融合系统模型。然后根据障碍物信息状态模型的非线性特点,对传感器获取的异步测量数据进行同步处理,再应用改进的扩展卡尔曼滤波对多传感器信息进行滤波和融合,并与单个传感器的结果相比较,实验结果研究表明：该方法能有效地融合不同传感器的信息,具有更高的测距精度和更快的收敛速度。     

一种双向同源相参微波光纤稳相传输系

在电子对抗系统、雷达系统、卫星导航和深空探测等多个领域中,微波信号经激光器调制后加载到光信号上经过光纤传输后其相位受外界环境的影响,无法实现稳相传输。首次提出了一种双向同源相参微波光纤稳相传输系统,可实现微波信号在光纤中稳相传输。该系统利用恒温晶振产生相位稳定的多路同参基准信号,一路信号用做光纤传输的相位变化识别信号,经激光器调制成光信号,然后由光分路器分出多路光参考信号与需稳相的信号进行同光纤传输;其它同参信号作为基准信号与经过光纤传输的相位识别信号进行鉴相,其中基准信号与参考信号相参,构建2种信号相参的机理,实现以相位变化为参量的鉴相系统,利用参考信号的相位变化完成对传输的宽带射频微波信号相位变化的识别。在鉴相实现过程中,采用双平衡混频器完成对参考信号相位变化实时鉴相,由单片机对参考信号相位的实时变化进行采样,实时控制可调电动延时线(VODL)进行光传输链路光程差的跟踪补偿,完成对需稳相信号和参考信号的相位主动补偿,实现宽带射频微波信号光纤稳相传输。     

大型施工机械带电作业安全报警系统

为了杜绝因吊车等大型施工机械触碰高压带电设备而引发人员伤亡和大面积停电事故,设计了大型施工机械带电作业安全报警系统。该系统包括基于最小安全距离保护的声光报警模块、基于电磁环境推断的安全保护声光报警模块、电场测量模块、距离测量模块、自平衡模块、供电电源模块、输入输出模块。考虑大型施工机械设备施工现场高压输电线路电压等级、高压输电线路导体分布方式、设备周围电磁环境、最小安全距离等因素,对500 kV单回三相输电线路下方电场强度分布情况进行了仿真计算,并选取某地VVV水平排列500 kV单回三相输电线路开展现场实验。仿真和实验结果表明,基于最小安全距离保护和电磁环境推断的双重保护大型施工带电作业安全报警系统可以有效保障带电作业人员人身安全,减少安全事故和经济损失。