无人船自主航行目标方位测量技术研究

为了解决无人船(U S V)自主航行时目标定位定姿问题,提出一种船载光电吊舱的目标方位测量方法.利用光电成像系统识别跟踪目标,激光测距机获取目标与USV间的距离,并将GPS/INS组合导航系统固联在光电吊舱同一水平面.通过上述传感器组件输出信息与坐标转换相结合,推导出目标从载体坐标系到WGS-84大地坐标系的定位方程;并根据目标位置解算出目标的速度、姿态信息.采用系统模拟航行实验,验证了该方法的有效性,并分析了各参数的均方根误差.实验结果表明,在1 km测距范围内,目标位置测量精度为5 m,姿态测量精度为0.3°,可满足实际应用需求.     

实时星场模拟器中的坐标变换

星模拟器是一种在地面上模拟星空,以便对飞行器的姿态识别系统－星敏感器进行功能测试的实验装置,星模拟器必须根据卫星在轨的位置,实时生成对应部分的天空星图,这就有一个坐标变换的问题,证明了对恒星方位来说,从地心天文坐标系列姿态坐标系的转换无需顾及坐标平移所带来的误差,即姿态坐标可移至地心,只需考虑旋转变换,最后推导出实用的坐标变换公式,并据此完成了星场的实时星图编制。     

基于Meanshift与摄像机标定的无人机定位方法

针对在全球定位系统信号失效的情况下,提出一种利用机载相机拍摄的移动物体轨迹及其与无人机的相对位置解算无人机的绝对位置的方法.将Meanshift目标跟踪算法与摄像机标定技术相融合进行位置解算,即根据获得的摄像机内外参数、移动物体的图像像素坐标和无人机与移动物体的相对位置确定无人机的世界坐标.经多组实验数据验证,位置解算值绝对误差均不超过真实值的1%,分析结果证明了本方法在无人机自主定位领域的可行性.     

机载双基地雷达目标距离测定

研究了发射机固定、接收机置于空中运动平台上的双基地雷达对目标距离的测定。收发讯机的地理位置假定由自身位置传感器（如ＧＰＳ接收机）给出。目标的方向由接收天线的指向特性提供。在此基础上解算目标与接收机的真实斜距。基于国际大地测量学会规定的大地椭球参数，导出了目标真实斜距与双基地时延差的关系式，并用单片机实现了此距离的实时计算     

坐标转换在移动用户行为识别中的应用

为了降低手机放置位置对移动用户行为识别的影响,提出了一种坐标转换的方法,将手机加速度传感器所获取的加速度信号通过方向传感器从手机坐标系转换到方位坐标系,使用蚁群算法对转换前后各坐标系的加速度信号进行特征优选,利用神经网络分类器对移动用户行为进行识别.实验结果证明,该坐标转化方法减少了重力加速度和手机放置位置对加速度信号的影响,有效提高了移动用户行为识别的准确率.     

水平阵聚焦波束形成声图定位算法研究

为解决一些特定情况下需要的近场高精度定位问题提出了聚焦波束形成声图定位法.该方法根据测量区内不同位置对各阵元接收信号进行球面波补偿,获得目标声源的分布.根据声图来给出目标方位,距离进行定位.为了减少计算量,先测量目标方位,然后只对该方位附近小角度进行扫描.利用分频段综合的方法抑制由阵型引起的声干涉.经研究表明,该算法能够给出水下目标声源的二维声图并对近场目标进行高精度定位.     

一种气压测高辅助下的地面移动网定位方法

针对现存的地面移动基站几何分布欠佳、NLOS误差过大,定位误差较大,难以满足现代高精度导航定位需求的现状,提出了一种在局域站心坐标系下,通过地面移动通信基站传输气压基点修正信息,利用气压测高技术辅助地面移动网进行定位的新方法。应用此方法,可以精确确定用户垂直方向坐标,并将三维定位问题进行降维解算处理,避免地面移动网几何精度因子DOP较大的限制,从而获得更为理想的定位精度。     

引入倾斜等效观测值的盾构姿态解算方法

提出了一种新的盾构姿态解算方法,该方法能够对盾构姿态测量中全站仪获取的控制点三维坐标,以及倾斜传感器获取的水平倾角数据进行联合解算.采用适用于大角度空间坐标转换的十三参数模型,在原有坐标观测值误差方程基础上,引入水平倾角对应的等效观测值,建立联合误差方程,在合理定权的基础上建立平差模型,该方法适用于棱镜-倾斜仪联合盾构自动导向系统.在宁波地铁2号线工程中,由Trimble5600全站仪在始发井对盾构机上焊接的3个棱镜进行标定测量,获取一组标定坐标.在盾构掘进过程中进行自动化跟踪观测,获取至少2个棱镜点实测坐标,结合双轴电子倾斜仪实时返回的角度数据解算包含滚动角、俯仰角、偏转角在内的坐标转换参数,在此基础上计算盾构首尾中心点坐标.以上实例验证了该方法的可靠性和实用性.     

基于坐标系变换的三维声源定位算法

采用基于声达时间差（TDOA）的声源定位技术,给出了一种基于坐标系变换的三维声源定位算法,该算法弥补了以往算法繁琐、计算量大、定位不准确的缺点.将一个人为设定的坐标系转化为特定的坐标系,使得在原坐标系下处于任意位置的4个麦克风的坐标转化在新坐标系下具有一定自由度的特定3点的坐标和另一任意点的坐标,并在此新坐标系下快速计算出目标声源的坐标,从而确定声源的实际位置.将实际测量的声源位置与算法的计算结果进行比较,结果表明了该算法的有效性和实用性.     

掌纹图像预处理算法的研究

重点研究实现掌纹方位无关性匹配的掌纹图像预处理算法．由掌纹采集设备获取掌纹图像作为输入数据．首先，对掌纹图像应用中值滤波器去除系统噪声，并应用阈值分割法分割背景区和目标区．然后，利用内部边界跟踪算法找到手掌边界，计算边界像素与手掌的底端中部Pm之间的欧氏距离．根据欧式距离曲线图中的两个局部最小值，自动确定两个指根部位置．最后，基于第1和第3个指根部建立参照坐标系，自动定位掌纹感兴趣（ROI）区域，对两个公用的掌纹图像库进行实验，实验结果验证了该方法的有效性.     

2000国家大地坐标系下三角网平差技术研究

原国家大地控制网成果是参心坐标系(1980西安坐标系)成果,而2000国家大地坐标系是地心坐标系,参心坐标系下成果需通过各种改正与网平差,才能得到2000国家大地坐标系成果。叙述了2000国家大地坐标系下三角网平差的技术方法、空间网数据处理和地面网数据归算,介绍了平差模型和精度估计的方法,利用实例进行了平差计算,对结果进行了对比分析,并利用实测数据对平差结果进行了验证,取得了良好的效果,为2000国家大地坐标系统的推广应用提供了良好基础。     

基于GPS测量像控点的精度分析

在全国第二次土地调查中,笔者采用GPS卫星定位系统测量底图像控点.将GPS测量所获得的地心坐标转换成地参坐标,以此获得进行GPS网约束平差时,对已知点的地参坐标的精度进行检验的方法,以此作为依据来判断已知点可靠性.     

基于GPS技术的压路机碾压轨迹研究

为了绘制压路机在压实过程中的碾压轨迹,实现压路机碾压轨迹的实时监控,通过对GPS接收机实时数据的解析,获得了压路机在WGS-84世界大地坐标系下的大地坐标.利用高斯投影正算法将大地坐标转换成了北京54平面坐标系下的平面坐标,进而采用平面四参数转换法得到了压路机所需的施工坐标并建立了压路机的施工平面坐标系,实现了压路机在压实过程中的实时定位,最后通过理论分析和试验来验证压路机碾压轨迹纵向和横向的定位方法.研究结果表明:采用的平面定位算法绘制出的压路机碾压轨迹图快捷、可靠、实用,可实现对压路机压实过程碾压轨迹的实时监控.     

不对称道路曲线的平面计算

提供了计算道路不对称曲线中线大地坐标、边标桩大地坐标完整的数学模型．该教学模型,适用于道路对称曲线和不设缓和曲线的圆曲线,对此,文中进行了详细的叙述．笔者推导出了不对称曲线偏角分配的实用公式,解决了不对称曲线计算中的关键问题．提出了利用道路中线的法线求解路线任意点坐标的计算模式,在计算出中线坐标的基础上,给出了计算中线任一点法线方位角的计算公式,使边桩坐标的计算只与中线坐标有关,而与其他计算无关．     

利用GPS建立地方独立坐标系

讨论利用ＧＰＳ建立地方独立坐标的基本原理和处理方法，定义了两种情况下的参考高斯坐标系，以此为纽带，建立地方独立坐标系与ＧＰＳ观测及国家坐标系之间的关系，实现独立坐标系与各坐标系之间的统一．     

一种基于数字图像的空间测距算法及仪器研发

根据相机小孔成像原理,建立基于数字图像的空间测距数学模型,利用双目相机采集被测物在空间坐标系的平面图像信息(像素坐标),标定相机内外部参数,确定像素坐标系、图像坐标系、相机坐标系和世界坐标系之间的关系,通过平面图像上的像素坐标计算被测物两点之间的空间距离。按照便携式、低功耗、兼容性的原则,研制基于数字图像的空间测距仪器,设计仪器的图像采集、数据传输、数据交换、数据处理模块。实验证明基于数字图像的空间测距仪器的测量误差小于1%,在机器人视觉、非接触工程测量、智能制造等领域具有广泛的使用价值。     

一种新的无人机偏航航迹计算方法

针对某型无人机模拟操作软件航迹计算精度存在的不足,提出了一种基于椭圆正反解公式的新的航迹计算方法．根据大地坐标系与大地基准相关原理,利用微元分析法计算无人机偏航航迹,通过缩小时间间隔,计算出等高飞行的无人机在小偏航角情形下的航迹经纬度．仿真验证结果表明,该方法能准确地计算小偏航角状态下无人机的飞行航迹,并能正确地对无人机飞越极点和赤道等特殊情况进行航迹修正,可用于其他飞行器的偏航航迹计算．     

Leica系列GPS-RTK转换参数求定方法的研究

随着GPS定位技术的开发和应用,RTK在工程测量中得到了很好的推广.在大地测量中,三维直角坐标转换扮演着重要的角色.如WGS-84坐标系与西安80坐标系之间的坐标转换,或者地方坐标系之间的转换.结合某市开发区一系列静态GPS点进行实验,研究Leica系列GPS-RTK在工程测量应用转换参数3种求定方法,并对平面和高程精度进行分析,选择最高效、最精确的方法,从而在一定程度上减少工作量、降低生产成本,更好地为我国的工程建设服务.     

机载PD雷达四维跟踪数据处理原理及实现

在机械PD雷达系统中，建立了机动目标的运动模型和测量模型，着重阐述了Kalman跟踪滤波算法，给出了四维（距离、速度、方位角、俯仰角）跟踪实验系统三重处理器结构的实现，给出了跟踪误差曲线，结果表明：对于跟踪精度高，计算量大的Kalman滤波算法，应用DSP技术能满足实时要求。     

大地坐标转换模型与精度研究

目前常用的坐标转换模型在应用范围、计算速度及有效性等方面都存在着一定的局限性.通过对迭代计算模型和直接计算模型的大地坐标转换计算结果进行比较,提出了一种基于牛顿迭代算法的新的大地坐标转换模型.经检验,新的大地坐标转换模型计算简便,高效快速,转换精度可靠,适用于任意点的大地坐标转换问题.此外,还提出了大地高程H的通用计算公式,解决了目前大地高程H计算公式的局限性和不惟一性.