江苏省三维闪电定位系统算法仿真

提出了一种三维闪电定位网的3D-TOA(时差测量定位技术)算法模型,进行了模型仿真和分析.利用江苏省建立的VLF/LF三维全闪电监测定位试验网进行试验,雷电探测的实测数据表明,闪电定位位置和高度与雷达分布图总体一致,水平定位误差小于300m,高度定位误差小于500m.所研究的多站3D-TOA算法可以探测雷暴发生、发展和衰退的过程.     

雷电定位系统云闪定位精度图形因素分析

针对雷电定位系统中图形因素对云闪定位精度的影响,对于一定的信号探测误差,本文定义了位置面交会角及求解的方法,建立了云闪审问定位误差分布平行六面体图形.同时,计算了平行六面体顶点的点位误差.分析了定位点最大误差和位置面交会角的关系,得出雷电探测站地理位置分布的最佳图形.计算表明:云闪定位误差和地面探测站的位置分布以及地面探测站与闪电点构成的空间天系有天,研究结果可用于探测网工程设计、定位数据处理与精度分析.     

基于信号飞行时间与误差分析的改进无线传感网络Bounding-box定位算法

为提高无线传感网络定位算法的实效性,针对Bounding-box定位算法定位精度不足的问题,提出了基于信号飞行时间与误差分析的改进Bounding-box定位算法。该算法根据累计距离误差,在正方形重叠区域重新划分离散小方格,然后按照累计距离误差最小化准则,选择对应离散小方格的中心点坐标作为待定位节点的定位位置。通过仿真实验表明,提出的改进Bounding-box定位算法,在距离测量精确和小误差情况下,能够明显提高定位精度。此外,真实环境实验表明,在采用信号飞行时间作为距离测量技术的条件下,提出算法的定位误差最小。更多还原     

基于LANDMARC的最近邻居改进算法

对基于动态主动式射频识别标定的定位识别(LANDMARC)室内定位系统算法进行了研究,针对现有LANDMARC室内定位系统算法最近邻居数量固定导致优良的最近邻居丢失、不良最近邻居引入的问题,提出了一种改进的最近邻居算法(K-nearest neighbor algorithm,KNN).该算法利用待测标签的预估位置,划定最近邻居的选择区域,然后根据选择区域内参考标签与预估位置能级差选择最近邻居.MATLAB仿真结果表明,在同等条件下的新算法定位精度提高了9.8%,最大误差降低了21.8%.     

混响环境下改进的球谐波域L1-SVD声源定位算法

由于多径效应的影响,基于稀疏重构理论的声源定位算法在混响环境下存在定位精度较差的问题.本文提出一种适用于混响环境的DPDT-L1SVD声源定位算法,该算法将L1-SVD稀疏信号重构声源定位算法扩展到球谐波域中,并根据球谐波域中导向矢量与频率解耦的特性将其拓展到宽带信号处理中,再与直接路径检测方法(direct-path dominant test,DPDT)相结合.由仿真实验结果可知,在低信噪比情况下,该算法定位精度优于DPDT-MUSIC和SS-PIV算法,且具有较强的噪声鲁棒性.结合实测实验结果,验证了该算法在混响环境下具有较高的定位精度和空间分辨率.     

基于正交矩阵与联合独立滤波机制的无线传感网络信号定位算法

为解决当前无线传感网信号定位算法易受瑞利噪声影响,且其采用的半径扫描旋转定位机制在高衰落信道条件下难以消除定位角度误差,导致定位精度较低的缺陷,本文研究了鉴于正交矩阵联合单一滤波制度的无线传感网信息定位方案:首先,通过基准节点以及有关接收节点的位置关系,构建正交矩阵定位结构,用来接收待测节点发送的信号,并根据接受节点与待测节点的角度,对获取的待测节点子信号进行初步定位,减少接收节点定位待测节点的角度误差;随后,依据接收节点与待测节点的角度估计,构建联合独立滤波机制,采取功率谱密度函数计算定位过程中定位角度的平均估计,从而实现了对角度估计的优化,提高了信号定位精度.仿真实验表明:与JISA算法及NP-CPLA算法相比,本文算法具有较好的抗噪能力,其定位精度与效率更高,而定位误差更低.     

一种在非视距环境中的移动节点定位方法

在移动节点射频定位技术基础上,根据自主移动节点运动的特点,提出一种能够减轻非视距NLOS影响的定位算法nLAEL．该算法首先利用移动节点的速度信息,构造相对定位轨迹;然后通过相对定位轨迹和射频定位的比较实现对位置和方向的估计,获取定位结果;最后估计射频定位精度,区分出失真的射频定位结果,以减小NLOS的影响．本算法计算简单,是一种实用的移动节点定住方法．仿真实验结果证明了算法的有效性．     

卡尔曼滤波在室内定位系统实时跟踪中的应用

为了解决室内定位系统实时跟踪应用中所估算的用户位置方差较大,用户位置移动不平缓这一难题,提出了一种基于卡尔曼滤波的室内定位方法.首先利用最近邻居法估算用户的位置坐标,然后再利用卡尔曼滤波算法对用户的估算位置坐标进行滤波处理,以提高室内定位系统的性能和稳定性.实验结果表明,卡尔曼滤波算法可以将2 m以内85%的定位精度进一步提高到93%,3 m以内95%的定位精度提高到98%,改进效果明显而且稳定.     

一种基于多普勒效应的拟牛顿室内定位算法

针对现有室内定位方法,根据目标节点在运动过程中与参考信标节点间产生的多普勒效应,得到一种距离差测量方法,避免了对目标节点与信标节点间时钟同步的要求.为实现此距离差定位,提出了一种基于拟牛顿法的室内定位算法.随机选取初始猜测值,得到一个测量点的距离差信息,由此迭代得到单个测量点坐标,再将所有测得的相对位置坐标进行整体迭代并调整初始位置,直到得到稳定的初始位置,实现定位.Matlab仿真结果表明,在信噪比SNR=10时,定位误差不超过0.5m.同时,为提高定位速度和成功率,尝试用粒子群算法求初始猜测值,进一步提高算法的性能.     

点到代数曲线最短距离的细分算法

距离计算在计算机辅助几何设计与图形学领域有着广泛的应用.为了有效计算点到代数曲线的最短距离,提出了一种基于区间算术和区域细分的细分算法.利用四叉树数据结构对给定区域进行细分,用区间算术计算细分后所有像素点到给定点的距离区间,得到最小距离区间.该方法的优势在于在得到任意精度的点到代数曲线最短距离的同时,亦得到了该结果的最大误差限.为进一步提高速度,还对算法进行了改进.     

基于兴趣点检测的目标识别算法

为了有效地确定目标位置,提出了一种基于兴趣点检测的目标识别方法.根据像素点的灰度和边缘强度信息,确定兴趣点的分布位置.以兴趣点为中心,利用位势函数构建目标函数,目标函数取最大值的位置确定为目标位置.提出了一种改进的概率混沌优化算法求解目标函数的最大值.概率混沌优化算法将搜索空间分为原始搜索空间和精搜索空间,分别以不同的概率同时对两个空间进行搜索,并逐渐增大精搜索空间的搜索概率,从而可在确保算法具有全局寻优能力的前提下加快寻优速度.研究结果表明,该方法可有效地确定目标位置,且结果不受目标平移、旋转、缩放、甚至变形等影响,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于膜计算粒子群优化的FastSLAM算法改进

针对FastSLAM算法存在的粒子退化和粒子多样性缺失问题,提出了一种基于膜计算粒子群优化的FastSLAM算法.该算法将膜计算和粒子群优化算法相结合,利用膜计算的并行性、分布式的特点和粒子群优化算法的简单高效的优点,加速调整FastSLAM算法中粒子群的建议分布向全局最优解处收敛,在保证算法局部搜索精度的同时,扩大搜索范围,提高全局搜索的多样性,促使预测粒子更快的朝着真实的机器人位姿状态逼近,减缓粒子退化.最后利用MATLAB平台进行仿真实验.实验结果表明该算法提高了FastSLAM算法的定位精度,同时减少了系统运行时间,效率得到有效提高.     

多层多分辨率的扩展高斯图像的三维模型检索方法

为了解决扩展高斯图像在三维模型特征表示上的缺陷,提出了一种多层多分辨率的三维模型特征描述方法.首先用法向主成分分析法对三维模型进行姿态校正,使得三维模型具有平移、缩放、旋转的不变性,然后将三维模型映射到多个扩展高斯球面上,统计各个高斯球面网格上的法向面积分布,并对该分布作球面调和分析得到三维模型的特征描述向量.实验结果表明该办法查全-查准率均好于基于射线的球面映射方法(radialized spheri-cal extent function,REXT),特征描述向量的维数仪为REXT的26.5%.     

基于流函数模型的矢量海流生成方法

提出了一种基于海洋流函数模型的双站高频地波雷达径向流生成矢量流算法.该算法避免了传统矢量合成法将径向流进行插值带来的误差,而且符合海洋动力学原理,生成的流场更接近实际分布.通过计算机仿真发现,流函数算法的容错、容差能力比矢量合成法更强.在径向流探测标准误差为10 cm.s-1时,新算法反演结果的均方根误差减小了约5 cm.s-1.应用到雷达实测数据中,与海流计实测结果比较表明,新算法比传统算法的平均误差减小了2 cm.s-1.     

基于变分高斯混合模型的图像分割算法

提出了一种基于变分推断的高斯混合模型的图像分割算法. 该算法首先用贝叶斯混合高斯模型对图像的特征进行建模, 并针对模型的参数学习问题, 利用变分推断算法估计模型的参数及其后验概率; 这种方法比采样法的计算量更少, 而且能够根据图像数据自动优化混合个数, 实现了模型的自动选择. 最后, 该算法在Berkeley的自然图像集上进行的实验结果与经典的图像分割算法进行了比较, 结果表明此方法得到的图像分割结果精度较高, 具有较好的性能.     

一种新的NBP网络增强组合算法

研究分析了已有NBP网络学习算法样本学习速度慢以及样本个体误差较大的原因,并在此基础上提出了一种基于训练集递减的自适应增强组合算法.通过对个体样本误差分布、泛化特性等方面的实例分析表明,该算法具有良好的泛化特性,既提高了样本学习速度,又改善了样本个体误差.     

基于数码体视显微镜的微小物体三维重建

将显微双目系统看作一个整体,提出了基于极线校正的体视显微镜三维重建方法.根据平行双目成像原理建立简易的三维重建模型,实现了对实验物体的三维坐标恢复.首先,采用近似欧式极线校正算法校正原始拍摄立体标定图像,并只需标定2个三维重建参数;然后用非局部代价聚合匹配算法匹配立体图像得到视差值;最后根据立体成像几何法得到物体三维重建坐标.实验结果表明:X和Y方向测量误差为3%,Z方向测量误差为3.2%~9.1%,故在允许误差下可用于测量微小物体的三维尺寸.     

三维迷宫的设计与建模

三维迷宫在难度和趣味性上达到了一个更高的水平.通过改进二维迷宫的生成算法,提出了循环迷宫的概念和迷宫复杂度公式.进而,提出一种基于四边形网格曲面的三维迷宫设计算法.该算法分3个步骤:首先,将给定的三维曲面四边形网格化;再确定迷宫的起点和终点,采用基于生成树的二维迷宫生成算法,在网格表面生成迷宫路径;最后,将迷宫实体化为三维结构,并与原始三维模型做布尔运算,得到三维迷宫.通过3D打印机制造出个性化的三维迷宫玩具,大大增强了迷宫的趣味性,改善了用户体验.     

基于Duhem模型和逆模型的压电执行器精密定位及控制

为提高压电执行器的定位精度, 研究了压电执行器的Duhem模型及逆模型, 并对传统的Duhem模型进行改进, 将原有的模型分为上下2个半环, 分别进行建模. 然后采用样条曲线插值和神经网络对Duhem模型参数进行辨识, 利用辨识结果建立压电执行器的Duhem模型及逆模型, 并利用PI逆模型作为PID反馈控制的前馈环节进行复合控制, 提高压电执行器的定位精度. 结果表明: 该模型在变幅三角波电压下的输出绝对平均误差为0.0810μm, 复合控制下的输出绝对平均误差为0.0539μm, 能有效地提高压电执行器的定位精度.     

采用改进PI迟滞模型的压电微夹钳前馈控制

为减小压电微定位平台的迟滞误差, 设计前馈控制器对其进行控制. 首先在使所建平台迟滞模型精度达到要求并使各阈值点精度相同的情况下, 对平台迟滞模型的阈值进行优化, 得到满足模型精度要求的最小算子数, 进而建立了平台的PI(Prandtl-Ishilinskii)迟滞模型通过对所建迟滞模型求逆, 设计出平台的前馈控制器; 最后在所设计的前馈控制作用下, 使平台达到5μm理想阶跃值的响应时间为0.01s稳态误差中线的变化范围为0.40~0.50μm 当期望平台输出最大值为17μm变幅值三角波位移时, 实测位移相对于理想位移的误差中线变动范围为1.15~ -0.05μm. 所设计前馈控制器可有效减小压电微定位平台的迟滞误差.