战场环境仿真中粒子系统应用研究

粒子系统是战场环境仿真中对不规则动态对象建模的有效方法之一。战场环境仿真中可以应用粒子系统对各种自然现象（雨、雪、云）和人工现象（喷泉、爆炸、尾迹、烟火）进行建模。在阐述粒子系统基本原理的基础上,详述了战场环境仿真中应用粒子系统进行自然现象和人工现象建模的方法和实践。     

天津港虚拟现实仿真系统的研究与实现

为增强海事管理人员对监管水域的感性认识,提高监管水平,本文提出了虚拟天津港通航环境构建流程,采用虚拟现实技术、GIS技术、数据库技术等实现了虚拟现实仿真系统,并从减少三角形数量、调整数据库结构2个方面提出了大规模数据优化处理的方法;利用Vega中的粒子系统对雨雪等自然现象进行了仿真。实际应用表明,该系统可以为天津港通航安全的监管提供辅助支持。     

体素模型的战场环境建模研究

针对基于面模型的战场环境建模难以展现战场环境要素的内部属性和规律等的不足,该文提出了利用体素模型实现战场环境建模的基本方法。该方法能够记录战场环境各要素的不同属性,反映其内部属性和规律,准确地模拟战场地理环境的变换过程,可实现战场环境各要素的统一建模。文章利用体素模型实现了对战场环境的认知与抽象,对战场环境体素数据模型进行了分类。最后以战场地形环境要素为例,利用战场环境基本体元实现了对战场地形环境的体素建模。     

复杂战场电磁态势三维可视化研究

战场电磁环境的透明化及其态势可视化是一个急需解决的问题。分析复杂战场电磁环境可视化构建内容,针对不同军用电磁辐射特点,介绍体绘制和基于粒子系统的电磁态势可视化方法,实现地理环境和电磁环境的一体化显示,为指挥员提供及时、全面动态的电磁态势信息。     

粒子系统在战场环境仿真中对飞机尾焰的模拟

模拟飞机飞行喷射尾焰的过程能提高虚拟战场场景的逼真性.粒子系统是迄今为止模拟火焰、尾焰这类不规则模糊物体最为成功的一种算法.首先介绍了粒子系统的基本思想,然后根据其原理对飞机尾焰进行了建模,给出了尾焰的定义,分析了尾焰粒子的初始化、活动及消亡的情况,并在最后给出了实验结果.     

粒子系统在战场环境仿真中对飞机尾焰的模拟

模拟飞机飞行喷射尾焰的过程能提高虚拟战场场景的逼真性。粒子系统是迄今为止模拟火焰、尾焰这类不规则模糊物体最为成功的一种算法。首先介绍了粒子系统的基本思想，然后根据其原理对飞机尾焰进行了建模，给出了尾焰的定义，分析了尾焰粒子的初始化、活动及消亡的情况，并在最后给出了实验结果。     

面向仿真事件的战场地理环境时空过程建模

已有的战场环境仿真模型缺乏作战实体与地理实体和地理现象之间相互影响及交互作用的语义表达,难以反映时空条件下地理环境实体的动态变化规律。提出了一种面向仿真事件的战场地理环境时空过程模型,实现时空过程语义的一体化描述以及结构化存储,从语义角度表达时空对象之间的相互作用和影响关系。该模型采用本体的方法集成描述仿真事件、环境实体及其行为过程的时空语义和属性语义,基于面向对象的方法构建具有层次结构的时空过程语义逻辑关系,按照数据模型的语义特征建立时空过程数据的组织与存储结构。基于该模型设计战场环境仿真平台组件并在仿真系统中应用,实验表明,与传统仿真模型相比,该模型能更好地记录和表达时空过程语义变化信息。     

任务驱动的面向对象战场环境仿真过程建模

战场环境仿真过程是战场环境信息保障的重要组成部分,需要紧密围绕任务过程来建立。目前战场环境仿真系统与指控系统之间互操作性还不完善,传统的仿真数据模型还不能满足作战人员对战场环境信息高效而精确的理解和分析,因此,需要构建一种面向作战任务的战场环境仿真过程模型来有效解析指控系统的关键信息需求。本文分析了作战任务与仿真过程结构化特征,采用面向对象的方法构建仿真过程概念模型;分析GeoBML的数据模型和形式化语法,使用形式化语言建立仿真过程的逻辑模型;定义仿真过程对象数据结构,构建物理模型并建立仿真过程动态映射模型。最后,基于该模型设计战场环境仿真平台组件并应用,验证该模型能有效表达战场环境仿真数据与作战任务实时动态的关联过程。     

基于虚拟现实技术的战场环境仿真

战场环境是一切军事行动的空间基础，战场环境仿真是目前军事作战模拟领域研究的热点。讨论了战场环境的构成、战场环境仿真的主要内容，重点讨论了虚拟现实技术在战场环境感知仿真中的应用和关键技术。     

虚拟地理环境中气候环境模拟研究

以图形纹理映射作为主要技术,结合粒子系统、Billboard技术及纹理移动技术,探讨了气候环境建模的方法,实现了各种气候环境的真实模拟。     

基于免疫粒子群优化算法的影像纹理分类

粒子群优化算法是基于群智能的随机全局优化方法,它源于对鸟群简化社会系统的模拟。为了提高标准粒子群优化算法的收敛性能,将生物免疫系统的记忆能力和多样性引入标准粒子群优化算法,提出一种免疫粒子群优化算法。在提取纹理样本Laws纹理能量模板特征、小波特征等纹理特征的基础上,提出针对分类问题的粒子表达方法和群体寻优策略,实现了基于免疫粒子群算法的纹理分类。实验结果表明,与标准粒子群优化算法相比,免疫粒子群优化算法在获取训练样本类别中心时具有较好的收敛性能,并且基于该算法的影像纹理分类具有较高的分类精度。     

利用生物地理学优化算法获取城市扩展元胞自动机模型参数

提出了一种基于生物地理学优化算法寻找城市扩展元胞自动机（cellular automata,CA）模型最佳参数的方法。转换规则制定及相应权重参数获取是构建城市扩展CA的核心和难点。生物地理学优化算法（biogeography-based optimization,BBO）通过模拟生物物种在栖息地的分布、迁移和灭绝来求解优化问题。利用BBO算法自动获取城市扩展CA模型参数值,构建BBO-CA模型进行城市扩展模拟实验,并与粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）、蚁群算法（ant colony optimization,ACO）、遗传算法（genetic algorithm,GA）及逻辑回归（logistic regression,LR）等方法相比较。结果表明,BBO算法具有较好的收敛性,可有效地快速自动寻找城市扩展CA模型最佳参数组合,获取的空间变量权重参数较为合理;BBO-CA模型明显提升了城市用地模拟精度,城市用地模拟精度为72.5%,相对PSO、ACO、GA、LR各算法分别提升了1.1%、1.2%、2.7%和4.0%,Kappa系数达到0.700,分别提升了0.015、0.016、0.034和0.046,且整体空间布局与实际情况更为接近,验证了应用BBO算法的可行性与优势。     

一种自适应的PSO粒子滤波人脸视频跟踪方法

提出了一种自适应的PSO粒子滤波人脸视频跟踪算法。本算法充分利用粒子群算法的寻优能力,使粒子向真实值的后验概率分布移动,同时引入小生境(niche)技术加以改进,构造出多种群特性,使目标分布呈现非线性非高斯特性的多模分布,由此提高对动态系统中最优解动态变化的自适应能力。实验表明,在简单背景匀速运动、复杂背景匀速和变速运动的人脸视频跟踪中,和传统粒子滤波、普通PSO粒子滤波相比,具有良好的跟踪精度和稳定性。     

土地利用动态监测中的时空数据模型研究

针对传统GIS数据模型存在的问题,开展了基于特征的时空数据模型研究.结合我国土地利用动态监测,提出了一个新的时空数据模型-基于变化特征状态的时空数据模型(SCFSTDM),该模型保持了地理现象的完整性,地理信息的完备性以及时空专题信息的有机集成,模型有利于面向目标定向分析方法的应用和时空分析与推理的实现,有利于地理数据的共享,设计和开发了基于SCFSTDM的时态土地利用信息系统,实现了基于特征实例的时空复合查询,时空推理以及动态播放等功能.     

Improvements on the particle-filter-based GLONASS phase inter-frequency bias estimation approach

The carrier phase inter-frequency bias (IFB) of GLONASS between receivers of different types is usually not zero. This bias must be estimated and removed in data processing so that the integer double difference (DD) ambiguities can be fixed successfully. Recently, the particle filter approach has been proposed to estimate the IFB rate in real time. In this approach, the IFB rate samples are first generated and used to correct the phase IFB in the GLONASS observations. Then, the weights of the rate samples are updated with a function related to RATIO which is for ambiguity acceptance testing in integer ambiguity resolution. Afterwards, the IFB rate is estimated according to the weighted particles. This approach can estimate IFB accurately with short convergence time and without prior information. However, when the system noise is set too low, the estimated results are unstable due to the serious problem of particle diversity-loss, even though the system model is accurate. Additionally, the computational burden is dependent on the number of particles, which has to be optimized for the computation at hand. Therefore, this study proposes two improvements for the IFB estimation in regard to the above two aspects. The first improvement is to solve the noise setting problem by employing a regularized particle filter (RPF). The second improvement optimizes the number of particles in the resampling step according to the standard deviation (STD) of the weighted particles via a controlling function. The two improvements result in significantly better performances. The regularization method allows for the system noise to be set as zero without disturbing the estimates, and consequently, more precise estimates can be achieved. In addition, the approach using the controlling function for adapting the number of particles has comparable performance in precision but the computation load is largely reduced.     

粒子滤波在高动态GPS定位中的应用

针对高动态GPS定位系统的特点,引入了一种基于粒子滤波的高动态GPS定位系统滤波算法。借助于移动目标的速度矢量模型建立了系统状态方程,论文给出了标准的卡尔曼滤波算法模型,重点讨论了粒子滤波算法在高动态GPS定位中的应用,详细描述了算法的推导过程。对算法进行仿真,结果表明当GPS接收机作大范围机动或GPS信号受到干扰时,粒子滤波要优于标准的卡尔曼滤波。     

GIS实时数据可视化研究

实时数据记录了自然与人为现象的实时变化情况。为了更直观地表达实时数据,并充分利用GIS中空间数据分析能力,需要用地图语言描述实时数据,即实时数据可视化。考虑到实时数据可视化的需求,本文提出了实时数据可视化方法并以此为基础设计实现了实时数据可视化系统。     

Reference coordinate systems and frames: Concepts and realization

Geodynamics has become the subject of intensive international research during the last decade, involving plate tectonics, both on the intra-plate and inter-plate scale, i.e., the study of crustal movements, and the study of earth rotation and of other dynamic phenomena such as the tides. Interrelated are efforts improving our knowledge of the gravity and magnetic fields of the earth. A common requirement for all these investigations is the necessity for a well-defined reference coordinate system (or systems) to which all relevant observations can be referred and in which theories or models for the dynamic behavior of the earth can be formulated. In view of the unprecedented progress in the ability of geodetic observational systems to measure crustal movements and the rotation of the earth, as well as in theory and model development, there is a great need for the theoretical definition, practical realization, and international acceptance of suitable coordinate system(s) to facilitate such work. This article deals with certain aspects of the establishment and maintenance of such a coordinate system.