考虑自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法

针对传统趋势面滤波法在多波束测深数据粗差探测方面存在曲面拟合函数不确定、滤波不彻底以及部分水深点被不合理剔除的问题,通过引入散乱水深点局部最小范围——自然邻点影响域的概念,提出一种基于自然邻点影响域的多波束测深数据趋势面滤波改进算法。首先,通过对自然邻点影响域内的局部曲面进行分析,构造了影响域内特定局部坐标系下的统一曲面拟合函数;然后,利用该统一曲面拟合函数按照所提传递式迭代趋势面滤波法进行顺次迭代,逐步滤除影响正常水深点判定的粗差数据;最后,根据突变地形边界点在其相邻邻域地形内连续性不一致的特性,建立了面向突变地形边界点的判断准则。试验结果表明：该改进算法可适应不同复杂程度的海底地形,有效剔除多波束水深数据中的粗差点,同时对实际海底地形中的正常水深点和各种特殊水深点进行保留,显著提高了海底地形表达的精度。     

机载LiDAR测深点云SVB联合滤波算法

机载LiDAR测深(airborne LiDAR bathymetry, ALB)数据质量受海面破碎波浪、水体浮藻、鱼群及海底二次回波等多种因素影响。为剔除这些干扰产生的噪点,本文提出一种顾及水面、水体和水底(surface, volume, bottom, SVB)的联合滤波算法。针对水面噪点,通过构建双层布料模拟滤波模型分离水面点云;针对水体噪点,采用SOR(statistical outlier removal)滤波器剔除水体离群点;针对靠近地形主体的小尺度水底噪点,通过构建移动趋势面模型进行去噪平滑。为验证本文所提ALB滤波算法的性能,采用青岛胶州湾海域RIEGL VQ-840-G无人机载LiDAR测深数据进行验证,试验结果表明：SVB联合滤波算法对水面、水体、水底噪点一体化处理总体滤波精度和Kappa系数分别能够达到97.45%和0.947,在保证准确率的同时具有较高的效率。本文所提滤波算法可以较好地解决ALB点云滤波问题,能够为ALB测深数据点云滤波提供有效的解决方案。     

基于拟准检定法的多波束测深粗差探测

针对最小二乘趋势面滤波法在多波束测深粗差探测中存在的不足,本文提出将拟准检定法应用于多波束粗差探测中,进而将拟准检定法探测粗差与最小二乘趋势面拟合有机结合起来。通过构造不同阶次的趋势面,并对实测数据进行分析,结果表明:拟准检定法剔除粗差后海底地形表面较为平滑,微小地形得以保存,跳点和孤立点得以剔除。     

多波束测深异常数据检测与剔除方法研究综述

针对多波束测深数据处理在测深异常数据检测与剔除方法上存在的不足,综合分析了近几十年国内外研究人员在多波束测深异常数据检测与剔除方法方面的研究成果,根据工作原理将其分为基于数据统计理论和基于函数或统计推值比较两类方法,选取中值滤波、小波分析、CUBE算法、趋势面滤波、最小二乘支持向量机滤波法等典型的多波束异常数据检测方法进行重点介绍,并通过列表的方式对不同检测方法进行优缺点对比分析。最后总结了多波束测深异常数据检测与剔除方法研究的现状和趋势。     

利用BP神经网络剔除多波束测深数据粗差

针对多波束单ping水深数据多呈现较为复杂的曲线形式的现象，提出了基于逆传播（back propagation，BP）神经网络的多波束测深数据粗差剔除方法，即依据BP神经网络具有从输入到输出的映射功能，构建适应多波束单ping水深数据复杂曲线的训练学习算法进行曲线拟合。考虑地形之间的延续性进行相邻ping水深数据间的相关性分析，纵向检查定位并剔除粗差。通过实测多波束测深数据验证该方法的有效性，并与不确定性与测深学联合估值滤波以及交互式滤波方法进行比对分析，结果表明该方法可以有效剔除多波束测深数据中的粗差。     

基于趋势面的多波束测深粗差剔除研究

多波束测深的过程会受到多种因素的影响,必须对测深数据进行粗差剔除,以便获得能够真实反映海底地形的测深数据。简要介绍多波束测深数据粗差剔除方法,基于趋势面滤波进行实践验证,针对不同的地形,给出了较适用的滤波模型。     

基于聚类分析的多波束测深数据滤波方法研究

现有的多波束测深数据滤波方法,在滤波效果和有效信息的保留问题上还不够完善。文中提出对测深数据滤波时,先设定小阈值,尽可能地剔除错误数据,再对滤出数据作聚类分析回收有效信息,防止信息丢失。     

LS-SVM算法中优化训练样本对测深异常值剔除的影响

在验证趋势面滤波是最小二乘支持向量机算法(LS-SVM)取特定参数解的基础上,利用LS-SVM所构造的海底趋势面对测深异常值进行剔除.为了克服LS-SVM解非稀疏性的缺点,同时抑制偏差较大的训练样本对海底趋势面构造的影响,提出一种基于局部样本中心距离的训练样本优化方法.为了检验该算法的有效性,选取实测的多波束测深数据进...     

二次CUBE滤波算法及在边坡乱石区测深数据处理中的应用

针对传统CUBE（combined uncertainty bathymetry estimation）算法在水下边坡乱石区多波束测深数据滤波中表现出的水深估计不准确、地形特征模糊和粗差剔除能力不足等问题,基于乱石区测深数据特点,提出二次CUBE滤波算法,给出了位置和水深同步估计的思想和方法、顾及地形梯度的平面和水深不确定度传递模型、参考水深的多重估计和优选新算法,以及顾及地形梯度的二次水深估计模型,综合实现了乱石区水深的准确估计和粗差的自动准确检测。试验表明,本文给出的方法实现了粗差的自动准确剔除,提高了传统CUBE算法水深估值的精度,算法效率和抗差性更强,形成的地形特征更加准确。     

顾及地形复杂度的多波束测深数据抽稀算法

多波束测深数据具有海量特性,在使用过程中常需对其进行抽稀处理。针对现有抽稀算法的结果无法兼顾舰船航行安全与海底地形真实表达的问题,提出一种新的多波束测深数据抽稀算法。在根据海底地形复杂程度的不同实现地形复杂程度分类的基础上,针对平坦、一般和复杂3类不同复杂程度的地形区域提出不同的抽稀策略,使得抽稀过程顾及航行安全"取浅"原则的同时能够保留海底真实地形特征。与常用抽稀算法网格最浅点法和不规则三角网法进行对比实验,结果表明:本文算法抽稀结果在海底地形表达真实性上明显优于网格最浅点法,同时能够避免不规则三角网法抽稀时可能出现数据空白区域的问题,抽稀结果能够满足后期海图制图和海底地形构建的数据需求。     

改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法

GNSS/SINS(global navigation satellite system/strapdown inertial navigation system)组合导航系统已得到广泛的应用与研究,当处于复杂环境时,GNSS输出容易出现误差均方差突变、误差均方差缓变、硬故障和软故障4种现象,进而影响组合导航系统滤波精度及载体的导航安全。为了解决上述问题,提出了一种改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法。首先,利用滤波过程中的观测异常检验统计量与滤波器门限值构建观测因子,然后,将变分贝叶斯原理与抗野值滤波方法结合,设计了改进的组合导航系统自适应滤波算法。仿真实验表明,相较于传统算法,当GNSS输出误差均方差发生变化时,所提算法可将位置精度及速度精度提高11.8%及13.7%;在GNSS输出发生硬故障时,所提算法可将位置精度及速度精度提高70.8%及69.6%。实验结果表明,所提算法具有较强的自适应性,可提升复杂环境下组合导航系统的精度和连续可用性。     

一种多尺度自适应点云坡度滤波算法

点云坡度滤波算法原理简单、易于实现,为进一步提升坡度滤波算法的自适应性,提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法.首先,在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割;然后,利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角,结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值;最后,使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波...     

利用GA-NN模型反演声速剖面的众源水深数据声速改正

针对当前众源水深数据后处理过程中缺少高精度的实测声速剖面,导致测深数据质量偏低的现状,提出了一种基于遗传算法优化反向传播神经网络（genetic algorithm-back propagation neural network,GA-NN）模型反演声速剖面的声速改正方法。首先,利用历史声速剖面群进行正交经验函数分析,提取特征向量与重构系数范围;然后,结合海区的历史声速场数据训练GA-NN模型;最后,将海表声速数据输入模型反演声速剖面,并分析不同方法下的声速剖面分别进行声速改正后的水深和位置误差。实验结果表明,在复杂的海底地形下,与现有方法相比,所提方法反演的声速剖面更适用于众源水深数据的声速改正,削弱了声速误差的影响,提高了众源水深数据的处理精度。     

函数模型误差弹性自适应滤波修正

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的弹性自适应滤波算法。所提算法以不含模型误差的标准信息滤波器为主滤波器,分别构造了观测函数模型及动力学函数模型误差补偿滤波器,对两类模型误差进行补偿。所提方法强调模型补偿项的弹性自适应估计和状态参数的弹性组合,提高了时变模型误差估计的稳定性。半物理仿真实验结果表明,基于函数模型补偿的弹性自适应滤波算法可以有效地估计观测模型和载体动力学模型误差项,水下拖体的三维位置偏差在0.2 m以内,两类模型误差的影响基本消除,明显提高了载体动态参数的估计精度。     

动力学模型自适应滤波算法研究

在全球导航卫星系统（global navigation satellite system,GNSS）动态测量中,常采用Kalman滤波进行导航解算。但是,载体运动的不规则性经常会导致动力学模型偏差增大,从而出现定位精度下降的问题。针对此,在实时估计协同转弯模型（coordinated turn,CT）转弯率的基础上提出了两种减弱动力学模型偏差影响的自适应滤波算法。一种是实时估计转弯率的CT模型与改进的椭球约束方程相结合的滤波算法;另一种是通过对载体运动规律的分析,推导了实时估计转弯率的三维转弯模型,提出了一种三维转弯模型与新息向量构造的自适应因子相结合的自适应滤波算法。实验结果表明,这两种算法在不同的机动情况下都能较好地控制动力学模型误差的影响,其精度明显优于标准Kalman滤波和CT模型与常速度模型相结合的滤波算法。尤其是第二种算法,不仅通过自适应估计提高了动力学模型的精确性,还通过自适应因子进一步控制了动力学模型扰动的影响,显著提高了动态导航解的精度和可靠性。     

基于Inception结构的手写汉字档案文本识别方法

针对手写汉字文本识别准确率不高的问题,提出了一种结合卷积神经网络和循环神经网络进行手写汉字文本识别的端到端方法。首先,通过Inception模块构建的卷积神经网络提取文本图像的基本特征;然后,使用循环神经网络对提取的特征进行预测,并输出一个关于汉字字符集的概率分布;最后,采用连接主义序列分类算法计算识别结果并构建损失函数。利用所提方法在手写汉字文本数据集上进行实验, 结果表明,Inception模块和数据增强方法可以有效提升算法的性能,并取得了71.2%的识别准确率和0.060的文本编辑距离,较现有方法性能有所提升,证明了所提方法的有效性。     

考虑障碍物的RSSI室内定位传感器多目标优化

针对目前无线传感器网络（wireless sensor network, WSN）部署时,障碍物影响WSN优化部署的问题,以接收信号强度指示传感器室内定位应用为例,提出了一种考虑障碍物的无线传感器多目标优化部署方法。首先,基于室内定位算法原理和传感器覆盖模型,给出了在室内定位场景下WSN有效覆盖率的概念和信标节点部署模型。然后,在分析障碍物感知模型和信标节点部署策略的基础上,提出了考虑障碍物的传感器部署多目标优化模型。最后,以第三代非支配排序遗传算法为基础设计优化模型求解算法,数值仿真结果与正三角形、正方形、正六边形均匀部署,以及没有考虑障碍物的优化部署（进化1 000代,传感器个数为36）结果进行对比,结果表明所提方法的WSN有效覆盖率分别提高了52.7%、112.1%、16.6%和9.62%。     

利用双变量同化与PCA-Copula法的冬小麦单产估测

为了进一步提高冬小麦产量估测的精度,基于集合卡尔曼滤波算法和粒子滤波（particle filter, PF）算法,对CERES–Wheat模型模拟的冬小麦主要生育期条件植被温度指数（vegetation temperature condition index,VTCI）、叶面积指数（leaf area index, LAI）和中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer, MODIS）数据反演的VTCI、LAI进行同化,利用主成分分析与Copula函数结合的方法构建单变量和双变量的综合长势监测指标,建立冬小麦单产估测模型,并通过对比分析选择最优模型,对2017—2020年关中平原的冬小麦单产进行估测。结果表明,单点尺度的同化VTCI、同化LAI均能综合反映MODIS观测值和模型模拟值的变化特征,且PF算法具有更好的同化效果;区域尺度下利用PF算法得到的同化VTCI和LAI所构建的双变量估产模型精度最高,与未同化VTCI和LAI构建的估产模型精度相比,研究区各县（区）的冬小麦估测单产与实际单产的均方根误差降低了56.25 kg/hm2,平均相对误差降低了1.51%,表明该模型能有效提高产量估测的精度,应用该模型进行大范围的冬小麦产量估测具有较好的适用性。     

基于北斗星间链路的卫星自主导航可行性分析

北斗三号卫星导航系统(BeiDou-3 navigation satellite system,BDS-3)在BDS-2基础上,设计实现了高速宽带星间链路网络,以期实现导航和通信的一体化建设,并为卫星自主定轨(autonomous orbit determina-tion,AOD)技术的实现积累宝贵的实测数据.首先,利...     

四孔六边形全球离散格网一致瓦片层次结构编码运算

全球离散格网系统是支持多源地球空间信息融合处理的有效解决方案,格网系统单元层次关系及全球统一编码运算是研究难点。首先,根据四孔六边形剖分特点,提出封闭二十面体表面的一致瓦片层次结构;然后,利用复进制数建立一致瓦片层次结构的编码数学模型,并等价设计全球统一编码运算、编码邻近查询、编码与地理坐标转换等算法;最后,设计了格网层次结构验证和编码运算效率测试实验。实验结果表明,一致瓦片层次结构的编码与地理坐标转换平均效率分别约是同类成果的2.74、1.73倍,编码邻近查询平均效率约是其7.46倍,且随着格网层次升高,效率优势更显著;与同类成果相比,所提方案瓦片具有一致性,且数量更少,算法复杂度低;层次结构的原理简明易懂,计算机执行效率高,可为多源对地观测数据统一组织管理、处理分析提供理论和技术支撑。