通导遥融合的复杂环境实时感知服务

通导遥融合的复杂环境实时感知服务以复杂环境空间为研究背景,以计算机、通信、网络等技术和感知设备为信息获取手段,以天基、空基、地基和海基遥感平台为服务平台。针对复杂环境态势,新型复杂环境实时感知服务充分运用通信、导航、遥感（通导遥）信息资源和智慧地球等技术,为物理域、信息域、认知域和社会域提供复杂环境要素保障。从复杂环境下的实时感知服务需求出发,剖析通导遥融合的创新思路,概述复杂环境设施感知服务范围,构建复杂环境实时感知服务平台,论述复杂环境实时感知服务架构,并对通导遥融合的复杂环境实时感知服务进行展望。     

空间态势感知信息支持系统的构建

空间态势感知是维护国家空间安全的基础,构建空间态势感知信息支持系统是有效利用空间态势感知信息的手段。阐述了空间态势信息支持系统所需要表达的数据类型,对其主要功能需求进行了分析,并提出了系统的总体及各模块的设计思路,分析了系统构建中需要解决的核心技术和技术途径,给出了部分典型的实验结果,为空间态势信息支持系统的构建提供了技术参考。     

绝对空间定位到相对空间感知的行人导航研究趋势

相对空间比绝对空间更易于被人理解。行人导航本质是以相对于人的导航环境视觉与空间等相对语义来动态引导行人的过程,即相对导航。目前,GIS导航理论以绝对定位与空间建模为基础,没有充分理解人对相对语义的认知差异,缺乏基于相对语义的导航理论模型。首先,总结了以绝对空间定位与表达为基础的行人导航研究,提出了相对空间感知的行人导航研究新方向。然后,剖析了相对导航研究的理论研究需求,如:行人相对导航数据采集与建模、行人导航环境相对语义的提取、行人导航行为的自动感知分析、行人导航的多感官交互机制、行人导航路径选择与确认机制等。最后,展望了未来行人导航研究与重要创新的3个阶段。     

视觉SLAM环境感知技术现状与智能化测绘应用展望

视觉SLAM技术是现代智能装备环境感知的核心技术之一,是驱动测绘向智能化方向发展的重要因素。本文围绕视觉SLAM环境感知技术,从特征点法、直接法、视觉指纹库、语义和类脑SLAM 5个方面,梳理了30多年来典型视觉SLAM环境感知技术框架、重要算法基础和测绘应用方式;总结分析了智能化时代视觉SLAM环境感知技术在智能化环境交互感知、即时众包化信息处理和多样化感知数据服务3个方面的发展趋势;探讨了视觉SLAM环境感知技术在交互式导航定位、数字孪生城市建设、实时地表监测解译、众包地图POI生产、无人值守地质灾害监测和自主交互能力支持的深度空间探测应用模式。当前,测绘行业正处于重大发展变革时期,视觉SLAM环境感知技术与人工智能技术的结合,将会进一步赋能测绘生产方式的转变,提升智能化测绘生产和服务水平。     

偏振导航新方法及实验分析

生物能够进行偏振光导航定位,一方面是其本身具有对太阳光偏振方向极其敏感的视觉神经系统,另一方面是天空中存在一个可供感知的大气偏振光模式图.对天空偏振模式图进行理论上的分析,研究天空偏振模式图的相对稳定性,再利用仿生偏振导航传感器单体进行实际测量定标,对其进行精度分析得到误差纠正公式,为将来多单体导航提供理论基础,也为导航的实际应用提供参考.     

场景语义感知的视障行人导航路径优化方法

针对现有视障行人出行辅助方法缺乏对环境感知和路径动态优化的有效结合，视障导航缺乏有效动态避障手段的问题，该文提出一种场景语义感知的视障行人导航路径优化方法。该方法根据双目视觉感知周边障碍物的位置及特征，结合场景语义信息和三维坐标建立视障人群与环境的局部感知地图模型，利用改进的人工势场算法动态规划视障行人安全路径。实验结果表明，该文构建的感知地图模型在10 m内的平均坐标误差为2.49%。相比A^*算法，改进人工势场算法的路径盲道利用率从7.85%提高到58.39%,最高路径碰撞系数从0.55降低到了0.24,具有更高的安全性和导航辅助能力。该方法能够有效增加视障行人导航方法的场景语义感知能力，提高视障导航路径规划的安全性。     

深空探测车环境感知与导航定位技术进展与展望

环境感知与导航定位是深空探测车自动驾驶的核心技术,由于深空环境的特殊性,深空探测车的环境感知与导航定位与地球上汽车自动驾驶的相应技术相比面临独特的挑战.本文从实际工程应用和科研进展两个角度总结了深空探测车环境感知、视觉定位、路径规划等关键技术的进展,并对未来深空探测车智能感知与长距离导航定位等发展方向进行了探讨与展望.     

大气偏振模式图分布及仿生偏振导航技术

大气偏振效应不仅可应用于高分辨率定量遥感,其偏振场模式图还可作为偏振导航的信息源。大气偏振场模式图在不同时空与天气条件下对偏振传感器的导航精度有重要影响,天空偏振场图的精确获取与建模、测量精度与误差分析是研究的重要内容。本文从大气偏振模式图的分布和偏振导航传感器两方面介绍仿生偏振导航技术的研究进展。首先介绍瑞利散射理论、米氏散射理论和基于矢量传输方程的偏振模式图光场分布理论,总结了不同方法的适用范围;其次分别介绍日光和月光、陆地和海洋等不同时间、空间环境以及不同天气条件下的偏振模式图分布测试结果,并对比分析了理论仿真与测试结果的异同,同时又介绍了基于云解算的偏振模式图精度测试误差分析;最后通过介绍偏振导航传感器装置的发展历史和研究成果,指出偏振导航应用于组合导航中的广阔前景。目前,本课题组已研制的偏振光导航传感器室内精度可达0.1°,验证了天空偏振光场模式图的客观有效性,为高分辨率偏振遥感技术提供了技术证明。     

互联网泛在地理信息感知融合技术综述

互联网数据中蕴含丰富的地理信息,其无处不在、形式与结构多样的特征决定了感知和融合面临许多技术难题。本文在分析互联网泛在地理信息分类和特征的基础上,系统研究其感知和融合技术的总体现状,总结了服务快速准确发现、深层网络数据高覆盖度采集、非结构化文本中位置信息提取和关联图像空间语义提取等感知技术发展现状,分析了异源几何数据匹配关联、地址标准化处理、同名实体语义对齐、地理实体关系构建等融合处理关键技术;在此基础上,总结和展望了互联网泛在地理信息感知融合技术在开放地理数据网络、城市治理与应急管理、网络监测与地理空间情报等领域的应用前景。     

基于压缩感知的地磁数据分频压缩与重构方法

构建高精度导航所用的地磁数据库时,需要对大量数据进行压缩。为保留必要的高频细节特征信息,提出一种基于压缩感知理论的数据分频压缩及联合重构方法。在余弦变换频域中对数据进行分频压缩编码,在数据重构算法中引入压缩感知理论。利用局部余弦变换系数作为线性测量观测值,通过解决小波变换域l1范数和时域稀疏梯度全变差正则化的模型,精确重构原始数据高频信息。利用实测地磁数据进行仿真试验的结果表明,仅使用25%的分频压缩采样测量系数,可精确重构原始数据;在相同压缩比下,分频压缩感知重构算法与传统滤波逆变换方法相比具有更高的精度,且峰值信噪比最大可提高5dB左右。     

基于注意力密集连接金字塔网络的新增建设用地变化检测

城市新增建设用地变化迅速频繁、场景复杂等因素导致变化检测结果出现欠分割或过分割等问题,基于此本文提出了一种融合注意力机制的密集连接金字塔网络用于城市新增建设用地变化检测。在编码阶段运用卷积注意力模型提升对变化信息的关注度,突出重要特征;采用密集连接空洞卷积空间金字塔池化模块实现多尺度特征的提取与融合,提高特征的利用率与传播效率;在解码阶段通过对提取的特征图进行上采样还原图像的空间尺度特征。试验结果表明,该方法有效改善了欠分割与过分割问题,变化检测效果更好。     

基于目标关联的多源卫星遥感图像兵营融合检测方法

目前的目标融合检测方法大都是基于多源遥感图像配准的,然而在实际的应用中,成像机理不同的多源遥感图像的精校正和图像间的配准是十分复杂的,难以确保其配准精度.为此,本文提出了一种基于目标关联的多源卫星遥感图像的兵营融合检测方法.该方法不对图像进行配准,而是根据单源图像的目标自动检测结果,利用图像的大地坐标信息,截取包含目标的同一地区的局部遥感图像,再分别提取多源遥感图像目标的特征,并根据其中冗余的特征,对提取的目标区域建立关联,再由关联检验确保特征关联的正确性,最后对目标特征进行融合决策,得到目标融合检测结果.实验结果表明,该方法能有效地利用多源遥感图像的信息,降低遥感图像目标检测的误判率,提高目标特征的准确度.     

基于几何规则的车载近景立体影像道路交通标线自动提取

道路交通标线信息是道路导航地图中必不可少的数据，对于制作精度更高、道路细节信息更加丰富清晰的高精度导航地图具有重要的作用。本文以车载近景立体影像中的道路交通标线信息自动提取为研究目标，针对道路交通标线快速、精确采集的应用需求，提出了基于几何规则的车载近景立体影像道路交通标线自动提取方法。该方法首先分析了道路交通标线的几何特征；其次，构建了基于几何特征的交通标线信息提取规则；最后，以标线种子点为基础，结合前述规则，实现了道路交通标线三维空间信息的自动采集。以南京师范大学的车载移动测量系统拍摄的实际近景立体影像为数据进行了试验，试验结果证明，本文方法相比传统人机交互采集方法，在交通标线特征点采集效率、标线几何相似度等方面有较大的优势，可为高精度导航地图的生产提供一种可借鉴的技术支撑。     

一种基于序列立体观测的非合作目标位姿监测方法

非合作目标的位姿监测,是空间目标态势感知的重要内容之一。本文提出了一种基于立体观测的非合作目标位姿变化监测方法,采用单目观测序列提取Harris角点,运用金字塔稀疏光流法对其进行运动跟踪,利用影像匹配和前方交会获取运动点三维坐标,最后将运动点坐标带入运动方程解算目标位姿变化。半实物仿真试验结果表明:相机距目标距离约为2.5 m时,位置变化检测精度优于2.5 mm,姿态变化检测精度优于0.5°。相比于基于先验信息和特征提取的传统方法,该方法基本满足对非合作目标监测、跟踪、绕飞时位姿测量需求,且在适应性和精度上均有提高。     

关于建设北斗星基广域增强系统研究

鉴于GPS系统已经成熟,北斗导航系统建设尚不完善,本文考虑建设北斗卫星对GPS卫星的增强系统。一方面,采用GPS/Compass-Ⅱ组合卫星导航系统,可大大增加某一时刻的可见卫星数,增强导航定位系统的可靠性。另一方面,北斗现已发射第九颗导航卫星,其中包括5颗地球静止轨道卫星,本文重点探讨利用这5颗GEO(Geostationary Orbit,GEO)卫星对GPS系统进行外部增强,即北斗GEO卫星同时播发卫星导航电文和增强信息,提高用户定位精度。     

基于特征的空间态势一体化数据模型

针对空间态势数据多源异构、分布式的特点,在分析空间态势构成要素的基础上,采用基于特征的建模方法进行概念建模,并结合面向对象的方法进行逻辑模型设计,基于XML构建空间态势数据物理模型,最终完成空间态势一体化数据模型的构建。通过实例验证表明,文中提出的空间态势一体化数据模型,可对各类空间态势数据进行统一组织管理,并可实现各空间态势信息系统之间的互操作和空间态势信息共享,具有实用性和有效性。     

一种异步多传感器组合导航系统融合算法

针对不同导航传感器存在的采样率不同步（或尺度不同）,提出了一种基于状态方程多尺度变换的异步多传感器组合导航系统信息融合算法。仿真结果表明,本算法不仅具有较好的实时性,而且具有较好的融合精度。     

An Aeronautical Temporal GIS for Post-Flight Assessment of Navigation Performance

This paper describes the design and development of an experimental GIS prototype that may be used to assist experienced pilots, student pilots and flight instructors for post-flight evaluation of navigation performance. The system is developed as a GIS experimental application which employs geographical data derived from the Digital Chart of the World integrated with airspace data derived from the ICAO 1:500,000 Aeronautical Chart. Real-time data are collected and integrated within a monitoring computing environment from external sensors which include GPS, altitude and relative motion sensors. This enables the generation of multi-layered digital maps and navigation data capable of being rapidly re-configured to enhance visualization by abstraction. The integration of real time navigation data with geographical data facilitates airborne decision-making, cockpit management, and makes a valuable contribution to flight safety.     

红外偏振效应和偏振遥感研究进展

光的偏振信息在当前快速发展的光电子学和光学研究中是缺失的,利用偏振特征不仅可以提取探测物和研究对象的额外信息,而且延伸了探测的维度和提高了灵敏度。本文主要从基础研究和应用研究两个方面分析讨论红外偏振效应测量技术及红外遥感的若干进展,期望从不同的角度来考察偏振效应所带来的潜在应用。在上述背景下,本文介绍了红外椭圆偏振光谱技术及其在探测无机和有机薄膜体系光学性质的应用,并且归纳了红外偏振光学仪器理论及相关进展,特别是在空间遥感上的应用潜力。