一种运动恢复结构和航位推算结合的室内行人视觉定位方法

商业和工业领域中,室内行人、车辆、机器人的位置信息正逐渐成为人们关注的热点,并随之产生了大量的室内定位技术和方法,如使用无线信号、地磁、超宽带和超声波等方式进行室内定位。然而,目前的这些室内定位方法大多需要额外辅助设备的支撑,增加了定位成本和硬件开销。视觉定位作为一种目前较为流行的定位方式,具有实施成本低、不依赖任何外界辅助设备等优势。其中,构建带有位置标签的图像数据库是视觉定位方法的关键环节,而传统的构建图像数据库方法人力开销大、时耗长。因此,本文提出一种运动恢复结构（SFM）和航位推算结合的视觉定位方法,能够快速构建图像位置数据库、大大降低人力开销。该方法主要包括2个阶段：离线阶段和在线阶段。离线阶段主要实现图像序列位置的自动标注,通过采集行走路线上的手机内置传感器信息和视频信息,提出一种多约束图像匹配方法用于视频图像的连续匹配,将匹配结果用于SFM方法,可以得到相邻图像间的运动角度,使用行人航位推算（PDR）方法标注图像序列的轨迹坐标。在线阶段使用提出的图像匹配方法计算查询图像与数据库影像间的匹配点数量,将匹配点最多的K个数据库影像位置坐标加权平均作为查询图像的定位结果。最后,分别在2种典型的室内环境下进行实验,结果表明本文方法在离线阶段位置标注的平均误差为0.58 m,在线阶段图像匹配定位的误差范围在0.2~1.4 m。     

加权整体最小二乘的验后估计在三维坐标转换中的应用

在求解三维小角度坐标转换EIV模型的过程中，顾及到两套坐标系下点坐标初始单位权方差可能不同导致定权不准确的问题，应用Helmert方差分量估计方法，对加权整体最小二乘的随机模型进行验后估计，从而重新分配观测向量和系数矩阵的权，使得解算模型更加合理。算例证明，利用该方法求解坐标转换参数的精确度有所提高，参数估值更接近真值。     

3种开源精密单点定位软件性能评估

选取全球范围内分布的76个IGS服务站的观测数据,采用RTKLIB、gLAB和G-NUT 3个开源精密单点定位（PPP）软件进行静态模拟动态PPP解算。将不同软件解算的对流层延迟和坐标与IGS提供的参考值进行比较,评估其对流层解算精度、收敛时间以及收敛后的坐标解算精度的差异。结果表明：1）不同软件均可解算得到cm级对流层解算精度,其中RTKLIB的解算精度优于1 cm;2）对于坐标解算而言,G-NUT需要较长时间才能收敛到指定的精度;而收敛后不同软件均可获得cm级的坐标解算精度,其中RTKLIB解算精度最优,但由于数据预处理策略不完善,会导致部分测站产生较大偏差; G-NUT水平方向解算精度与RTKLIB相当,高程方向稍差;gLAB水平方向解算精度较差,高程方向优于G-NUT。     

基于精密单点定位和自适应最小二乘配置建立新疆水平速度场格网模型

针对双差计算测站坐标效率低下的问题，采用GNSSer精密单点定位方式多核并行处理测站数据，加快解算速度；针对测站速度含有随机信号导致速度场建模精度降低的问题，采用最小二乘配置来估计随机信号，并引入Helmert方差分量估计来调整噪声与信号协方差矩阵间的不合理关系，建立精度更高的速度场模型。以新疆陆态网络2011~2017年连续运行基准站为例，利用GNSSer精密单点定位方式获取坐标时间序列，大幅提升了解算效率，验证了GNSSer的可靠性和高效性，证实精密单点定位可获得与双差定位基本一致的速度信息（差异在1.5 mm/a以内）；建立新疆水平速度场格网模型，结果表明，新疆水平运动速度为27.1~34.8 mm/a，整体趋势为北向偏东，自西南到东北部，运动方向由北偏东向东偏转。     

高精度室内地图辅助VLC与PDR融合定位

针对传统室内定位方式存在的忽略地图精度对于整体定位精度的支撑性作用、需要额外的辅助设施和附加模块以协助定位系统实现目标点定位、定位信标的保密性差、定位信号源与辅助基站等具有较强的信号辐射等问题,本研究引入高精度室内地图辅助,提出了一种VLC与PDR融合的室内定位算法。首先,本研究摒弃了传统人工勾绘方式,在室内扫描机器人turtlrbot平台上（装载有二维激光扫描雷达）,利用Gmapping二维栅格地图构建算法,生成高精度室内地图。在此基础上,采用扩展卡尔曼滤波算法结合高精度地图信息实现VLC与PDR融合定位。该融合定位算法较好地结合了VLC定位与PDR定位各自的技术优势,实现了VLC定位结合高精度地图信息对PDR定位自适应动态纠偏,对于进一步实现新型低成本、无信号辐射、保密性强、附加模块少的高精度室内定位提供了较好的理论与技术支撑。实验结果表明：在高精度室内扫描地图构建过程中,其测距分辨率<0.5 mm,VLC与PDR融合定位算法的整体定位精度为1.33 m,平均定位响应时间为0.58 s。     

利用稳健WTLS方法进行三维激光扫描标靶球定位

针对标靶球定位缺少有效的确定协因数阵方法的问题,顾及点到平面的距离反映了点与平面的相关性及入射角对点云数据点位精度的影响,将两者推广到三维激光扫描标靶球定位中。以距离、先验入射角确定各点协因数值,并给出观测向量协因数阵及系数矩阵协因数阵,利用稳健加权总体最小二乘方法进行标靶球定位。实例表明,以距离确定协因数阵的稳健加权总体最小二乘方法解算标靶球参数估计比其他方法更精确。     

介绍GPS定位中的几个概念

文章概略介绍了利用卫星进行定位的原理 ;由卫星信号传播、信号接收和SA政策等引起的理论误差 ;给出了多种快速、高精度定位的工作模式和观测点选择的原则 ;列出了将WGS - 84坐标转换为我国坐标的公式及解算参数的具体方法 ,供读者在GPS工作中参考。     

多系统GNSS融合精密单点定位模糊度固定方法分析

分析各分析中心提供的精密单点定位模糊度固定产品及其对应方法，结合观测数据进行多系统模糊度固定解算实验。结果表明，各分析中心提供的产品卫星轨道具有高度吻合性，提供了较高精度精密单点定位的基准；多系统GNSS融合可以加快模糊度固定，提高模糊度初始固定时的定位精度。     

一种基于数字天顶仪的方位角计算方法

针对数字天顶仪，研究一种解算CCD坐标系x轴与北向之间夹角以实现定向的方法。通过对称位置两幅星图解算得到的天顶仪旋转轴的天文坐标，与已知测站点位置真值进行运算，得到相应的切平面坐标系倾斜量。结合双轴倾角仪测量的倾角计算倾角仪X敏感轴的方位角，并运用最小二乘算法解算出倾角仪的定向角，最终解算出CCD坐标系x轴方位角而实现定向。对数字天顶仪的一个工作循环采集的数据进行解算，得到的方位角标准差σ=3.06′，CCD坐标系x轴方位角满足3σ要求，可以实现定向的目的。     

GNSS精密单点定位成果的框架与历元转换方法

虽然GNSS精密单点静态定位精度可达cm级，但其定位成果一般是某一ITRF框架下的平均观测历元时刻的坐标，通过框架及历元转换可获取地面点在任意ITRF框架及历元时刻的坐标。利用APPS、CSRS、GAPS、magicGNSS以及AUSPOS等在线GNSS数据处理软件对93 d的单CORS站数据进行解算，并采用框架及历元转换方法将定位成果转换为CGCS2000坐标（ITRF97框架，2000.0历元）。结果表明，24 h PPP定位结果的平均精度为1.7 cm；采用中国大陆构造环境监测网络提供的ITRF2008框架下的速度场，并利用自然邻点插值法获得该测站点的速度场，再将PPP结果转换为CGCS2000坐标后的精度为1.6 cm。     

基于"山西2015速度模型"的定位方法对比研究

为了确定山西台网基于“山西2015速度模型”的相对固定的定位方法，选择2010~2016年最大空隙角小于45°、参与定位台站数大于40的103个地震事件，分别采用单纯形法、Hypo2000、Hyposat结合PTD等3种方法重新测定。结果显示，单纯形法和Hyposat结合PTD测定的残差以及网缘地震的震中距两方面均优于Hypo2000；在震源深度方面，Hyposat结合PTD的结果较为可信。综合分析认为，基于“山西2015速度模型”定位地震时，山西台网应固定使用Hyposat结合PTD的方法。     

基于加权水平精度因子的伪卫星基站选择方法

提出一种以加权水平精度因子为依据的基站选择方法，该方法根据基站和用户的相对位置给予每个基站不同的权值，降低测量误差较大的基站被选中参与定位的可能性。通过对伪距测量误差数学模型的分析，推导伪卫星定位系统加权矩阵，并设计了基于基站对WHDOP贡献的基站选择方法。仿真结果表明，该方法能更加高效、准确地实现伪卫星基站的选择，降低接收机的计算量，提高系统的定位精度。     

一种改进的六星选星法在BDS/GPS组合RTK中的应用

提出一种利用卫星高度角阈值进行选星的改进六星选星法。通过解算不同长度基线的BDS/GPS观测数据，比较不同选星策略在定位精度和解算效率方面的差异。结果显示，与传统不选星策略相比，改进六星选星法平面定位精度相当，高程方向定位精度平均提升40%，解算效率平均提升70%。     

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一种基于丹麦法的改进型双步M估计

针对抗差估计方法初值与临界值选取不当的问题,提出一种以L1-范估计的平差值作为初值、以改进的丹麦法权函数作为第一步抗差阶段权函数的双步M估计,该方法既具有较强的抗差性,又具有最小二乘的最优性。试验表明,该方法估计结果与无粗差时的LS估计结果基本一致,抗差效果明显优于传统抗差估计方法与其他两步抗差估计。     

茅山断裂带及邻区精细速度结构的双差层析成像研究

选取2008~2018年茅山断裂带及周边82个测震台站记录到的516个近震Pg、Sg到时数据,采用双差地震层析成像方法对茅山断裂带及邻区进行地震重定位和三维P波速度结构的联合反演,并分析溧阳历史上两次破坏性地震与速度结构的关系。结果表明,地震重定位后残差显著降低,研究区大部分地区横向分辨率可达0.2°。P波的速度结构横向差异变化比较明显,反演后的速度与初始速度模型之间的变化率基本在±10%左右。茅山断裂带两端呈现高速特征,中段表现为低速结构。溧阳震源区1974年MS5.5地震发生在深变质岩系内的低速层上,而1979年MS6.0地震发生在深变质岩系与浅变质岩系边界上,这两次地震的发震原因可能与具有塑性流变特性的低速体和速度梯度较大的转换复合位置容易产生应力集中有关。     

基于移动数据和时间地理学的大学生行为模式构建与分析

基于时间地理学的基本原理,将GPS卫星定位技术和Wi Fi室内定位技术相结合,自动获取大学生行为时空大数据,利用GIS技术对时空数据进行分析、挖掘和可视化。通过对大学生的行为进行建模,揭示当代大学生日常学习和生活的行为模式和规律。研究成果对学生规范自身的学习和生活、高校制定教学计划和规章制度,乃至国家制定高等教育的方针和政策都有一定的参考价值。     

基于WiFi探针数据的城市出行轨迹提取

为了更便捷地提取城市居民的出行轨迹,从而分析个体的日常空间行为,进而为城市管理的各项措施决策提供数据支撑,本文提出基于WiFi探针数据的城市出行轨迹提取方法,主要解决WiFi探针数据的路网匹配及丢失轨迹重构问题。首先,通过对终端MAC码和时间戳进行多列排序后提取出轨迹记录序列,利用信号强度RSSI值为每条记录提取坐落在路网上的候选点集。其次,设计基于局部评价的算法,对于每一个候选点,利用其前后相邻的几条记录提取的候选点集与其之间的时空关系,先后对其进行时间一致性评价和空间一致性评价,再结合以时间反比动态构建的权函数,得到最终评分;然后将每个候选点集中评分最高的点作为最佳匹配点,至此完成轨迹记录的路网匹配。最后,先采用基于深度优先的路径搜索算法搜索出丢失轨迹上下点之间的所有可行路径,再基于TOPSIS法决策出最优的重构路径。本文以东莞市市中心区域收集的WiFi探针数据为实验数据进行测试,平均每日可提取6万多条轨迹,与其中获取的GPS数据相比较验证了方法的可行性,为城市出行轨迹挖掘提供了新的解决方案。     

卫星截止高度角和系统组合对GNSS PPP精度影响研究

为研究卫星截止高度角和GNSS系统组合对PPP精度的影响,对部分MGEX观测站10 d的实测数据分别进行24 h的精密单点定位数据处理,分析了5°~55°不同截止高度角下单系统GPS、BDS、GLONASS、双系统GPS/BDS、GPS/GLONASS、GLONASS/BDS、三系统GPS/BDS/GLONASS组合的可见卫星数以及定位精度。在确定的系统组合情况下,对不同截止高度角的定位精度分析表明,单系统定位的截止高度角应设置在30°以下,双系统应设置在40°以下,多系统应设置在55°以下;所有组合方式的最优截止高度角均在7°~15°;在确定的卫星截止高度角情况下,对不同系统组合的定位精度分析表明,当截止高度角小于40°时,定位精度最高的为GPS/BDS/GLONASS,最低的为BDS,其他系统组合居中;当截止高度角小于25°时,系统组合对定位精度的影响较为明显,随着截止高度角的增大（从25°到40°时）,这种影响逐渐减小,当截止高度角进一步增大至40°时,主要依靠BDS卫星定位,能够进行定位的系统组合定位精度基本相当。