结合CNN-BiLSTM-SA运动模式识别的自适应步频检测方法

随着位置服务(LBS)的普及，基于智能手机的行人步频检测方法对行人航迹推算(PDR)有重要影响.针对传统步频检测方法在行人多种运动模式下计步误差大的问题，提出一种结合CNN-BiLSTM-SA运动模式识别的自适应步频检测方法.首先根据行人行走特点划分运动模式，使用卷积神经网络(CNN)提取行人不同运动模式的局部特征，利用自注意力机制(SA)对提取的运动特征进行权重分配；再结合双向长短期记忆网络(BiLSTM)挖掘行人运动特征的前后时序关系进行分类识别；然后根据分类结果提出自适应最小峰距和自适应动态阈值两个特征约束的峰值检测算法对步频进行检测，并在步行中动态调整阈值大小.实验结果表明：本文提出方法在8种组合运动模式下步频检测平均误差率为1.31%，与传统峰值检测相比误差率降低5.97%，同时也优于固定阈值法.     

基于MEMS的室内定位误差修正方法研究

根据室内惯性定位存在误差累积的特点,建立广义似然比检测的方法进行零速度检测,利用Kalman滤波对检测到的"零速度"时刻进行零速修正(zero velocity update,ZUPT),从而有效降低系统累积误差。但行人行走过程中存在的无效振动,导致测得的加速度和角速度数据中出现明显的噪声,这对长时间定位精度产生较大的影响。文中提出在利用Kalman滤波进行误差校正之前首先采用Butterworth低通滤波滤除加速度和角速度数据中由无效振动引起的高频部分,即噪声部分,从而消除行人运动过程中的无效振动对定位精度的影响。     

基于卫星加速度恢复地球重力场的去相关滤波法

基于加速度法恢复地球重力场时,卫星加速度是由卫星轨道数值微分得到,而数值微分会放大高频误差,进而降低了重力场解算结果的精度.针对数值微分导出的加速度误差具有有色噪声的特性,提出利用去相关算法构造白化滤波器对加速度有色噪声进行滤波处理,并根据去相关的基本原理分别构造了基于三点差分和ARMA模型的白化滤波器.采用不同噪声背景的CHAMP卫星模拟轨道数据进行解算,结果表明:基于去相关滤波解算的重力场模型精度均要比等权解算的重力场模型精度高,初步验证了去相关滤波方法的有效性.     

一种地形遥测图像自适应滤波器

提出了一种新颖的脉冲噪声自适应滤除算法,该算法基于数理统计和模糊数学思想,对局部数据(滤波窗口)进行均值和方差估计,并根据估计结果自动选择检噪门限,进而实现噪声检测和平滑。试验结果显示,在脉冲噪声密度小于5%时,该算法的滤波信噪比增益远高于常用滤波算法和其他同类算法;算法对平稳信号的处理效果较好。     

InSAR干涉图滤波方法研究

探讨多视滤波法、中值滤波法、基于梯度的自适应滤波、additive滤波法四种抑制干涉图噪声的滤波方法.多视滤波法平滑了影像数据,是以牺牲空间分辨率为代价的,通常这种滤波处理应用在从两个单视影像获得的复数影像处理中;作为一种传统的抑制噪声方法,中值滤波技术实质上是一种非线性信号处理技术,它假设噪声具有极端的数值,即在所定义的平滑模板内为最(较)大值或最(较)小值,因此它会使得干涉图丢失一些信息;基于梯度的自适应法是基于梯度的一种中值滤波,它使得边缘更加清晰,该方法可与中值滤波联合使用;Addtive滤波法强调根据局部噪声状况和使用方向平行窗口得到的滤波噪声边缘来自适应的滤除噪声,对于局部噪声状况由关联图来决定.这种方法尤其对高关联的干涉图最为可取.     

基于信噪比的InSAR干涉图自适应滤波

提出一种基于信噪比的InSAR干涉图相位噪声抑制算法.该算法对Goldstein滤波方法进行改进,使Goldstein滤波参数α依赖于局部信噪比,从而实现对低信噪比区域进行强滤波、高信噪比区域弱滤波.采用模拟数据和真实数据进行验证,结果表明新算法能有效抑制InSAR干涉图的噪声.     

基于统计比值差值排序滤波器的SeaWiFS图像椒盐噪声检测与消除

由于多种原因 ,部分SeaWiFS卫星图像数据中存在比较严重的椒盐噪声。该文在分析SeaWiFS椒盐噪声特征的基础上提出一种基于窗口内均值与均方差比值序列差值的统计比值差值排序滤波器 (StatisticalRatioRankOrderedDifferencesFilter,SRROD) ,并讨论如何使用该滤波器技术有效地对椒盐噪声进行白点噪声、黑点噪声检测和消除。与常用的中值滤波和其他滤波器比较 ,该方法能在有效消除椒盐噪声的同时 ,保持图像数据中其他位置的点不受影响。通过灵活地调整不同的阈值可以获得不同的滤波效果。最后 ,讨论了如何从有效峰值信噪比 (EffectivePeakSignalNoiseRatio,EPSNR)分布图上提取最优阈值对的方法     

一种改进均值的自适应中值滤波算法

针对自适应中值滤波算法在滤除高浓度椒盐噪声和保留图像边缘细节中的不足,提出了一种改进均值的自适应中值滤波(IMAMF)算法。该算法采用扩充图像边界的方式,使得原图像的边界点能在自适应的滤波窗口下参与噪声检测和滤波处理,并在检测噪声和信号时,增加了噪声阈值判定,将存在噪声的像素点用修正后的均值滤波器值输出,信号点则用原始灰度值输出。为了验证算法的可行性,采用了5种不同的算法进行仿真对比分析,并从主观角度和客观指标上进行效果评价。试验结果表明:该算法能有效滤除浓度为10%～90%范围内的椒盐噪声,且图像细节和边缘信息得到了更好的保留,滤波性能明显优于其他算法。     

GPS多路径误差滤波方法比较研究

基于GPS多路径时间序列,分别采用Vondrak滤波、经验模式分解(EMD)和小波滤波3种方法构建了GPS多路径误差修正模型,并将其用于削弱多路径效应.通过对模拟数据及实测数据的分析表明,3种方法都能有效地分离不同噪声水平下时间序列中的信号和噪声.同时,利用3种方法构建的多路径修正模型可有效地削弱多路径效应的影响,提高GPS定位精度,但3种方法的优缺点各有不同.     

X波段航海雷达图像噪声检测与滤除方法研究

根据航海雷达数据的时空特点,提出一种图像噪声检测与滤除方法。该方法首先根据噪声在各次扫描间的不相关性对其进行检测,然后只针对检测出的噪声数据进行滤除。通过与传统的中值滤波算法和均值算法进行比较,同时使用信噪比指标对处理结果进行分析,结果表明,本算法既保持了传统中值滤波方法简单、快速的优点,又很好地保持了图像的灰度信息,具有较好的降噪效果。     

双状态机的自适应步态检测算法

针对步态检测算法无法适应于不同的运动状态、不同传感器姿态问题,该文提出基于双状态机的自适应步态检测算法,该方法在原算法基础上利用最大整体加速度阈值对状态机进行状态分割,并利用时间阈值和整体加速度阈值对状态机进行二次判断。通过四类步态检测算法的比较实验,常规峰值检测算法、状态机步态检测算法在行人行走状态下步态检测精度均优于99%,而在行人跑步状态和行走+跑步状态的步态检测精度仅为60%和70%,无法适应行人的不同运动状态;本文算法在不同行人运动状态、不同传感器姿态下均具有较强的适应性和可靠的步态检测正确率。     

Floor positioning method indoors with smartphone’s barometer

ABSTRACT

This paper presents an indoor floor positioning method with the smartphone’s barometer for the purpose of solving the problem of low availability and high environmental dependence of the traditional floor positioning technology. First, an initial floor position algorithm with the “entering” detection algorithm has been obtained. Second, the user’s going upstairs or downstairs activities are identified by the characteristics of the air pressure fluctuation. Third, the moving distance in the vertical direction and the floor change during going upstairs or downstairs are estimated to obtain the accurate floor position. In order to solve the problem of the floor misjudgment from different mobile phone’s barometers, this paper calculates the pressure data from the different cell phones, and effectively reduce the errors of the air pressure estimating the elevation which is caused by the heterogeneity of the mobile phones. The experiment results show that the average correct rate of the floor identification is more than 85% for three types of the cell phones while reducing environmental dependence and improving availability. Further, this paper compares and analyzes the three common floor location methods – the WLAN Floor Location (WFL) method based on the fingerprint, the Neural Network Floor Location (NFL) methods, and the Magnetic Floor Location (MFL) method with our method. The experiment results achieve 94.2% correct rate of the floor identification with Huawei mate10 Pro mobile phone.     

基于加速度量测幅值零速检测的计步算法研究

准确的步数统计是进行人员航位推算的关键,通过分析行人运动模型及步行姿态,设计了一种基于零速检测的加速度量测幅值计步算法,实现了载体坐标系和行人地理坐标系的转换,剔除了伪零速现象,在室内模拟环境下采用低成本的微机电机械系统（micro electro mechanical system,MEMS）惯性测量元件对人员行走进行检测,实现了行人运动姿态的有效识别和步数的精确统计。实验结果表明,该计步方法准确性高,对不同的运动环境（走廊、拐角和楼梯）具有良好的适应性,计步正确率均达到98%以上,并且所用的测量元件功耗低,便于携带,适合室内复杂环境。     

基于RFID的井下人员定位系统

准确的步数统计是进行人员航位推算的关键,通过分析行人运动模型及步行姿态,设计了一种基于零速检测的加速度量测幅值计步算法,实现了载体坐标系和行人地理坐标系的转换,剔除了伪零速现象,在室内模拟环境下采用低成本的微机电机械系统（micro electro mechanical system,MEMS）惯性测量元件对人员行走进行检测,实现了行人运动姿态的有效识别和步数的精确统计。实验结果表明,该计步方法准确性高,对不同的运动环境（走廊、拐角和楼梯）具有良好的适应性,计步正确率均达到98%以上,并且所用的测量元件功耗低,便于携带,适合室内复杂环境。     

面向智能手机的改进有限状态机步态探测算法

针对室内定位行人航位推算中步态探测算法步数识别准确率不高、同步控制不精确及位置估计偏差较大等问题,提出了一种面向智能手机平端活动的改进有限状态机步态探测算法。通过设定有限状态对应步行过程合加速度变化趋势,利用相邻合加速度差值和上/下坡次数阈值实现步数识别和步态周期估计。在211 m走廊内由2名实验人员分别平端智能手机开展实验,结果表明,改进算法的步数识别准确率为100%,每一步的平均识别时间提前了0.004 s,平均位置误差为0.384 m,相比于自相关分析和加速度差分有限状态机算法,识别准确率、同步控制精度和位置估计精度分别至少提高了0.7%、60%和21.15%。改进算法在步数识别、同步控制及位置估计方面优于现有算法。     

高分辨率遥感影像建筑物分级提取

高分辨率遥感影像建筑物信息自动提取是遥感应用研究中的一个热点问题,但由于受到成像条件不同、背景地物复杂、建筑物类型多样等多个因素的影响使得建筑物的自动提取仍然十分困难。为此,在综合考虑影像光谱、几何与上下文特征的基础上,提出了一种基于面向对象与形态学相结合的高分辨率遥感影像建筑物信息分级提取方法。该方法首先利用影像的多尺度及多方向Gabor小波变换结果提取建筑物特征点;然后采用面向对象的思想构建空间投票矩阵来度量每一个像素点属于建筑物区域的概率,从而提取出建筑物区域边界;最后在提取的建筑物区域内应用形态学建筑物指数实现建筑物信息的自动提取。实验结果表明,本文方法能够高效、高精度地完成复杂场景下的建筑物信息提取,且提取结果的正确性和完整性都优于效果较好的PanTex算法。     

Improved adaptive filter with application to relative navigation

An improved adaptive Kalman filter algorithm is presented to model error and process noise uncertainty. The adaptive algorithm for model error is obtained by using an upper bound for the state prediction covariance matrix. The process noise is estimated at each filter step by minimizing a criterion function, which was determined by measurement prediction. A recursive algorithm is provided for solving the criterion function. The proposed adaptive filter algorithm was successfully implemented in GPS relative navigation for spacecraft formation flying in high earth orbits with real orbit perturbations. Software simulation results indicated that the proposed adaptive filter performed better in robustness and accuracy compared with previous adaptive algorithms.     

结合正则化最小二乘进行高空间分辨率四波段相机云识别

针对资源三号(ZY-3)多光谱影像的特点,提出一种结合最小二乘原理与阈值法的云检测方法。在阈值法进行初始云提取的基础上,利用正则化最小二乘进行云像元的再次提取,克服了高分辨率遥感影像上云与道路、房屋等地物容易混淆的问题。与现有云检测方法进行对比,利用阈值法与正则化最小二乘进行云检测的整体精度和Kappa系数明显高于阈值法、阈值与K均值聚类相结合的方法,达到了支持向量机云检测方法相同的精度水平,但是效率明显高于后者。将该方法应用于不同时相和场景的遥感影像,算法云像元提取的整体精度在97%以上,Kappa系数在0.9以上。分析表明,该算法能够对不同下垫面情况下的云像元进行有效地识别。     

一种结合四元数与直方图的多光谱图像自适应边缘检测方法

针对图像自适应边缘检测的难点和传统多光谱遥感图像边缘检测方法的局限性,提出了一种结合四元数与直方图的自适应边缘检测方法。该方法在四元数空间,利用矢量旋转完成了多光谱图像的边缘检测,并通过直方图统计的方法获取自适应阈值,实现了边缘图像的检测。利用陆地多光谱遥感图像和水域多光谱遥感图像分别进行实验,验证了方法的有效性。