多传感器数据融合技术与应用

研究了多传感器数据融合理论的相关算法及其在多传感器系统中的应用，分析了数据融合技术目前在应用方面存在的问题；针对应用证据理论（D-S方法）解决多传感器条件下的数据融合过程中存在的失效问题，给出了修正合成规则；通过实例对其进行了验证。     

基于多传感器融合式航迹起始算法

提出了一种基于聚类分析和Kalman 滤波相结合的多传感器航迹起始算法.根据多传感器同一时刻对同一目标的观测值在空间呈团状的特征,运用聚类的方法解决数据融合问题.采用一种改进的粒子群(PSO)优化算法对多传感器观测数据进行聚类,结合聚类中心和目标预测值,应用Kalman滤波器估计目标状态,从而实现航迹起始.实验结果表明,该方法有效.     

全息高精度导航地图: 概念及理论模型

本文提出了全息高精度导航地图的概念,它融合了多源数据,尤其是电磁传感器、声音传感器、热红外仪等传感器数据,从更多角度为导航提供信息。在此概念基础上,提出了一种融合多源数据的全息高精度导航地图理论模型框架,该框架包含4个步骤：① 全息道路数据采集,包含道路三维彩色激光点云、遥感影像、无人机航拍倾斜测量数据、摄像头图像、热红外图像、声场信号、电磁场信号;② 道路静态信息提取,从上述采集信息提取和标记得到,如车道线、路坎、栏杆、路牌、路灯、隧道等,作为无人驾驶车辆规划基础路线和车辆位置定位的数据基础;③ 道路动态信息提取,从上述采集信息提取和标记得到,如离前后车辆的距离、前方有无行人、道路施工护栏、泛在信息等,作为检测无人驾驶车辆周围的实时道路环境和规划无人驾驶车辆行驶路线的依据;④ 动、静态信息融合：融合道路静态信息和道路动态信息,丰富道路信息,提高道路线精度,提高全息高精度导航地图更新的效率,为导航和无人驾驶车辆提供地图服务。     

试论供热管网建设工程管理

供热管网建设工程的管理,是一项直接关系到百姓切身利益的大事,“暖屋子”工程。也是政府惠民政策的重要项目;供热管网工程建设有利于环境保护、节能减排、安全作业、温暖民心和提高经济效益的多重利好;达到了国家、百姓、企业多赢的综合目标。     

船载多传感器一体化测量数据实时存储方法研究

基于船载水陆一体化测量系统,设计一体化测量数据存储格式、多线程网络通信、时间同步控制以及时间匹配技术,实现船载多传感器一体化测量数据实时存储功能,并将采集的多源数据统一存储到文件中。实验证明,该存储方法能有效提高系统的集成度,克服多传感器存储效率冗余的缺陷,提高测量数据存储性能。     

城市天然气管网火灾定量风险分析系统研究与实现

随着城市天然气管网大面积铺设和投入使用,管线的安全风险问题日益突出。相关天然气泄漏、火灾、爆炸等事故对民众财产和人身安全产生了严重威胁。针对这一问题,基于GIS技术提出了一套燃气管网定量风险分析模型,结合燃气泄漏引发建筑物火灾的特殊背景下,提出适用的城市火灾蔓延模型,借助C#编程与ArcGIS Engine平台,开发一套城市天然气管网火灾定量风险分析系统。试验结果表明,本文系统有效地预测事故可能发生区域以及事故影响区域,并对发生火灾概率较大的区域实现蔓延模拟,从而预先对存在事故隐患的区域进行重点风险评价、安全教育乃至整个城市的二次规划和重建,有效抵御事故的发生,防患于未然。     

高分辨率电子倾角传感器HRTM的倾角漂移和固有频率研究

电子倾角传感器普遍存在倾角漂移和输出数据跳变的现象,检测倾角传感器的倾角漂移规律和数据跳变的固有频率可以有效改善倾角传感器的数据质量。基于高分辨率电子倾角传感器HRTM（very high resolution tiltmeter）的工作原理,分析影响倾角传感器倾角漂移的因素,设计检验倾角传感器输出数据固有频率的实验平台,提出基于傅里叶变换的固有频率检测方法。基于地下室恒温环境下采集的10 h数据进行实验,结果表明,该传感器的倾角输出数据存在明显的倾角漂移和输出数据跳变现象,倾角漂移与仪器内部温度高度线性相关,x轴、y轴跳变的固有频率分别为2.773 Hz和2.813 Hz。     

关于在无线传感器网络中测量数据出错识别和纠正的算法

在无线传感器网络环境中,针对一个具体的模拟任务来探讨传感器节点测量数据(二进制数据)错误出错识别和纠正问题,并给出一种可行性算法(阀值推论)来检测和纠正此类错误.理论分析和仿真显示,在少量传感器节点(＜15%)出错情况下,系统能够检测和纠正其中的80%～90%错误.     

新型组合导航定位技术在机场抢建中的应用

在机场抢修抢建中,对测量系统的作业时间、定位精度、可靠性具有较高的要求,本文提出了一种新型高精度IMU/TS组合定位导航方法,引入激光跟踪定位/惯性组合导航理念,分析了系统组成以及各传感器的误差项,将系统时间延迟作为新的状态估计参数,采用卡尔曼滤波器将IMU和TS数据进行数据融合处理,并在车载动态应用条件下同IMU/GPS组合定位导航系统进行了实验数据比对,验证了在无GNSS信号环境下IMU/TS组合定位导航系统的位置测量精度。     

基于多传感器信息融合的城市边坡监测数据异常事件检测

为预防和管控城市突发地质灾害造成的人民生命和财产损失,国家针对城市地质灾害易发地区部署了大量的各类传感器,用来感知和监测城市边坡等地质体的变化情况,以支持对地质灾害的预警。从边坡监测数据特点和时序数据分析技术出发,针对监测数据噪声混杂、模式分析困难、预警阈值的不确定性等问题,给出了一种基于多传感器信息融合的边坡监测数据异常事件检测方法。主要工作包括：(1)边坡监测数据变化模式可以归结为周期项、趋势项以及噪声项的叠加,实践中在预处理基础上对边坡监测数据进行周期为24 h的重采样,同时趋势项可以近似看作是经典的牛顿运动,以此构建形变运动模型,为卡尔曼滤波的状态转移提供理论支持;(2)采用集中式衰减记忆卡尔曼滤波,引入衰减记忆因子,对多传感器边坡监测数据进行特征级融合,降低了噪声的影响,提高了边坡监测数据的可靠性;(3)引入惩罚系数,应用改进的动态时间弯曲算法对于周期序列数据进行相似性度量。在此基础上基于K-means聚类和局部异常因子分析对边坡监测数据进行异常检测,并基于3σ准则确定预警阈值。该方法能将正常模式和异常模式的时序数据进行区分,有效检测出边坡监测数据的异常,为灾害预防提供支持。...     

面向地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究

随着传感器实时监测等高新技术在地质勘查或生产开发中的应用,形成了动态与静态并存、多源异构的地质时空大数据.然而,目前地质信息系统在地质数据组织管理方面,主要是静态地存储和表达出地质矿产勘查或生产开发在某个特定时期的状态,尚不能满足对勘查或生产开发过程中实时信息的存储管理,进而支持对地质过程的分析和研判.针对性开展了地质时空大数据表达与存储管理的数据模型研究,目标是能够融合数据多源与时空多维性,又能够支持时间关联与时间多粒性.针对地质大数据、地质过程的静态与动态数据紧密结合的特点,采用面向对象和基于事件的思想,提出了基于事件多因素驱动的地质时空大数据概念模型,并开展了相应的地质大数据存储管理逻辑模型、基于系统工程库的管理结构和地质时空对象管理模型设计.基于地质时空大数据逻辑组织管理模型和时空过程的非关系型分布式数据库架构,设计了地质大数据存储模型.融合三维地质建模技术、动态监测信息实时可视化等技术,构建了所需模型过程模拟的三维环境,通过绑定观测数据源,设计实现了基于OPC接口的模拟数据产生事件、作用对象响应的矿山动态开采流程.在王家岭煤矿首采区地质数据支持下开展了应用研究,实现地质时空事件条件下的矿山动态开采过程表达与数据管理,验证了本文模型的可行性和有效性.     

基于B/S与M/S混合架构的排水管网巡查养护WebGIS系统

阐述了B/S(Browser/Server,浏览器/服务器)架构和M/S(Mobile/Server,移动设备/服务器)架构的特点,总结了GIS技术在排水管网管理中的应用.以城市排水管网巡查养护管理工作的需求为基础,介绍了基于B/S与M/S混合架构的城市排水管网巡查养护WebGIS系统的结构设计和功能实现,包含管网巡查、管网养护、管网应急管理等功能.将该系统应用于城市排水管网的运营管理过程,可改善目前排水管网粗放不系统的管理模式,提高城市排水管网巡查养护工作的效率和监管力度.     

地下管网数据的动态更新技术研究

结合城市地下管网数据的现状,建立地下管网数据的时空数据结构;针对较少数据量的竣工测量数据和较大数据量的普查数据分别采用了基于要素和基于范围的更新方法,同时建立起数据的历史回溯机制,实现任意时间点数据的查询展示。实实在在解决了地下管网数据的现势性以及历史数据维护问题。     

基于GIS的化学品管道输送监控预警系统研究与开发

管道输送以其效率高、成本低等优势在化工企业与园区中得到广泛应用。管道输送的规范管理和安全监控是管道高效安全运行的基础保障。本研究根据天津临港工业区管廊数据管理和管道泄漏检测的实际需求,设计开发了化学品管道输送监控预警系统,将GIS技术和泄漏检测模型有机集成,实现了数据的统一管理和综合查询、管道运行的远程监控和管道泄漏检测及空间定位等功能,可有效提高管廊系统日常管理效率和事故决策分析水平。系统以方案的形式组织管理所有数据,可适用于其他地区管廊的监控管理,具有较好的可推广性。     

福卫全色图像与SPOT5多光谱图像数据融合

本文采用多源遥感数据融合技术对来自两种传感器的遥感图像进行配准、融合,两种数据分别是福卫全色图像（PAN）2M分辨率和SPOT5多光谱图像（MS）10M分辨率。其中全色图像（PAN）,地面分辨率：2M,多光谱图像（MS）,     

航放数据与高分一号卫星光学数据融合及应用

高分辨率的多光谱遥感影像与低分辨率的航空放射性测量数据的融合有利于提高地质体识别效果,可以为地质填图和找矿提供重要参考。从多光谱遥感影像及航放数据特征出发,建立了基于Curvelet变换的线性融合方法,实现了高分一号多光谱数据与航放数据的多源异构数据融合。对融合结果的地质解译效果评价表明,在融合系数为0.7时,多光谱数据与航放数据的融合图像所反映的地质信息最丰富,表明所提出的基于Curvelet变换的国产卫星影像与航放数据融合方法对实现此类多源异构数据的融合,具有重要参考价值。      

基于MEMS加速度计的强振动记录黑匣子的设计

设计基于MEMS加速度传感器的一种强震记录黑匣子,采用SOC系列C8051F005型单片机对MEMS加速度传感器的输出信号进行A/D转换,记录该设备安装点位所经受的强振加速度值,并通过LCD16032显示一分钟内的振动加速度峰值.该系统具有体积小、安装与操作方便、免维护等特性.     

海岛(礁)、滩涂和水下地形矢量数据融合方法研究与实现

海岛(礁)、滩涂和水下地形DLG数据库是重要的测绘成果,为开展海洋综合调查工作提供了数据基础。然而,现有的三库测绘成果是分阶段采集的,数据精度和数据模型不一致,且存在大量重复采集的情况,最终成果也是分库存储的,这使其无法进行统一管理和更新。为此,本文对多源海洋基础空间要素数据的融合方法进行了研究,首先采用矢量数据匹配技术获取对应实体,然后通过本文提出的属性融合技术和基于中误差与对应点的几何信息融合技术对三库DLG数据进行融合,以实现三库数据的属性共享、几何精度的改进和数据冗余的减少。最后,我们还基于.NET和Arc GIS Engine组件开发了海洋基础空间要素数据融合系统,用于浙江省海岛(礁)、滩涂和水下地形基础空间要素数据的融合。     

基于改进“移去-恢复”算法的海底地形构建方法研究

为解决源测量数据生成海底地形过程中,数据处理方法影响海底地形精度和分辨率的问题,提出了一种多源水深数据融合方案.在分析DEM、海图水深和多波束测深数据特点的基础上,兼顾不同数据源的优点,克服单一数据源的不足,基于“移去-恢复”算法进行改进,使算法更适用于融合高精度数据源,融合海图水深和多波束测深数据于DEM,构建新的海...     

多源遥感影像数据融合方法在地学中的应用

应用遥感影像数据融合理论，研究了光学遥感、热红外遥感、微波遥感卫星在地质学中的应用，论述了不同类型的遥感数据及其他地学数据在不同层次上的同一传感器多波段数据融合、不同SAR图像数据融合、HIS变换、遥感影像与地球物理、地质和航磁等数据的融合。结果表明，数据融合技术在突出地质特征信息方面具有能突出线性构造、断裂构造、地形地貌的优势。