基于多磁信标的指纹匹配定位算法

针对室内、地下以及障碍物较多的复杂环境中,可用导航源匮乏问题,本文提出一种利用低频时变磁场实现目标高精度位置与姿态解算的解决方案。传统时变磁场定位方法要求磁信标坐标系与目标坐标系一致且无法解算目标相对姿态角信息,同时精度普遍较差。本文提出的方案在解决传统方案的局限性基础上,又提出一种基于指纹匹配的改进方案,具有穿透性好、鲁棒性强且精度高的特点。首先根据空间中测量磁场计算磁信标接收信号强度RSSI (Received Signal Strength Indicator)拟合直线,根据指纹匹配原理估计目标位置;再根据测量磁场方向矢量模型,反演解算目标姿态角信息,实现目标位置与姿态信息解算过程,研究并分析了磁信标导航系统误差来源及解决方案;最后通过对比实验,验证本文提出的算法在实验条件下,位置估计误差期望为0.069 m,姿态角估计误差期望为2.3°,且误差不随时间积累,相对于传统的磁信标导航方案具有明显优势,具有较高的工程应用价值。     

海水入侵的实验研究

在海岸含水层中,含较多盐分的海水向陆地方向入侵形成淡-咸水交界面,通常称为海水入侵界面。该界面的动态变化受气象、水文地质和人类活动等因素的影响,是海水入侵问题的主要研究内容。本文介绍了海水向含水层中入侵的室内实验研究,以着色海水和图像处理方法获得入侵界面的形态及其动态变化。实验方法先进,所得数据整体性强,精度高,而且观测方法对流场没有干扰,比传统的提取水样进行化验的方法更有效。实验中模拟了海洋潮汐条件,揭示了入侵界面在不同实验条件下的动态特征。应用数值模拟方法揭示了流场的特征。计算表明,流场分两个区———淡水区和咸水区,由入侵界面分开。淡水区的水流相对活跃,淡水由入侵界面以上区域渗出边界,在界面以上形成淡水通道。     

滨海盐碱地区包气带中淡水透镜体维持机理

大气降水是滨海盐碱地区浅层地下水的重要补给来源。滨海地区浅层地下水多为咸水且埋藏较浅,在不同包气带岩性渗透性差异下,在大气降水入渗补给过程中,一定时间内潜水面以上一定范围内存在淡水分布,即淡水透镜体,它能局部隔离地下咸水对上层土壤和植物的危害,并在一定程度上供给植物吸收利用。采用自制的室内物理模拟装置,通过控制土层结构,模拟了大气降水入渗补给条件下包气带中淡水透镜体的形成与消退过程,探讨了不同土壤类型中淡水透镜体的维持情况;并利用吸水管模拟客土上所种植物根系吸水,研究了不同吸水量条件下土壤中淡水透镜体的变化规律。结果表明:上层中砂、底层粉砂质黏土的双层土体结构中,淡水透镜体的维持性最好,在降水入渗补给条件下,透镜体形成时间在1500 min左右可达最大厚度(约15 cm),若补给源消失,透镜体完全消退需7500 min,能较长时间地阻隔地下咸水;双层土中模拟形成的稳定淡水透镜体在无补给条件下,能够隔离地下咸水的同时亦能为上层植物提供243.5 mL淡水资源。     

真空堆载联合预压加固软土地基效果分析

以苏州某软土地基采用真空堆载联合预压法加固处理为实例,通过现场地表沉降、分层沉降及孔隙水压力监测和室内土工试验等方法,探讨了预压前后软土地基的物理力学性质变化规律,分析了这一处理方法的加固机理和有效性。试验结果显示:预压后土体含水量降低,干密度增大,液性指数减小,压缩模量增大;土抗剪强度指标c、φ值均有提高,特别是土的内摩擦角φ值显著增大。总体来说软土的工程性质得到显著改善,说明真空堆载联合预压法处理软土地基效果显著。     

基于改进AP选择的融合随机森林室内定位算法

针对复杂室内环境下接收信号强度(RSS)值和维度发生变化的问题,提出一种改进的接入点(AP)选择方法并融合随机森林(RF)分类算法进行实时室内定位. 在离线阶段应用改进的AP选择方法,并使用AP的RSS数据方差以及AP出现频率来衡量AP稳定性并选取前m个稳定的AP. 在处理方差时会经拉普拉斯平滑,以避免出现方差为0的情况,并以此构建初步的指纹数据库;在在线阶段利用集成学习中的RF来对分类结果进行投票表决得到最终位置信息,并将改进后的算法同传统RF,改进后的AP选择融合加权的K近邻算法(WKNN)以及基于信息增益(IG)的AP选择算法加随机森林相比较. 实验结果表明:文中所提出的方法在定位误差方面较其他三个算法分别下降29.3%、23.2%、17.2%,同时在定位时间方面也有提升.      

一种基于智能手机四向RSS指纹的室内定位方法

针对传统位置指纹匹配算法只能表征单一维度指纹点特征的问题,提出了一种基于智能手机四向接收信号强度(RSS)指纹的室内定位方法. 该方法通过离线阶段的数据采集、特征提取、接入点(AP)权重分配三个步骤提取了更丰富的指纹点信息,在线阶段使用改进的K最近邻(KNN)分类算法将测试点与指纹点匹配. 在操作系统版本为Android 10的智能手机上使用蓝牙传感器进行实验验证,随机选取30个测试点,得到的实验结果表明:1)四向RSS指纹优于传统的单向RSS指纹,在相同的实验条件下使用四向RSS指纹最高可降低13.4%的定位误差;2)使用四向RSS指纹结合提出的算法,平均定位误差在1.61 m,且响应时间在毫秒级.      

融合光照强度的地磁室内定位方法研究

针对单一地磁室内定位技术精度及稳定性较差的问题,该文提出基于Tent-ASO-BP算法模型的地磁/光强融合定位方法。离线阶段数据预处理后,将坐标轴转换的地磁三轴数据与对应光强数据结合提高定位点的特征维度,采用克里金插值法建立不同分辨率指纹库;在线阶段利用已建立的Tent-ASO-BP算法模型输出定位结果。实验结果表明,该定位模型具有较好的定位性能,可有效应用于室内定位;且相比单一地磁定位技术,地磁/光强融合定位技术可明显提升定位精度及稳定性。     

广州市室内地温的变化规律分析

对2012年2月—2014年2月间广州室内地温进行了分析,同时还分析了其与室外气温的相互关系,结果表明：室内日平均地温随月份的变化呈正弦曲线变化,并且其变化与室外平均气温的变化有很高的相关性,但室内地温的升降幅小于室外气温的升降幅,春夏季室外气温高于室内地温,而秋冬季节相反;室内地温的日较差通常很小,一般小于1℃;当室内地温日较差在1～2℃时,多是室外处于持续的升温或持续降温状态;当室内地温日较差大于2℃时,多是因受冷空气影响。有冷（暖）空气影响时,室内地温下降（上升）较室外气温有一定程度的滞后,室内地温下降（上升）幅度较小但保持一致下降（上升）趋势,二者日平均温度变化趋势较为一致。     

大气边界的室内模拟研究—夹卷层温度场结构分析

利用室内水槽模拟大气对流边界层，并用多探头测量和光学方法测量分析夹卷层的夹卷过程和温度场结构。测量结果表明，夹卷层的温度场不同于各向同性湍流场，主要原因是夹卷层中含有一些大尺度的相干涡旋。     

大气边界层的室内模拟研究--夹卷层温度场结构分析

利用室内水槽模拟大气对流边界层,并用多探头测量和光学方法测量分析夹卷层的夹卷过程和温度场结构.测量结果表明,夹卷层的温度场不同于各向同性湍流场,主要原因是夹卷层中含有一些大尺度的相干涡旋.