定位算法文献综述
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水下机器人双目立体视觉定位系统研究的开题报告(以下为开题报告正文)一、研究背景水下机器人作为一种具有广泛应用前景的智能装备,已经被广泛应用于海洋资源勘探、水下搜救、海洋环保等领域。
水下机器人在进行任务执行时,往往需要精准的定位和导航能力,而水下环境复杂,导致其探测范围受到较大限制,传统的GPS等定位手段在水下难以使用,这就需要开发出一种适用于水下环境的定位系统。
双目立体视觉作为一种非接触式三维测量手段,可以有效地消除传统单目视觉测量的缺陷,提高测量精度和稳定性。
在水下机器人领域,双目立体视觉技术也得到了广泛的应用,并取得了良好的效果。
因此,本文将重点研究水下机器人双目立体视觉定位系统。
二、研究目标本文旨在开发一种适用于水下机器人的双目立体视觉定位系统。
具体目标如下:1. 设计并搭建双目立体视觉系统;2. 研究水下机器人定位算法,提高其精度和稳定性;3. 在实际水下环境中验证水下机器人双目立体视觉定位系统的有效性。
三、研究内容本文研究的具体内容如下:1. 双目立体视觉系统的设计和搭建根据水下机器人的实际需求,设计一个适用于水下环境的双目立体视觉系统。
该系统应包括可靠的照明设备、高分辨率的相机以及稳定的图像传输设备。
2. 水下机器人定位算法的研究根据水下机器人实际需求,对双目立体视觉数据进行处理,提取出机器人所在位置和姿态的相关信息,并结合陀螺仪、加速度计等其他传感器数据,实现水下机器人的定位和姿态估计。
3. 水下机器人双目立体视觉定位系统的实验验证在实际水下环境中,使用研究开发的双目立体视觉定位系统对机器人进行测试和验证,评估其定位精度和稳定性,为后续实际应用提供可靠的技术保障。
四、研究方法本文将采用以下研究方法:1. 理论研究和文献综述对现有的双目立体视觉技术进行深入学习和分析,找出适用于水下机器人的双目立体视觉算法,并针对性地进行研究。
2. 硬件开发和系统集成根据研究开发需求,设计并搭建一个适用于水下环境的双目立体视觉系统,并将其集成到水下机器人中。
文献综述二维码技术已经逐渐在人们的生活中扮演着重要的角色,在电子凭证、溯源防伪、企业宣传等方面发挥着强大的作用。
它是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的,其主要思想方法是把一维码自上而下地堆叠在一起。
具有代表性的有Code16k、Code 49、PDF47、QR Code、Maxi Code等。
相比较一维码来说,二维条码可以在横向和纵向两个方向上携带信息,信息的容量更大、编码能力更强一点。
随着我国市场经济的不断完善和信息技术的迅速发展,国内对二维条码这一新技术的需求与日俱增。
二维QR码出现于1994年,由日本Denso公司研制。
它的英文名称是Quick Response code (快速响应矩阵码),具有信息容量大,密防伪性强、可靠性高等优点,因此它逐渐在物流、交通、证件和医疗等领域得到了广泛的应用。
QR码是实践中应用最多的二维条码之一。
时下,二维码这种用“马赛克”图形记录数据的形式以其形式简便、载体灵活、传递信息快等优势已迅速成为大家青睐的信息交流方式。
然而,很多网民不知,二维码在给我们生活带来方便的同时,也成为了手机病毒、钓鱼网站传播的新“病毒载体”。
近日,全球虚拟化与云安全领导厂商趋势科技提醒大家:需注意防范二维码背后的安全隐患;应尽量避免随手刷来历不明的二维码;建议大家免费下载趋势科技移动安全个人版,作为移动终端设备的安全助手。
对于QR码的研究,国内的专家们主要从以下几个方面展开:首先,对于二维QR码的应用研究。
叶爱东、罗红[1]介绍了QR码在证书防卫中的应用,介绍了QR码的应用使得信息可随载体移动,不依赖于数据库和网络,不但可以实现对证件的自动识别,而且可以有效地防止伪造证件的发生。
而徐玲、蒋新志、张杰[2]则把QR码运用到手机识别系统上,设计并实现了基于Android系统的二维码识别系统。
系统采用C/S 模式,系统客户端采用Android 平台,服务器端基于J2EE体系架构,系统具有良好的稳定性、灵活性、可伸缩性和易维护性。
电气工程及其自动化毕业论文文献综述引言:电气工程及其自动化作为一门广泛应用于各个领域的学科,在当代社会中扮演着重要的角色。
本文旨在通过对电气工程及其自动化领域的相关文献进行综述,探讨该领域的前沿研究进展、主要应用领域以及未来发展方向,为电气工程及其自动化领域的研究、应用和教学提供参考。
一、智能电网技术的发展及应用智能电网(Smart Grid)是当前电气工程及其自动化领域的研究热点之一。
智能电网通过引入信息技术和通信技术,实现对能源的高效管理和优化利用。
在智能电网技术的发展中,例如智能电表、分布式能源管理系统和电网保护自动化装置等方面取得了重要进展,并在能源领域的供电、调度、储能等方面发挥着重要作用。
二、电力系统稳定性研究电力系统稳定性是电气工程及其自动化领域中关于电力系统安全运行的关键问题之一。
通过分析电力系统中的发电机、变电站、输电线路等关键设备的可靠性和稳定性,可以保障电力系统的供电可靠性和安全性。
针对电力系统稳定性问题,研究者通过模型建立和分析,提出了一系列可行的解决方案,如控制设计、优化算法和故障检测技术等。
三、电力系统保护技术研究电力系统保护技术是电气工程及其自动化领域中非常重要的研究方向。
电力系统保护技术主要涉及到电力系统中各类故障的检测与定位、故障信息处理以及保护设备的选型等问题。
通过对电力系统保护技术的研究,可以提高电力系统的安全性、稳定性和可靠性,为电力系统的正常运行提供有力的保障。
四、电力电子技术的应用电力电子技术是电气工程及其自动化领域中的重要分支,涉及DC/AC变换器、交流电机驱动、逆变器等技术。
近年来,电力电子技术在可再生能源发电系统、电动汽车充电技术、高压直流输电系统等领域得到了广泛应用。
通过电力电子技术的发展和应用,可以提高电力系统的能量转换效率和控制精度。
五、人工智能技术在电气工程中的应用人工智能技术在电气工程及其自动化领域中的应用日益广泛。
例如,基于人工智能技术的电力系统故障诊断、电力系统优化调度、电力负荷预测等领域取得了显著的成果。
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文献综述是研究者在其提前阅读过某一主题的文献后,经过理解、、融会贯通,综合分析和评价而组成的一种不同于研究论文的文体。
2) 文献综述的写作要求1、文献综述的格式文献综述的格式与一般研究性论文的格式有所不同。
这是因为研究性的论文注重研究的方法和结果,而文献综述介绍与主题有关的详细资料、动态、进展、展望以及对以上方面的评述。
因此文献综述的格式相对多样,但总的来说,一般都包含以下四部分:即前言、主题、总结和 ___。
撰写文献综述时可按这四部分拟写提纲,再根据提纲进行撰写工作。
前言,要用简明扼要的文字说明写作的目的、必要性、有关概念的定义,综述的范围,阐述有关问题的现状和动态,以及目前对主要问题争论的焦点等。
前言一般200-300字为宜,不宜超过500字。
正文,是综述的重点,写法上没有固定的格式,只要能较好地表达综合的内容,作者可创造性采用诸多形式。
正文主要包括论据和论证两个部分,通过提出问题、分析问题和解决问题,比较不同学者对同一问题的看法及其理论依据,进一步阐明问题 ___和作者自己的见解。
当然,作者也可从问题发生的历史背景、目前现状、发展方向等提出文献的不同观点。
正文部分可根据内容的多少可分为若干个小标题分别论述。
小结,是结综述正文部分作扼要的总结,作者应对各种观点进行综合评价,提出自己的看法,指出存在的问题及今后发展的方向和展望。
内容单纯的综述也可不写小结。
2、文献综述规定为了使选题报告有较充分的依据,要求硕士研究生在论文开题之前作文献综述。
2. 在文献综述时,研究生应系统地查阅与自己的研究方向有关的国内外文献。
毕业设计文献综述计算机科学与技术有限范围的视频车辆识别算法的研究和实现一、前言本文提出车牌自动识别系统在智能小区管理、停车场管理等方面的实际应用方案,并开发一套适合我国国情的车牌自动识别系统软件。
车牌识别主要可分为间接法和直接法两种,间接法是基于IC卡鉴别(REID)或基于条形码的识别;直接法是基于图像的汽车牌照识别。
间接法是指通过识别安装在汽车上的IC卡或者条形码中所储存的车牌信息来识别车牌及相关信息。
IC卡技术识别准确度高,运行可靠,但它整套装置价格昂贵,硬件设备十分复杂;条形码技术具有识别速度快,准确度高,可靠性强以及成本低等优点,但对于扫描器的要求很高。
此外,这两种识别方法都需要制定去全国统一标准,并且无法核对车与条形码是否相符。
基于图像的车牌识别技术属于直接法,近年来该系统的研制引起众多学者的广泛兴趣,是一种无源型汽车牌照智能识别方法,能够在无任何专用发送车牌信号的车载发射设备情况下,对运动状态车辆或者静止状态车辆的车牌号码进行非接触性信息采集并实时智能识别。
这种系统节省了设备安置及大量资金,提高了经济效益。
其次,由于采用了先进的计算机应用技术,可以提高识别速度,较好的解决实时性问题。
再次,它是根据图像进行识别的,所以通过人的参与可以解决系统中的识别错误。
直接法一般有图像处理技术,传统模式识别技术以及人工神经网络技术。
车辆牌照自动识别系统是智能交通识别系统的核心,是现代交通管理的重要组成部分,它的实现可以加快高速公路自动收费、城市道路、停车场管理和小区管理现代化的进程。
与传统的车辆管理方法相比,它大大地提高了管理效率与水平,节省了人力、物力,实现了车辆管理的科学化、规范化,对交通治安起到了一定的保障作用,因此有着广泛的应用前景。
二、主题智能交通系统(ITS)是21世纪世界道路交通的发展趋势。
公路交通基础建设的不断发展和车辆管理体系的不断完善,为以视觉监控为基础的智能交通系统的实际应用打下了良好的基础。
中国计量学院现代科技学院毕业设计(论文)文献综述学生姓名:吴鹏晖学号:0930333222专业:电子信息工程班级:电信092设计(论文)题目:基于LVQ神经网络的人脸朝向识别算法研究指导教师:李向军系:信息工程系2013年1月3日基于LVQ神经网络的人脸朝向识别算法研究文献综述一、人脸识别概述人脸识别作为一个复杂的模式识别问题,近年来受到广泛的关注,识别领域的各种方法在这个问题上各显所长,而且发展出了许多新方法,大大丰富和拓展了模式识别方向。
人脸识别、检测、跟踪、特征定位等技术近年来一直是研究的热点、人脸识别是人脸应用研究中重要的第一步,目的是从图像中分割出不包括背景的人脸区域。
由于人脸形状的不规则性以及光线和背景条件多样性,现有的人脸研究算法都是在试图解决某些特定实验环境下的一些具体问题,对人脸识别位置和形状都有一定的要求。
而在实际应用中,大量图像和视频源中人脸的位置,朝向和旋转角度都不是固定的,这就大大增加了人脸识别的难度。
在人脸识别领域的众多研究方向中,人脸朝向分析一直是一个少有人涉及的领域。
在以往的研究中,一些研究者谈及了人脸朝向问题,但其实绝大多数都是希望在人脸识别过程中除去人脸水平旋转对识别过程的不良影响。
但是,实际问题要复杂的多,人脸朝向是一个无法回避的问题。
因此,对于人脸朝向的判断和识别,将会是一件非常有意义的工作。
人脸检测与识别技术是生物特征鉴别技术中研究最多和最热门的技术之一,它已经在身份认证、安全检查、罪犯查询、人机交互等广泛领域得到了初步应用。
在人脸检测研究中,构建快速而精确的检测方法一直是该领域的研究热点;在人脸识别研究中,如何克服获取图像光线、表情、视角等变化的影响,提高识别率则是迫切需要研究的问题。
针对这两个问题,本文以彩色和灰色正面人脸静态图像为研究对象,将模式识别理论和图像处理技术相结合,重点研究基于LVQ人工神经网络(ANN)的肤色像素检测和基于模板匹配的人脸精确检测方法,以及基于小波包分解(WPD)和(2D)2PCA的不同变化条件人脸图像的识别方法,为建立快速精确的人脸识别系统提供技术依据。
Ad-hoc路由算法1 前言为满足信息社会对资源共享及信息传递的需求,计算机网络技术和无线通讯技术在近几十年得到了极大的发展。
20世纪50年代诞生的利用导线传输数据的有线网络经过几十年的发展,从双绞线、同轴电缆发展到如今的光纤通讯网络,网络的性能和覆盖范围虽然得到了很大的提升但是仍然无法满足人们在移动场景中对网络接入的需求。
在一些场合如抢险救灾、数字化战场、野外勘探及临时会议等场合无法快速高效的建立这常用无线网络,因此需要一种新型网络满足这些应用需求。
为满足在上述场合下快速高效组网的需求,无需基础设施的移动自组织网络(Mobile Ad-hoc Network)应用而生[2]。
Ad Hoc网络是一种不需要任何基站或固定基础设施的多跳无线网络,具有独立组网、自组织、动态拓扑、无约束移动、多跳路由等众多特点,能够快速地布设局部通信网络。
近年来,Ad Hoc网络研究得到了很大的发展,尤其是对网络路由协议的研究已经逐步成熟。
自二十世纪七十年代开始,由美国国防部所属的国防先进研究项目局推动了移动自组织网络方面最初的研究项目“战场环境中的数据包无线网络”(Packet Radio Networking),并在此后对多项相关研究进行支持。
最初由军方推动的移动自组织网主要应用在军事领域,然而随着微电子技术、嵌入式系统技术、无线通信技术等的发展和相关硬件成本的降低,移动自组织网络技术开始在民用领域推广[1]。
尤其在近十年,一些新技术与移动自组织网络的结合产生了许多新的研究热点如无线传感网络(Wirless Sensor Network)、车载自组网(Vehicular Ad hoc Network)、无线个人局域网(Wireless Personal Area Networks)以及无线Mesh网(Wireless Mesh Network)等[5]。
2 正文2.1、Ad-hoc网络的优点(1)无中心Ad hoc网络没有严格的控制中心。
基于单目CCD摄像机的大空间环境与坐标定位的开题报告一、选题背景与意义随着人类社会的不断发展,探索更广阔的空间已成为世界各国共同的目标。
在航空、卫星、导弹等领域中,空间环境和坐标定位的准确度对于任务的完成至关重要。
因此,针对大空间环境和坐标定位的研究成为了当代科学和技术领域中的热门话题。
在众多的大空间环境和坐标定位技术中,基于单目CCD摄像机的定位技术凭借其成本低、易于操作、可重复利用等优势受到广泛关注。
这种技术可以利用CCD摄像机拍摄场景信息,通过图像处理算法根据物体在图像中的位置、大小、形态等特点来确定其在空间中的位置和方向,实现实时监测和定位。
因此,该技术不仅在卫星、导弹、飞机等航天应用领域有很大的应用前景,也可以在野外定位、测量等领域以及地球物理、生物学等领域应用。
因此,本文将探讨基于单目CCD摄像机的大空间环境和坐标定位技术,旨在提供解决方案和理论支持。
二、研究内容及方法1. 研究内容(1)CCD摄像机及其工作原理的介绍;(2)单目CCD摄像机在大空间环境与坐标定位中的应用;(3)基于CCD摄像机的图像处理算法及其应用;(4)大空间环境与坐标定位中的测量误差分析。
2. 研究方法(1)文献综述法:通过查阅相关文献,了解CCD摄像机和图像处理算法的基本知识和理论,探讨单目CCD摄像机在大空间环境与坐标定位中的应用;(2)实验方法:搭建CCD摄像机和相关设备的实验平台,利用不同的标志物和场景进行实验研究,验证所提出的算法的准确度和稳定性;(3)数据分析法:对实验数据进行分析,计算误差并分析影响误差的因素,优化算法,提高定位精度等。
三、预期成果本文将提出基于单目CCD摄像机的大空间环境坐标定位解决方案,并开展实验验证,在精度、稳定性和可靠性等方面进行评估。
如果研究顺利,本文将取得以下预期成果:(1)提出了基于单目CCD摄像机的大空间环境坐标定位解决方案;(2)验证所提出的算法的准确度和稳定性,并进行误差分析;(3)提高定位精度,优化相关算法;(4)为大空间环境与坐标定位提供理论支持和实验依据。
基于目标位姿的油茶果采摘机器人抓取研究一、前言油茶是我国特有的一种可食用油料树种,有两千多年的栽培和利用历史。
油茶籽的含油量高达30%以上,其经过加工而成的茶油是一种营养高、品质好的天然绿色食用油,有“东方橄榄油”和“油中软黄金”的美誉[1].茶油中含有高达80%以上组成同橄榄油极为相似的油酸,长期食用有助于防治血管硬化、高血压等疾病,故其与油棕、油橄榄、椰子一起被誉为世界四大木本食用油料[1—2]。
油茶的经济价值非常高,茶油既是保健绿色的食用油,也是难得的优良工业用油,从中可提取油酸及其它酯类、增香剂、涂料、润滑油等产品,还可以用其深度研发多种保健品、药用品[3—5]。
油茶籽中含有13%~18%的茶皂素,具有抗渗、消炎、镇痛、灭菌杀虫等生理作用,所以广泛应用于发泡剂、乳化剂、防腐剂、洗涤剂、杀虫剂等医药产品的生产中[3]。
油茶鲜果可以说是全身是宝,油茶籽榨油后得到的油茶籽粕在经过脱毒处理后同样具有很高的营养价值,可作为优质饲料的蛋白源。
而油茶鲜果果壳中含有丰富的多缩戊糖、纤维素和木质素,故其是生产糠醛、木糖的理想原材料。
总之油茶的产业链很长,然而当前油茶的前加工技术十分落后,严重影响和制约油茶产业的发产,所以此项研究意义重大。
据统计,目前,在我国油茶的种植面积已经超过300万公顷,油茶籽的年产量也早已突破100万吨,而年产茶油更是高达26万吨之多,每年油茶的产值超过110亿元,种植油茶树已成为很多农民重要的致富手段.在我国的长江流域及其以南的14个省(市、区)都有种植油茶,其中又以湖南、江西、广西三省为主要的油茶种植区,这三个省的种植面积占到全国总种植面积的75%以上。
湖南省是我国油茶的主产区,种植面积和年产量均列全国第一,全省现有的油茶林面积176万公顷,且还有306。
7万多公顷山地适宜油茶的栽培,特别是近些年,新造了10万公顷良种油茶林,加上改造的46.7万公顷低产林,其产量和效益呈现递增的趋势[7]。
GIS-T文献综述交通是GIS的一个重要应用领域.由于其空间特征和应用兴趣的独特性,将GIS在交通中的应用强化为一个专用名词GIS-T。
一般认为,GIS-T是在传统GIS基础上,加入几何空间网络概念、线性参照和动态分段等技术,并配以专门的交通建模手段而组成的专门系统。
简而言之,GIS-T就是将GIS用于交通方面的一种综合技术(李元军,1993;萧世伦,1996;陆锋,1999)。
地理信息系统( Geographic Information System, GIS)出现于20世纪60年代,最初用于土地资源管理和自动制图,经过不断发展现在已广泛应用于城市规划、资源调查、环境评估、交通和公共设施等领域。
伴随着管理信息系统、数据库技术和交通集成分析技术的发展,交通地理信息系统(GIS -T)应运而生,一些具有GIS -T显著特征的概念与算法得到发展,如行程分布、模式分离、交通和网络分配、动态分割等。
Bydler和Nilsson (1977)以及其研究相关人员第一次提出GIS-T开发一个本地参照系统,主张使用平面或非平面图表示法链接ID,以一个建立的节点或一个沿路的非拓扑点按距离确定的线性参照系统。
Nyerges(1989 ) 全面完整地总结了GIS-T的功能,如利用现存的链接属性生存全新的属性,并在交通规划中广泛使用。
目前国外GIS-T技术已逐渐成熟,与此相关的研究很多,多数是采用线性参考系统和动态分段技术来存储、查询和显示交通信息。
国内GIS - T的事业最近几年也得到了快速发展。
在交通系统建设中,利用GIS强大的空间分析和可视化功能,建立公路电子地图系统,必须解决公路系统中,空间对象的位置和属性数据关联存储问题。
传统的公路管理系统中通常采用里程桩号作为公路的参考系统,路段以等长或变长划分,而公路的许多属性具有多重性,如路宽、路基等随里程不同而变化,同时又存在断链、交叉等问题;普通GIS的线性特征采用弧段-结点数据模型,用2维的x, y坐标对来描述,这种方法非常适合点线的位置以及面状地物的边界和位置,但不适合表达公路GIS中的复杂的网络现象。
3d目标跟踪综述
3D目标跟踪是指在三维空间中追踪和识别目标物体的过程,是计算机视觉和机器学习领域的重要研究方向之一。
随着计算机技术和硬件的不断进步,3D目标跟踪在各种领域中得到了广泛的应用,包括智能监控、自动驾驶、增强现实、虚拟现实等。
3D目标跟踪的综述主要涉及以下几个方面:
1. 技术原理:介绍3D目标跟踪的基本原理和方法,包括传感器数据采集、目标定位和跟踪算法等。
2. 传感器技术:介绍用于3D目标跟踪的传感器技术,如摄像头、激光雷达、深度摄像头等,以及它们的工作原理和应用场景。
3. 目标检测与跟踪算法:综述目标检测和跟踪的常见算法,如基于视觉的方法、深度学习方法、卡尔曼滤波等,以及它们的优缺点和适用性。
4. 应用领域:探讨3D目标跟踪在智能监控、自动驾驶、虚拟现实、医疗影像等领域的具体应用案例和发展趋势。
5. 挑战与未来发展:分析当前3D目标跟踪领域面临的挑战,如光照变化、遮挡、复杂背景等问题,并探讨未来的发展方向和研究趋势。
综述文章通常结合大量的文献综述和实验研究,对3D 目标跟踪技术的最新进展和未来发展方向进行深入分析,为
相关研究人员提供重要的参考和指导。
1 前言随着我国汽车产业的飞速发展,大量在公共场合的汽车需要得到监管,为了更好地进行管理,必须对车辆进行一种智能化管理。
所谓的智能交通系统,是指在较完善的基础设施(包括道路,机场)之上将先进的通信技术和计算机技术和系统综合技术有效的集合并应用于地面交通运输系统,从而建立起来在大范围发挥作用的,准确,高速,实时的交通运输系统。
车辆牌照定位与识别是计算机视觉与模式识别技术在智能交通领域应用的重要研究课题之一,该技术应用范围非常广泛,其中包括:(1)交通流量检测;(2)交通控制与诱导;(3)机场、港口等出入口车辆管理;(4)小区车辆管理;(5)闯红灯等违章车辆监控;(6)不停车自动收费;(7)道口检查站车辆监控;(8)公共停车场安全防盗管理;(9)计算出行时间;(10)车辆安全防盗、查堵指定车辆等。
其潜在在市场应用价值极大,有能力产生巨大的社会效益和经济效益。
车牌识别系统作为智能交通系统最重要的子系统之一,是指对公路上配置的摄像头所拍摄的照片进行数字图像处理与分析对汽车图像进行平滑、二值化、模糊处理、边缘检测、图像分割等利用多种手段实现车牌定位,识别,分割最终完成对车牌的识别。
车牌识别系统的用途很多,在高速公路收费站、路口监测(电子警察)、大型停车场等场所具有广阔的发展前景。
由此可见,对车牌自动识别系统的研究有重要的现实意义。
2 国内外研究现状车牌自动识别系统起源于20 世纪80 年代,那时候主要是应用在被盗车辆的检测,还没有形成一套完整的识别系统。
到了80 年代,出现了一些用于车牌自动识别的图像处理方法,那时只是针对一些特定的问题采用简单的图像处理技术来实现。
到了20 世纪90 年代,随着计算机视觉技术的发展以及计算机计算性能的提高,才兴起了车牌的自动识别研究热潮,欧美的一些国家率先开始了车牌识别系统的研究工作。
国外学者具有代表性的研究工作有:A.S.Johnson 等在1990 年提出了利用图像分割来实现车牌自动识别,系统主要由特征提取、模板构造和字符识别三个部分组成,该系统可以实现车牌的自动识别,具有开创性的意义。
测绘工程中高精度GPS技术的应用研究摘要:本论文对测绘工程中高精度GPS技术的应用进行了研究。
通过对现有文献的综述和相关案例的分析,探讨了高精度GPS在测绘工程中的作用、优势和挑战。
研究结果表明,高精度GPS技术在测绘工程中具有重要的应用价值,可以实现精确的地理定位和测量,提高测绘数据的可靠性和精确性。
然而,高精度GPS在复杂环境下的性能和可靠性仍然存在一些问题,需要进一步研究和改进。
因此,本论文的研究对于推动高精度GPS技术在测绘工程中的应用具有重要意义。
关键词: 高精度GPS,测绘工程,地理定位,测量,可靠性引言高精度GPS技术是全球定位系统(GPS)在测绘工程中的一种应用。
随着现代测绘工程对地理定位和测量精度要求的提高,高精度GPS技术成为了现代测绘工程中不可或缺的一部分。
高精度GPS技术通过接收来自卫星的信号,实现对地理位置和测量数据的精确获取。
本论文旨在研究高精度GPS技术在测绘工程中的应用,并探讨其在该领域的发展前景。
1研究的背景目的和方法1.1 研究背景随着经济的发展和城市化进程的加速,测绘工程的需求日益增加。
传统的测绘方法存在着时间成本高、人力资源消耗大等问题。
而高精度GPS技术的出现为测绘工程带来了新的机遇与挑战。
通过使用高精度GPS设备,测绘工程人员可以以更高的精度和效率完成地理定位和测量工作,提供更可靠、准确的地理数据。
1.2 研究目的本论文的研究目的包括:1.2.1综述高精度GPS技术在测绘工程中的应用;1.2.2探讨高精度GPS技术在提高地理定位和测量精度方面的作用;1.2.3分析高精度GPS技术在测绘工程中的优势和挑战;1.2.4提出推动高精度GPS技术在工程领域发展的建议。
通过对高精度GPS技术在测绘工程中的研究,旨在促进该技术在实践中的应用,提高测绘工程的效率和准确性。
1.3 研究方法本论文采用综合性的研究方法,包括文献综述和案例分析:1.3.1文献综述:对高精度GPS技术在测绘工程领域的相关研究和应用进行详细综述。
定位算法文献综述 随着普适计算和分布式通信技术的深入研究,无线网络、通信等技术得到了迅速普及,同时,位置服务已渗透到人们生活中的方方面面。基于低功耗、自组织、信息感知的无线传感器网络,其监测的事件与物理位置戚戚相关。对于大多数应用,不知道传感器位置而感知的数据是没有意义的[1],因此确定信息的位置成为众多应用的迫切需求和关键性问题,有着重要的意义[2,3]。 现代定位技术最早出现在军事领域,以提供精确制导、战场监控和单兵作战系统保障,如全球定位系统(Global Positioning System,GPS)作为目前应用最成功的定位技术,但是,对于室内近距离定位,GPS的精度远远达不到要求。 基于位置服务的网络有多种,如WSN、GPS、Wi-Fi等,每种定位技术有着各自的优缺点,定位的适用场景、定位精度、实时性、功耗、使用成本也各不相同。如何进行网络间的协作定位成为了解决室内定位问题的一大选择。本文首先介绍无线传感器网络的各种定位算法,介绍每种网络的信号特点,然后描述算法的评价标准,最后对所有文章进行总结,提出多模信号融合的室内定位算法的研究思路。 1.定位算法的性能评价标准 定位算法的性能直接影响到它的定位精度以及在实际中的应用可行性,如何评价它的性能是一个需要深入研究的问题,下面讨论几个常用的性能评价标准[8]。 (1)定位精度。定位技术首要的评价指标就是定位精度,一般用误差值与节点无线射程的比例表示,例如,定位精度为20%表示定位误差相当于节点无线射程的20%.也有部分定位系统将二维网络部署区域划分为网格,其定位结果的精度也就是网格的大小,如微软的RADAR[9],Wireless CorporationRadioCamerat等。 (2)规模。不同的定位系统或算法也许可在园区内、建筑物内、一层建筑物或仅仅是一个房间内实现定位.另外,给定一定数量的基础设施或在一段时间内,一种技术可以定位多少目标也是一个重要的评价指标.例如,RADAR[8]系统仅可在建筑物的一层内实现目标定位,剑桥的Active Office定位系统[10]每200ms定位一个节点。 (3)锚节点密度。锚节点定位通常依赖人工部署或GPS实现.人工部署锚节点的方式不仅受网络部署环境的限制,还严重制约了网络和应用的可扩展性.而使用GPS定位,锚节点的费用会比普通节点高两个数量级[11],这意味着即使仅有10%的节点是锚节点,整个网络的价格也将增加10倍.因此,锚节点密度也是评价定位系统和算法性能的重要指标之一。 (4)节点密度。在WSN中,节点密度增大不仅意味着网络部署费用的增加,而且会因为节点间的通信冲突问题带来有限带宽的阻塞.节点密度通常以网络的平均连通度来表示.许多定位算法的精度受节点密度的影响,如DV-Hop[12,13]算法仅可在节点密集部署的情况下合理地估算节点位置。 (5)容错性和自适应性。通常,定位系统和算法都需要比较理想的无线通信环境和可靠的网络节点设备.但在真实应用场合中常会有诸如以下的问题:外界环境中存在严重的多径传播、衰减、非视距(non.1ine.of-sight,简称NLOS)、通信盲点等问题;网络节点由于周围环境或自身原因(如电池耗尽、物理损伤)而出现失效的问题;外界影响和节点硬件精度限制造成节点间点到点的距离或角度测量误差增大的问题.由于环境、能耗和其他原因,物理地维护或替换传感器节点或使用其他高精度的测量手段常常是十分困难或不可行的.因此,定位系统和算法的软、硬件必须具有很强的容错性和自适应性,能够通过自动调整或重构纠正错误、适应环境、减小各种误差的影响,以提高定位精度。 (6)功耗。功耗是对WSN的设计和实现影响最大的因素之一.由于传感器节点电池能量有限,因此在保证定位精度的前提下,与功耗密切相关的定位所需的计算量、通信开销、存储开销、时间复杂性是一组关键性指标。 (7)代价。定位系统或算法的代价可从几个不同方面来评价.时间代价包括一个系统的安装时间、配置时间、定位所需时间.空间代价包括一个定位系统或算法所需的基础设施和网络节点的数量、硬件尺寸等.资金代价则包括实现一种定位系统或算法的基础设施、节点设备的总费用。 上述7个性能指标不仅是评价WSN自身定位系统和算法的标准,也是其设计和实现的优化目标.为了实现这些目标的优化,有大量的研究工作需要完成。同时,这些性能指标是相互关联的,因此,要提高移动节点定位算法的精度必须根据应用的具体需求对以上7个性能指标进行权衡[14],以选择和设计合适的定位技术。 2.室内无线定位 可进行定位的信号是多种多样的,所以定位系统种类繁多。如利用卫星无线RF信号的GPS、利用红外和激光的光学定位、利用超声和声纳的声音定位、利用图像处理和计算机视觉的视觉定位、利用陀螺原理的相对定位等等。其中,GPS是目前应用最成功的定位技术,但是对室内近距离定位,GPS的精度远远达不到要求。 目前室内无线定位技术的研究相对集中在基于RF信号,并结合各种无线网络技术如ZigBee,超宽带(Ultra-Wide Band,UWB),Wi-Fi,蓝牙,射频识别(Radio-frequency Identification,RFID)等定位技术的研究。 2.1基于ZigBee的定位技术研究 基于ZigBee的定位技术主要是采用接收信号强度指示(Received Signal Strength Indicator,RSSI)来实现,目前ZigBee已经广泛地应用于工业、农业、军事、医疗等领域[7]。最初由国外科研人员通过实际测量、仿真评估[8,9],建立了无线RF信号的RSSI 传播模型[10],由于单纯的使用RSSI的ZigBee定位系统精度有限,Hyunggi Cho等人通过在此基础上使用最大似然估计方法提高定位精度[11]。目前在国内已经商业化的定位系统有成都无线龙通讯科技有限公司开发的“ZigBee无线网络定位标准开发系统”,它使用Chipcon公司(已被TI公司收购)的 CC2431和 CC2430开发的可实现最大区域为64*64 米空间的定位[12]。由于CC2431的RSSI定位引擎的分辨率为0.25米[13],因此,“ZigBee无线网络定位标准开发系统”的定位精度不高,一般在3~5米。 2.2 基于UWB的定位技术研究 根据FCC的定义,只要信号在-10dB处的绝对带宽大于0.5GHz或者相对带宽大于20%,并且中心频率大于500MHz,那么这一信号就是超宽带(Ultra-wideband,UWB)。基于UWB的定位主要是通过到达时间(Time of Arrival,TOA)或者到达时间差(Time Difference of Arrival,TDOA)来实现的。基于UWB的TDOA方法,Robert J. Fontanat等人[14,15]早在2003年就成功地开发出可产品化的,用于财物定位的PAL650定位系统,如图1所示,定位精度可到15厘米以内。另外,Ubisense公司开发基于UWB的UbisenseSystem定位系统也能实现精度为15厘米的三维定位,目前该系统[16]已应用于人员定位,仓储物流,军事,安防预警等。国内的南京唐恩科技资讯有限公司Ubisense公司的一些硬件产品,并在此基础上与南京大学、南京航天航空大学、东南大学合作自主研发了基于UWB的iLocate定位系统,能够实现2D/3D的人员及物品定位[17]。由于时间脉冲持续的时间很短(大约10~100ps),大大降低了发射信号所需的功率,所以UWB的发射功率很小,同时这一性能也决定了其具有精确定位的功能。UWB定位在一定程度上代表着当前室内或者局部区域范围三维定位的一个趋势[18],因此目前国内外针对UWB的位置估计[19]、减小NLOS误差[20,21]及求精的算法研究很多[22]。 图1 PAL650定位系统(UWB接收器的数字处理部分,定位系统架构连接图) 2.3基于RFID的定位技术研究 基于RFID(Radio Frequency IDentification)的定位技术是通过射频识别标签(tags)或者无线收发器(Transponders)来存储和非接触地发送数据来进行自动身份辨认的技术。RFID应用于定位主要分为两种方式:一种是位置感知方式,一种是基于RSSI方式。 HenrikLjøgodt Moen等人[23]提出的基于城市无线网络定位的服务以及TeruhiroHaga[24]等人的2维定位与角度测量研究都是基于这一方式;在位置感知方式下,可以通过对跟踪对象安装RFID标签,然后将RFID标签读取器放置在已知位置的地方,当跟踪对象进入到感知范围内时,就可以检测到跟踪对象的位置了。基于RSSI的RFID定位在一定程度上与ZigBee的定位方法类似。 目前RFID广泛地应用于田径比赛时间检测[25]、运输仓储、图书馆导游交互[26]、室内位置感知、人员跟踪系统[27]等等。广为人知的SpotON系统[28]就是基于RSSI对主动型RFID标签进行定位的系统;香港科技大学的LANDMARC系统[29]采用RFID技术思想,用活性参考标签代替离散数据采集,其动态参考信息能更好的适应室内环境波动,提高定位精度(50th-1m,最大误差2m),但是系统需要调节目标发射功率级别来估计距离远近,该过程不仅影响精度,而且造成一定时滞。AbdelmoulaBekkali等人[27]通过使用参考标签形成RFID地图,并结合Kalman滤波可得到很高的定位精度。由于RSSI定位精度的问题,有很多人对这一方法的可行性提出了质疑。SergioPolito等人[30]对基于RF能量的,主动型RFID的定位性能做了评估,指出:仅在算法上的改进,在室内环境下能够达到的定位精度仍然有限;为了达到更高的精度,需要大量的参考点和检测天线,同时不同的环境对无线能量传播的影响是必须考虑的因素,在定位算法中还存在着不容易确定的参数。国内有很多采用RFID技术应用的例子,如国家大剧院已应用WLAN和RFID定位的设备。 2.4其它的无线定位技术 Wi-Fi(IEEE802.11)[31]和蓝牙[32]是目前较为常用的两种无线网络协议。基于Wi-Fi和蓝牙的无线定位也主要是根据接收信号强度来实现的,这里就不做详细介绍了。由于采用这一方案的种种问题,很多研究是对基于接收信号强度的定位方法进行改进。为了得到更高的精度,很多研究人员研究了必要的精确校准方法[33]。另外,有一些定位系统是将RF与其它的无线传输结合起来实现定位。麻省理工学院的Cricket系统[34]就是通过信标节点同时发出无线射频信号与超声波信号,由于超声波传播较慢,接收端接收的两种信号会形成时间差,