基于5G终端的室内3D定位

随着物联网的发展及对基于位置服务的应用需求的增多,高精度的室内定位技术成为当前研究的焦点之一。5G蜂窝网络的广泛应用在为终端提供无线通信的同时,也具备定位功能。然而,当前的定位方法通常在基站侧完成,这可能导致用户隐私泄漏的问题。为解决这一问题,提出了一种基于5G终端的室内3D定位技术,使得定位过程可以在终端设备上完成。首先,终端设备测量接收到的5G小基站发射信号的离开方位角和离开仰角,并利用两个基站之间的到达时间差进行解空间约束;其次,采用基于遗传算法的位置求解优化算法搜索目标位置。实验结果表明,该算法在3D空间中的定位精度中值为1.12 m,并且相较于基站侧的定位方法,终端定位具有更高的安全性。

一种面向室内定位的3D建筑模型构建方法

全球导航卫星系统提供的位置服务在室外已得到广泛应用,如今人们也希望能够在室内空间获取类似的位置服务,而面向室内空间的定位技术尚在研究中。分析室内空间的特殊性及复杂性,总结面向室内定位的3D建筑模型的特征,介绍现有的室内3D建筑建模的方法和存在的问题,在此基础上提出一种面向室内定位的3D建筑模型的构建方法。实验证明该方法是一种经济、高效、实用的室内3D建筑建模方法,可广泛应用在小范围的建筑物、地下洞室、隧道等空间内的3D建筑模型构建及相关研究中。

特征标记下大型室内空间疏散最优路径三维虚拟搜索模型

为保证火灾情况下,大型室内空间受困人员可以及时获取最佳的空间疏散路径,研究特征标记下大型室内空间疏散最优路径三维虚拟搜索模型。利用三维激光扫描技术获取大型室内建筑的点云数据,标记、提取点云数据特征信息,构建大型室内空间三维模型;以建筑的建设空间数据为依据,生成大型室内疏散路径模型;构建疏散最优路径虚拟搜索目标函数,采用改进麻雀搜索算法进行求解,获取最优路径。测试结果表明:应用所提出的模型后,疏散路径长度为52.9 m,路径拐点数量为10个,达到出口的时间为11.5 s,可以有效搜索最优的疏散路径。

一种基于大规模MIMO系统的三维空间指纹定位方法

针对现有指纹定位技术存在指纹数据量较大、存储与处理困难、复杂空间定位适应性不足等问题,提出了一种基于大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)系统的三维室内空间指纹定位方法。首先,提出一种处理速度更快、存储需求更小的角度-时延信道频率功率(Angle Delay Channel Frequency Power,ADCFP)指纹矩阵;其次,引入新的相似度准则即卡方距离以提高定位精度;然后提出一种改进的次方加权K近邻(Weighted K-Nearest Neighbor,WKNN)匹配算法,根据不同次方值对权重下降速度的影响差异,针对指纹相似度的大小分配以不同的权重;最后,对ADCFP指纹采用按行按列压缩的存储方法得到三种压缩指纹,进一步减少指纹数据量,并引入中心到达角(Central Angle of Arrival,CAOA)聚类算法缩短定位时长。仿真结果表明,ADCFP指纹矩阵2 m精度可靠性可达89.2%,采用卡方距离相较于曼哈顿距离的平均定位误差降低了5.63%,改进次方WKNN算法相较于传统WKNN算法平均定位误差降低了4.45%,引入CAOA聚类算法可使定位速度提升为未聚类情况下的1.72倍,平均定位误差较K均值聚类算法降低了44.05%,定位性能有较大提升。

视觉SLAM技术在室内三维重建中的应用

随着大数据、人工智能、数字孪生、元宇宙等对室内精细化三维重建的需求越来越多,快速、高效的三维重建成为了研究热点。视觉即时定位与地图构建(SLAM)作为高效的室内三维重建技术得到了广泛关注与快速发展。本文利用3D空间像机+视觉SLAM技术完成了室内2 500 m^(2)的快速三维重建与应用展示。最终结果表明,采用该方案能够快速完成三维结构重建,且三维成果具有丰富纹理信息,精度误差可以控制在厘米级。该方案作为室内三维重建技术的有效补充,可广泛应用于实景三维中国建设中部件级三维模型重建。

三维室内地图表达方法研究与应用

室内地图是室内空间信息的载体,是实现室内位置服务的基础。本文在当前研究和应用的基础上,从室内空间整体轮廓、单楼层和多楼层叠加3个层次对室内空间轮廓、室内通道要素、室内空间单元的表达方法进行了研究与实践,并以广州白云万达广场为例,基于Web前端3D引擎threejs实现了三维室内地图的表达和应用。通过该方法,用户可以对室内空间从整体到局部进行全面了解,满足室内地图应用和导航的需求,从而提高人们对室内空间的认知效果。

基于虚拟现实技术的分布式三维室内设计系统设计

为了提高分布式三维室内设计效果,提出一种基于虚拟现实技术的分布式三维室内设计方法。采用分布式的特征信息融合方法构建分布式三维室内设计的色彩图像模型,对分布式三维室内空间分布图像进行边缘轮廓检测和特征提取,采用RGB颜色分解方法对三维室内空间分布图像进行颜色像素特征分解,结合三维点云特征重组方法实现分布式三维室内设计的色彩空间重构,实现分布式三维室内设计的颜色特征优化组合。在图像和色彩处理算法设计的基础上,基于虚拟现实和视景仿真技术,进行分布式三维室内设计系统的开发设计,采用3dsMAX进行分布式三维室内设计的三维建模,在Multigen Creator建模软件上实现室内层次化结构设计。测试结果表明,采用该方法进行分布式三维室内设计的视觉效果较好,特征表达能力较强。

面向个人移动平台的室内三维导航系统设计与实现

针对室内导航系统由二维平面向三维场景发展的现实需求,基于增强现实技术,面向个人移动终端,配合动态显示技术,本文设计一个面向室内导航的三维系统技术框架并进行初步实现。实例应用表明,该系统可在顾及室内三维导航的需求及个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾的基础上,实现三维模型的流畅显示和室内路径的快速查询,同时给出室内导航的路线和相关的指示信息,为人们的室内行动和生活带来方便,提高效率。

基于改进声线跟踪法的室内交通噪声动态模拟

对碰撞点的有效性判断是传统声线跟踪法的一个重要步骤,在计算复杂的室内空间问题时计算量较大,为解决这一问题采用了一种与空间剖分相结合的改进的声线跟踪法。将该方法与微观交通流仿真和车辆噪声排放模型进行结合,实现了道路交通噪声透过窗户在多连通室内空间传播的动态模拟。最后采用该方法对相同道路和交通流条件下不同建筑朝向的4种布局室内噪声进行动态模拟。分析了室内交通噪声的大小和分布与建筑物布局、窗户的朝向、窗户的形式和面积等因数之间的关系。结果表明:窗户正对道路的房间比窗户侧对道路的房间噪声高4～6 d B(A),房间内等效声级与窗户面积的对数成正比关系。

基于VR技术的室内空间布局三维模拟成像系统设计

为优化室内空间布局,获取高精度三维立体空间结构信息,设计基于VR技术的室内空间布局三维模拟成像系统,该系统由室内空间布局平面图像采集模块、平面图像预处理模块以及VR三维模拟成像模块共同组成。图像采集模块利用鱼眼相机及相关电子学单元采集室内空间布局平面图像,经由平面图像预处理模块进行分辨率调整与模板拼接等预处理后,传输至VR三维模拟成像模块内。VR三维模拟成像模块通过平面图像进行空间标定,估算三维视觉空间提取室内三维空间中的坐标信息与颜色信息,获取室内空间布局视觉特征;构建室内空间布局三维几何模型,通过色彩与光线等渲染获取具有高级别质感的成像效果。仿真结果显示该系统成像的视觉效果与效率均优于对比系统,具有较好应用性。

兼顾语义的室内3维模型自动重建方法

针对现有研究中室内3维模型构建主要靠人工完成,而自动构建又没有顾及门、窗等建筑部件语义的问题,提出1种兼顾建筑语义的室内3维模型自动重建方法:引入顾及差异的广义“推拉”,不再将“推拉”间隔统一设置在多边形上,而是根据需要设置在多边形的边上;在广义“推拉”理论基础上,提出“推拉”间隔传递、自动构面、投影法构体算法。实验结果表明,所提出的方法可以自动生成顾及墙、门、窗等建筑语义的室内3维模型,并具有较高的效率。

基于Kinect传感器的机器人室内环境检测方法

针对移动机器人室内环境检测问题,提出了一种基于Kinect传感器的目标物体检测方法.利用Kinect传感器采集的视频图像和深度数据来实现对机器人工作环境中已知特征目标物体和完全未知目标物体的检测及定位.对于已知特征目标通过颜色特征分析来完成检测,而对于完全未知的物体则通过深度地面消除算法和提取深度图像的轮廓来进行检测.利用传感器成像模型对检测出的目标区域进行三维空间定位,从而获取目标物相对于机器人的空间位置信息.基于移动机器人平台进行实验,结果表明,该方法能够有效地实现室内环境信息的检测及定位.

面向位置服务的室内三维模型数据组织

现有室内三维模型数据组织主要面向可视化应用目标,强调室内空间的几何信息表达与组织,缺乏模型自身丰富语义及其空间关联关系的有效表达与数据组织,难以满足导航、分析、路径规划等室内空间位置服务需求。为此,提出一种面向位置服务的室内三维模型表达与组织方法,拓展室内空间位置模型ISLM拓扑层,提出顾及语义拓扑的室内三维模型数据组织方法,并以典型室内位置服务的路径规划应用为例,通过实验分析验证方法的有效性。

某超大空间厂房室内灭火系统设计探讨

以某超大空间飞艇厂房为例,报告了我国该类建筑在消防灭火方面无专项规范可依、无工程经验借鉴的现状,分析了其空间立体火源及大面积遮挡等消防设计难点。针对存在的问题提出灭火设施的选择与配置方案,重点介绍室内消火栓系统和消防水炮系统。介绍消防灭火系统的控制方式。

基于三维视觉的小型室内空间合理设计

为了满足人们多样、复杂、多变的居住需求与审美需求,对三维视觉的小型室内空间进行合理化设计,提出一种基于三维视觉的小型室内空间合理设计方法。首先,进行三维视觉的小型室内空间标定,获取成像平面与三维点间的相对应关系,为小型室内的布局规划打下基础。利用可透视成像模型实现三维可视化呈现室内空间。其次,对小型室内空间的坐标点进行重建,进行空间可见光空间图像的仿真,开展地面模拟空间成像实验。实验结果表明,所提设计方法具有更高的合理性,可满足人们复杂多样的居住需求,具有很好的应用性,为后续的相关研究提供了理论基础。

室内三维建模研究进展与问题分析

在概述室内空间定义及其特征的基础上,阐述了建筑领域、三维城市建模等相关研究领域室内三维空间建模与表达的研究进展,探讨了当前室内三维建模存在的不足,并重点分析了三维城市模型在室内三维空间建模与表达中存在的问题,对进一步研究室内三维建模给出了建议。