自然资源动态监测网络构建——以江苏省为例

自然资源是人类生产、生活的基本物质基础和空间载体,动态监测自然资源数量、质量、生态变化,系统获取长期、稳定、准确、连续的自然资源监测数据,对自然资源管理决策具有十分重要的科学和现实意义。在对江苏省自然资源监测现状梳理基础上,以管理需求和问题为导向,基于“融合视频物联”的对地观测网络构建技术、“陆海统筹”的地面监测站网构建技术、动态监测监管平台构建技术,构建形成了“天空地海”自然资源动态监测网络,并应用于江苏省“1+6+X”自然资源常规、专项和专题动态监测服务。研究结果表明,研究整合建立的陆海统筹、天地一体、上下协同、信息共享的全省自然资源动态监测网络,及时监测江苏省土地、矿产、森林、水、湿地、海域海岛等自然资源的种类、空间分布、质量、生态等动态变化情况,形成了以“天-空-地-海”协同作业为特征的自然资源全覆盖、全天候、全要素监测能力,实现了自然资源数量-质量-生态一体化监测服务,为支撑自然资源管理“两统一”职责履行、推进自然资源治理体系和治理能力现代化、保障经济高质量发展和生态文明建设奠定了坚实的基础。

基于自由空间光的无人机通信网络关键技术与发展趋势

在当前电磁频谱拥堵和无线电干扰严重的情况下,基于自由空间光(FSO)的无人机(UAV)通信网络作为推进空天地一体化进程的重要一环,得到了学术界和工业界的广泛关注。与传统射频通信相比,FSO通信具有高数据传输速率、低时延和高安全性等优势。然而,FSO链路易受大气信道条件影响,同时UAV高移动性、网络高动态性以及机载资源的有限性给FSO的稳定连接与可靠通信带来了巨大挑战。因此,该文在介绍了FSO传输特性的基础上,着重分析了提升基于FSO的UAV通信网络稳定性与通信质量的关键技术,在此基础上,归纳出高可靠、强智能、长续航的发展趋势,以期为基于FSO的UAV通信网络发展提供参考与借鉴。

面向空天地海一体化的精准定向智慧泛在服务研究综述

下一代网络具有大规模、动态性、实时性和个性化的特点,为广域空间范围内的各种网络潜在应用提供了泛在、智能、协同和高效的信息保障基础设施。从精准定向、智慧泛在应用服务的角度对空天地海一体化网络进行了全面的综述。首先,分析了空天地海一体化网络的总体愿景,包括通过空基、天基、地基和海基网络融合,按需实现各潜在应用场景的智慧泛在服务。随后,对面向智慧泛在的现有技术作了全面的调查,并讨论了当下优势与发展方向,包括异构网络一体融合技术、基于精准定向、智慧泛在的端到端质量保障技术等。最后,对空天地海一体化网络面临的一些挑战与未来的研究方向进行了讨论和展望。

无人机应急通信虚拟仿真实验平台建设

为解决通信专业实验课程体系独立且设备昂贵,难以线下进行综合性实验等问题,建设了无人机应急通信虚拟仿真实验平台。通过Unity3D建模、人机交互等技术设计了空天地一体化实验教学环境、多层次多课程贯通的实验教学内容,与实验内容相对应的多场景综合实验考核体系。平台整合了应急组网配置、无人机部署与控制、星-空-地链路传输控制、5G网络规划与配置、应急通信链路性能测试与对比等内容系统化展现专业基础知识在无人机应急通信场景中的综合应用。教学实践表明:学生在有效掌握实验原理与应用的同时,进一步实现对多门课程的知识整合与综合运用,达到培养具有综合通信实践能力的新工科专业人才的目标。

天地空立体化森林精准自动计测技术研究

天地空立体化森林精准自动计测技术是研究现代电子森林计测仪器和林用工具技术的方法体系。利用高空宏观的卫星遥感、中观无人机航空摄影、地面三维激光扫描、电子角规和视频超站仪等现代高新技术解决不同尺度、不同精度要求的森林资源和林火工程多级、多方式监测问题,实现森林资源计测和林火监测的自动化、精准化、数字化,提高森林作业的自动化水平、林业现代化水平、工作效率及经济效率,进而建立现代林业技术系统,为保障森林健康与安全,促进森林可持续经营和林业可持续发展提供基础信息。

未来飞行器测控通信体系结构及关键技术

根据未来需求和技术发展趋势,提出了中期面向航天器、航天靶场、临近空间飞行器、无人机的测控通信体系结构,展望了远期天空地一体化飞行器测控通信系统的体系结构,讨论了未来测控通信系统需要研究的主要关键技术。

基于优视摄影测量的天-空-地协同实景三维构建方法

随着信息技术的发展,实景三维模型已成为城市数字空间的数据基础。新兴无人机摄影测量方法通常以粗略模型为依据,通过多次飞行完成建模,存在效率低下和计算资源浪费问题。本文以优视摄影测量方法为技术基础,提出了天-空-地协同实景三维构建方法:使用卫星影像重建生成概略模型,并优化生成无人机实景三维数据采集方案,同时结合地面补拍,实现精细化实景三维数据采集及建模。试验结果表明,相比于常规的倾斜摄影测量方法,协同实景三维构建方法能够在保证相对高效率和便利性的前提下,实现高质量的精细化实景三维模型生产和输出。

基于物方定位一致性约束的光学航空影像多视铅垂线轨迹匹配

针对传统铅垂线轨迹匹配方法在进行地面基元匹配时存在只能得到一个高程值且匹配结果缺乏准确性验证的缺点,本文提出了一种新的基于物方定位一致性约束的光学航空影像多视铅垂线轨迹匹配方法。该算法对传统铅垂线轨迹匹配方法进行了针对性的改进,首先,改善了物方地面基元的像方多视匹配过程,其次,利用地面基元已有的物方平面坐标作为物方定位一致性约束条件,增加了多视匹配结果的准确性检验过程,从而得到可验证的地面元匹配结果。使用实际航空多视影像对本文算法与传统铅垂线轨迹方法进行了对比实验,实验结果显示本文方法在可靠性、准确性和算法效率等定量指标方面,比传统铅垂线轨迹方法分别高出26%、40%和4倍,证明其能得到更加可靠与有效的地面元匹配结果。

基于空地影像多层级匹配的火星巡视器定位与地面验证

深空探测巡视任务中巡视器的高精度定位对于巡视器的自身安全与持续运行至关重要。巡视器定位主要包括相对定位和绝对定位两种方式,其中绝对定位方法主要是利用轨道器/着陆器的数据为基准确定巡视器在全局坐标系下的位置。美国Mars 2020任务携带的机智号无人机在火星环境下完成了飞行验证,它能够获得高分辨率的火星表面影像,从而为火星巡视器绝对定位提供了新思路。据此,本文提出了一种卫星-无人机-巡视器影像协同的多分辨率影像匹配绝对定位框架。首先,利用运动恢复结构(structure from motion, SFM)方法对无人机影像进行三维重建,获取局部高分辨率三维地图;然后,开展巡视器影像与无人机影像的多视角匹配,并基于匹配结果利用后方交会实现巡视器在无人机局部地图中的高精度定位;最后,通过局部无人机影像与卫星影像的配准,实现卫星影像全局坐标系下的巡视器绝对定位。为验证本文方法的可行性,开展了巡视器定位仿真试验,试验结果验证了本文方法的可行性,能够为后续我国开展类似工程任务提供参考。

面向6G的无人机通信综述

5G的成功商用为日常生活带来了实质性的变化,如自动驾驶、万物互联等,然而随之也产生了更大的数据量需求,进而催生了第6代移动通信。相较于5G,6G在带宽、时延、覆盖等性能方面均需要有更大的提升。因此,该文针对全域覆盖、场景智联、信息耦合的6G网络中无人机(UAVs)的应用场景进行了综述。首先,针对无人机在空天地海一体化网络架构中的应用进行了陈述,重点讨论了无人机在不同场景中可能承担的角色及功能,如蜂群基站、全息投影部署、远距离中继通信以及数据采集等。然后,对6G中应用于无人机通信的太赫兹、超大规模天线、内生人工智能、智能反射面(IRS)、智能边缘计算、区块链、通信感知一体化等潜在关键技术进行了探讨。最后,对6G场景下无人机通信面临的续航时间、网络融合性、智能反射面兼容性、太赫兹通信研发以及用户安全等方面的技术挑战进行了展望。

基于无人机的超高压智能测试系统设计与应用

针对当前电力日常巡检领域,高压及超高压输电线路人工验电存在的效率低、危险隐患大等问题,提出了天地一体化验电测试智能解决方案,采用高精度无人机平台搭载自主研制的接触式、非接触式组合验电装置方法,可实现高空线路电压状态的快速获取,通过端到端高可靠无线传输方式,结合计算机数字采样算法及自主研发的地面处理软件,可在地面遥控机端直观显示线路电压数据,经实验验证,测试精度优于±10 V,该智能测试系统具有高效、高准确率、高可靠等优点,已在多个区域开展试点应用,测试数据精准、使用安全便捷,取得良好的效果,具有推广意义。

6G技术中的空中接入网:进展与展望

空中接入网(aerial access network, AAN)具有抗毁性强、覆盖范围广、视距传播概率高的特点,与地面网络相结合能够缓解流量负载压力,提供全时空的连接与服务,可有效助力第六代移动通信网络(6th generation mobile networks, 6G)“万物智联”愿景的实现.因此,在分析AAN中的卫星通信和高空平台(high altitude platform station, HAPS)技术研究进展的基础上,研究了卫星通信在数据接入方面的应用以及HAPS在一体化网络架构中的作用,探究了卫星与HAPS两种技术对未来网络的影响以及进一步优化二者的潜在方法.最后,对卫星接入的数据碰撞问题和HAPS的缓存问题进行讨论分析,并从上述问题出发展望了卫星通信和HAPS技术的未来发展方向.

空地一体精细化三维模型构建方法

无人机倾斜摄影测量技术因其成本低、效率高,成为大场景三维重建的首选,而在倾斜摄影三维重建中常常伴随着模型变形、纹理缺失等。本文基于低空倾斜摄影测量技术建设三维数字化校园,针对重建后不同类型地物出现的问题,提出了融合多种建模手段的技术优势通过空地一体、虚实结合来构建精细化三维模型的方法,对低空倾斜摄影三维模型的精细化建模具有重要的参考意义。

一种新的无人机载雷达非均匀杂波抑制方法

无人机载雷达可以对感兴趣的重点区域和目标进行持续跟踪,在军用和民用领域都有广泛应用前景.然而载机平台的运动会带来地杂波谱的展宽,致使潜在的低速微弱目标淹没在强地杂波中.为了解决无人机机载雷达非均匀环境下的地面杂波抑制问题,提出一种基于恒虚警样本选择策略的非均匀下视杂波抑制方法.通过距离分块策略解决距离空变带来的非均匀样本的差异,通过低门限恒虚警(constant false alarm rate,CFAR)策略剔除孤立的强杂波散射点和疑似运动目标对训练样本的影响,降低非均匀样本单元对协方差矩阵估计的干扰,从而提高非均匀环境下对杂波的抑制性能.结合一组实测挂飞数据,对比了不同杂波抑制方法对运动目标检测的影响.实测数据验证所提方法有效.

“倾斜航摄+地面拍照”空地融合实景三维建模技术

单独使用无人机倾斜摄影自动化生成的实景三维模型,远观逼真,但近看失真。为了解决这种矛盾的同时不增加成本,不降低效率,本文研究了一种“倾斜航摄+地面拍照”空地融合生成实景三维模型的方案。即利用无人机倾斜摄影和地面定点拍照的方式获取照片资料,利用该空地两类照片资料进行分别空三,然后将分别空三的成果通过人工添加同名点的方式进行空地两类空三成果自动融合,最终自动化生成远近视角逼真且位置精度高的实景三维模型。

一种倾斜摄影测量空地融合三维高精度建模方法

无人机倾斜摄影测量及实景三维建模可以弥补传统航空摄影测量方式获取地表建筑物侧面纹理的不足,同时建模效率与纹理真实性要远高于传统人工三维建模,成为当下测绘专业实景三维建模的关键技术方式。但是,由于无人机从空中获取的多视角影像中仍存在一定视角缺陷,导致建筑物外立面所建模型存在一定质量问题。本文提出的空地融合倾斜摄影测量建模方案是通过低空无人机与地面摄影的方式获得建筑物外立面更精准的影像,弥补无人机倾斜摄影测量在因遮挡问题造成获取的影像数据源不足及分辨率低等问题,提高外立面纹理细节与精度,将如此获得的多源影像进行融合建模,可明显提高建模的效果与质量。

Ⅰ类轻型无人机在铁路地质勘察中的应用与展望

在分析探讨国内无人机飞行法律法规的基础上,将Ⅰ类轻型无人机应用于广湛高铁的遥感地质勘察中,降低野外地质人员的安全风险,提高勘察精度和工作效率。研究表明:(1)Ⅰ类轻型无人机具有无须申请空域、培训费用低、费效比高等特点,其购置培训成本仅为Ⅱ类专业级无人机的9.8%~29.5%;(2)Ⅰ类轻型无人机能够满足中低山地区大中型不良地质体的遥感勘察任务,有助于进一步推进“空天地一体化”勘察手段的普及和应用;(3)建立“高低搭配、合成高效”的三级无人机梯队,能够实现对各类不良地质体遥感解译的全覆盖和高费效比。

广西典型自然保护区监管天地一体化技术应用探究

基于遥感影像、无人机航摄与移动核查技术,构建了集自然保护区“一张图”、图斑任务管理、移动核查为一体的天地一体化自然保护区人类活动监管系统,并以防城金花茶国家级自然保护区为例,进行试点监测监管研究。结果表明,利用监管系统可提高自然保护区监管时效性,有效解决监管盲区。对防城金花茶国家级自然保护区的人类活动进行监测评价,该保护区有工矿用地、农田、居民点、道路、其他人工设施等5类,以农田、居民点、普通道路为主,人类活动影响一般。

广东省森林资源“天-空-地”一体化监测构建与应用

充分利用卫星遥感、无人机、互联网等先进技术,搭建森林资源监测平台,结合森林生长模型,构建了广东省森林资源“天—空—地”一体化监测体系。在多年的生产实践过程中,该体系及时的掌握广东省森林资源消长变化,实现了对森林资源变化的快速提取、现场取证和实时在线更新,并为各级林业主管部门决策提供准确的数据支撑,进一步提高了森林资源管理和信息化水平。

多源数据融合建模技术在考古发掘现场数字化中的应用

为了更加科学地实现考古发掘现场的数字化和可视化展示,更好地进行考古发掘过程记录,以及便于考古成果的应用分析,本文面向元代某壁画墓发掘现场,利用倾斜航空摄影、地面近景摄影和三维激光扫描技术获取多源数据,并研究基于多源数据融合的考古发掘现场三维数字化场景建立的技术方案。方案利用激光点云数据创建三维模型,利用影像数据进行模型纹理贴图,实现了考古发掘现场地上地下空间的高精度、高质量的实景模型构建。