Grid-Scan算法定位精度和定位率的改进

针对Grid-Scan算法定位率及定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点的Grid-Scan定位算法。具体做了3个方面的工作:有邻居锚节点的未知节点只利用邻居锚节点进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;没有邻居锚节点的未知节点利用虚拟锚节点完成定位;锚节点及虚拟锚节点与未知节点采用不同的通信半径进行扫描并完成定位。仿真结果表明,相比传统算法,改进算法的定位精度和定位率分别平均提高了约6.35%和23.37%。

Grid-Scan定位算法的虚拟锚节点策略改进

针对无线传感器网络中Grid-Scan算法定位精度较低的问题,提出了一种基于虚拟锚节点策略的Grid-Scan定位算法。具体做了三个方面的工作:对未知节点设置可定位阈值,邻居锚节点数大于可定位阈值的未知节点使用Grid-Scan算法进行定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;邻居锚节点数小于可定位阈值的未知节点利用极大似然法完成定位,定位后的节点升级为虚拟锚节点;锚节点及虚拟锚节点共同参与对剩余未知节点的定位。仿真结果表明,改进算法在不同锚节点密度、不同通信半径和不同栅格大小的网络中以及通过不规则传播模型后都具有较好的定位精度。

基于新内点测试与Grid-SCAN的铀尾矿库监测定位算法

面向铀尾矿库放射性核素污染WSN监测中,由于监测环境制约,针对该条件下节点密度低、带状分布网络连通性差等问题,为保证一定定位精度,提出一种新的定位算法。新内点测试利用RSSI值与海伦公式判断是否在三角形内外,无需未知节点周围其他节点信息,并采用Grid-SCAN寻找概率模型选取点,使该算法满足低密度条件的定位并减少其计算量。约束范围内计算网格内各点RSSI值的概率,并以最大概率坐标为定位结果。经过仿真,新算法较APIT算法在定位精度上提高了55%~69%。

列车设备近距离射频干扰测试与应用研究

随着高速铁路的智能化发展,列车配备越来越多包含无线局域网、蓝牙、无线传感器等电子器件的车载智能系统,如广播显示屏、闭路监控、智能识别,语音对讲等系统。射频干扰信号可能会对列车的信号系统、控制系统和安全系统产生不利影响。本文从射频干扰机理、干扰测试方法以及实车验证实施等方面进行阐述,并分析测试中遇到的问题和局限性,为列车测试方法优化和测试装置改进提供更多有价值的参考。

结合扫描线与栅格投影的车载LiDAR实时道路边界提取

针对车载激光雷达(LiDAR)实时点云数据提取道路边界困难的问题,本文采用扫描线与栅格投影地图相结合的方法进行道路边界提取。首先,基于方位角周期性实施扫描线分离;其次,采用单束点云空间邻域联合分割滤波分离路面点,保留非路面点进行障碍物地图建立;再次,以搜索格网两方向的搜索方式,增加高程极差和路宽约束条件进行道路边界提取;最后,通过多项式曲线拟合算法进行边界拟合,并选取两组代表性KITTI郊区道路数据进行试验。试验结果表明,本文方法能够有效提取道路边界,且应用效果良好,平均准确度可达80%以上。

基于激光扫描和三维栅格地图的掘进巷道空间建模方法研究

采用常规煤矿巷道三维点云信息地图建模方法得到的点云数据庞大而繁杂,运算量很大,因此提出了基于激光扫描和三维栅格地图的掘进机截割成形三维扫描系统和掘进巷道空间建模方法。将点云数据与三维栅格进行映射,将巷道空间划分为有限个栅格,构成巷道空间三维栅格地图,并将三维栅格地图划分为多个功能区域。通过三维扫描激光雷达坐标系与巷道坐标系的转换,实现了将激光雷达获取的点云数据转换为巷道外轮廓数据,来分析掘进机截割的超挖和欠挖误差。实验表明,当三维栅格边长设定为10 cm时,采用由截割成形巷道三维栅格地图建模方法得到的栅格地图指导掘进机自主截割作业,相比采用常规点云地图可减少84.7%的数据处理量,极大减轻了截割控制系统处理器的负担。研究结果为基于激光雷达三维扫描的掘进机自主截割作业系统的设计及应用提供了依据。

网格交叉法与WinRHIZO扫描法在植物根长测定中的比较

为比较网格交叉法和WinRHIZO扫描法对植物不同直径等级根系长度测定的准确性,分别采用2种方法对草地中根直径为0.5-2.0 mm和0.5 mm以下的样本根长进行测定并对比分析.结果表明:①网格交叉法与WinRHIZO扫描法的测量结果呈现极强的线性相关关系.②网格交叉法在测量直径为0-0.5 mm且颜色相对较浅的根时准确度更高,成本低且易操作;WinRHIZO扫描法在测量直径为0.5-2.0mm且颜色相对较深的根时准确度较高,可测定指标多且速度快.③植物根的形态和颜色差异是影响不同方法测量根长准确性的重要因素.

基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法

为实现高拱坝仓面混凝土智能化振捣施工,针对仓面边角区域钢筋网密布、不利于振捣棒插入的问题,提出了基于三维激光扫描的高拱坝仓面钢筋网智能识别方法。首先,通过激光雷达感知获取点云数据;然后,基于水平Azimuth和反射强度筛选点云并映射以计算其分布情况;最后,分析点云分布并建立钢筋网格点坐标,实现钢筋网智能识别。该方法在某混凝土坝工程中进行了试验验证,经检验方法可行,为钢筋网区域的精细化振捣提供了技术支撑。

非视距信号路径返回的栅格迭代扫描定位算法

针对无线传感器网络在非视距环境下的节点定位问题,提出信号路径返回和栅格扫描迭代定位算法。在非视距环境下,通过增强未知节点和锚节点的发射信号相互搜索非视距节点,通过标记节点的相关信息区分节点。结合增强信号系数和路径返回信号强度得到锚节点接近理想通信信号传播模型下的信号强度。在Grid-Scan算法和路径返回得到信号强度的基础上,提出栅格迭代定位算法。通过Grid-Scan算法初步缩小定位区域并得到初始位置估计。通过栅格迭代扫描,不断缩小定位区域,直到区域内的栅格数量趋于稳定,从而估计未知节点的位置。仿真结果表明,通过信号路径返回,非视距环境下的节点邻居关系和信号强度得到优化,定位精度在栅格迭代扫描算法下进一步提高。

三维扫描技术在网架提升中的应用

三维激光扫描技术是近年来发展起来的一项新型技术,在多个领域都有成功应用,将三维激光扫描技术应用到大型大跨度机库网架提升全过程中也是一次传统技术的升华和革新,用整体数据模型实时分析的方式替代了传统人工单点测量控制方式,用可视化自动三维模式取代了人工量测、分析、二维线划图的方式。为确保钢结构网架提升拼接质量,全面分析网架提升过程的安全、稳定,获取钢结构网架施工过程中的各项数据信息,利用三维激光扫描技术对网架提升全过程形态进行扫描,获取过程实时数据,为网架提升以及变形监测提供数据模型信息。

二次栅格扫描与三角形质心迭代的定位算法

为了提高无线传感器网络的定位精度,在Grid-Scan算法的基础上提出一种改进的二次栅格扫描定位算法,再利用三角形质心迭代法进一步提升定位精度。首先通过比较未知节点的所有邻居锚节点到该未知节点的信号强度,找到最近邻居锚节点,利用最近邻居锚节点对可再定位的未知节点所在的估计区域进行二次栅格扫描,再利用PIT法则对定位区域进一步缩减,最后对质心三角形质心进行迭代计算得到最终定位点。仿真结果表明,在相同的网络环境下,与传统算法相比,改进算法明显提高了平均相对定位精度。

振镜扫描激光清除电网异物数值仿真研究

针对振镜激光清除高压输电线异物二维扫描技术扫描不均匀的问题,结合振镜的扫描原理,通过简单的扫描理论推导和Matlab仿真分析,利用COMSOL有限元对激光扫描轨迹进行仿真模拟。设计X-Y检流计振镜扫描进行区域全覆盖扫描,得出X-Y检流计振镜扫描存在矩形失真特性,故通过三角函数变换的思路进行补偿修正,修正后的扫描轨迹效果较好,由上到下逐行扫描,且扫描较为完整,不存在漏扫。为实现振镜式激光光斑区域全覆盖扫描,进行扫描路径设计理论推导和仿真。结果表明:随着扫描线距的增加,漏扫率逐渐增大,重叠率逐渐减小;当扫描线距与光斑半径相等时,光斑恰好没有重叠区域,重叠率为0,漏扫率为27.37%。通过COMSOL有限元对光斑轨迹扫描进行仿真,进一步说明了所提扫描方法的可行性和正确性,在振镜激光扫描系统中有着重要的参考价值。

二次栅格扫描与锚节点递减栅格扫描的定位算法

为了提高无线传感器网络的定位精度,在Grid-Scan算法的基础上作进一步的改进。首先利用二次栅格扫描确定初始定位点,并产生缩小的定位区域;在该缩小区域内,将邻居锚节点与初始定位点间的距离转换为理论信号强度值,再对比邻居锚节点实际接收未知节点的信号强度,对邻居锚节点进行有条件递减,得到递减锚节点栅格扫描法则,最终确定未知节点的估计位置。通过仿真实验的对比,改良后的定位算法在一定程度上提高了定位精度。

虚拟试验场RGR路面模型重构研究

路面模型是虚拟试验场车辆舒适性分析,道路载荷谱分析等必不可少的输入。为了将国内西部某汽车试验场的真实道路转换为路面模型,首先采用PPS激光扫描仪,IMU惯导模块,GNSS基站等设备集成的移动路面扫描系统进行扫描,获得了物理道路的3维扫描点云。然后采用样条曲线拟合道路中心线,并沿中心线构建2维平面栅格点。接着以自然相邻点插值法计算平面栅格点的高程值。最后将3维栅格点云转换为可在多体动力学仿真软件ADAMS中使用的RGR(regular grid road)路面模型。以重构的路面模型为基础,结合FTire轮胎模型,整车多体动力学模型搭建起完整的虚拟试验场仿真系统。为了检验仿真精度,采用带有轮心六分力仪,加速度传感器的路谱采集车进行道路谱载荷采集试验。在大特征破坏路面坑洼路和平稳随机型路面鹅卵石路下,轮心垂向力和轮心垂向加速度等仿真结果与实测数据均吻合良好,表明重构的路面模型及其虚拟试验场具有较好的精度。

基于体元邻域关系的行道树提取方法

针对行道树点云复杂、中间夹杂较多杆状物等问题,提出一种基于体元邻域关系的行道树提取方法。以车载激光扫描点云数据构建的格网为单位进行地面点滤除与离散点降噪,然后对非空体元进行邻域分析实现树干点云提取,最后依据点云分层投影面积理论实现树冠点云提取。采用两组道路点云数据进行行道树点云提取试验,并将试验结果与人工提取行道树结果进行对比。结果表明,本文方法能自动化提取道路两侧行道树点云,行道树提取准确率达到90%以上,算法适应性较强。

架空线路综合在线监测系统设计与安装研究

为解决自然或人为因素造成的架空线路事故问题,本研究以激光探测技术为基础,设计了一种将监测模块与信息模块进行串联的在线监测系统,该系统可以达到实时动态网络监测的效果。采用模拟实验的形式验证系统有效性,研究结果显示系统的线路设备和附属设备监测准确率均达到0.9以上。由此可见,研究设计的在线监测系统具有有效性,能够保障架空线路的整体安全。

激光扫描技术在电网智能化运维中的应用

阐述激光扫描技术在电网巡检、故障诊断和设备监测中的应用特点,探讨激光扫描技术与人工智能、大数据技术结合,电网设备自动化和智能化运维技术的应用。

长期贮存下电路镀层结构可靠性与失效分析研究

针栅阵列(PGA)封装用于高速大规模逻辑LSI电路,其引脚、焊盘等关键接触位置的结构至关重要,一般情况下在表面镀涂不活泼金属(如金),保护基材不受腐蚀。若该位置的镀层结构在环境因素的影响下产生腐蚀,可能对器件的可焊性产生影响,造成参数漂移、性能退化等问题,甚至发生短路或断路失效,从而降低集成电路的寿命与应用可靠性。因此,通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)等对镀层表面形貌、焊盘腐蚀生成物及其成分进行分析,研究经长期贮存后电路镀层结构的腐蚀行为和机理。结果表明,镀层结构表面存在微小孔隙,在水汽、灰尘或其他杂质离子的长期作用下,下层活泼金属反应生成污染离子,其通过孔隙迁移到表面聚集形成腐蚀物,从而造成外观失效,影响电路的性能与应用。

基于三角形重心扫描的改进APIT无线传感器网络自定位算法

传感器节点的自定位问题是无线传感器网络的重要研究内容之一.APIT是一种主要的非基于测距的定位算法.相对于其他非基于测距定位算法,APIT具有定位精度高、通信开销小等优点.但是,APIT要求有较高的锚节点密度,而且在APIT测试过程中,边界效应以及低邻居节点密度容易增加InToOut和OutToIn测试错误的发生次数.另外,APIT算法中的网格扫描算法对于OutToIn错误的容错性较差且其执行效率低.针对以上问题,提出了一种基于三角形重心扫描的改进APIT算法.首先,分析了APIT测试中的两种典型错误InToOut和OutToIn错误产生的原因,引入了对APIT测试方法的两处改进;然后,分析了网格扫描算法对节点定位精度和算法执行效率的影响,提出了一种三角形重心扫描法,有效改进了算法的定位精度和执行效率;最后,通过仿真实验验证了改进后的算法不但可以有效地减少InToOut和OutToIn两类错误发生的次数,提高平均定位精度,改善算法的性能,而且对OutToIn错误的容错性更强,执行效率更高,能够显著地提高节点的平均精度.

从数字地图到空间信息网格——空间信息多级网格理论思考

提出了一种既适合网格计算环境又充分考虑到地球空间的自然特征和社会属性的差异性及经济发展不平衡的特点的空间信息表示新方法———空间信息多级网格。阐述了其体系结构 ,信息表示与数据存取 ,与传统的各种比例GIS空间数据库之间的数据转换及应深入研究的关键技术 。