采用改进流函数法的无人机航路规划

提出改进的流函数法为无人机在复杂地形环境下进行航路规划。针对传统流函数法在多个障碍物航路规划时存在的问题,进行了理论分析,并给出一种虚拟动态目标的方法,解决了两个障碍物重叠情况的航路规划问题。为满足无人机的机动约束,将无人机自身的约束条件转化为虚拟障碍,以保证规划出的航路可飞。仿真结果表明,该方法能够在复杂地形条件下快速地为无人机规划出一条可飞的航路,具有较好的工程应用价值。

基于地理坐标框架下的地物与地形匹配解决方案研究

本文在介绍了一般三维场景建模中地物与地形匹配处理方式的一些欠缺,在此基础上,对地物存在类型进行分类描述,根据地物分类特征,针对此问题提出在地理坐标框架下的地物与地形匹配的解决方案,并与其他解决方案进行对比分析其优缺点,最后根据本文提出的解决方案进行实例验证其可行性与通用性。

基于改进动态规划法的月面地形三维重建

月面巡视探测器导航相机获取的立体影像用于恢复月面地形的空间构型,可以直接服务于巡视器的导航定位工作。影像匹配算法直接关系到地形恢复的精度和可靠性,改进动态规划影像匹配方法兼顾行列双向约束机制增强了视差空间的完备性,并通过动态设立种子点进行分段规划获得整体最优解。实验采用嫦娥二期工程地表试验影像进行论证,通过三角测量重构得到地面点云数据,与其他匹配方法的恢复结果和实地激光扫描地形数据进行了比对,证明了该匹配算法的匹配效率高于传统方法且恢复的点云数据精度可靠,满足于探月工程中巡视器定位导航的需求。

基于改进的约束四叉树LOD全球地形实时绘制

由于大规模三维地形可视化的数据量大、组织结构复杂等特点,对大规模地形数据的分块、调度和组织已成为研究重点。传统的四叉树结构存在节点重复储存、大地形绘制效率不高、T形裂缝等问题,论文提出了一种改进的约束四叉树多细节层次绘制算法,减少了储存冗余。在全球地形实时绘制的时候,采用了改进的细节层次细分评价函数和简单的"裙边"裂缝处理方法,并且使用了四种绘制优化策略。通过实验结果可以看出,计算机储存减少,计算量降低,大地形的实时绘制效果、效率很好。对虚拟城市、数字地球的构建和应用有参考价值。

地形约束下劳动力价格上涨对农业生产的影响研究--基于要素替代、产品替代和非农就业的分析

为探究劳动力价格上涨背景下不同地形上农户的策略行为,从理论上探讨了农业劳动力价格上涨对农业生产的影响,采用全国农村固定观察点微观农户数据,利用线性回归方程实证检验不同地形下农业劳动力价格上涨对农业生产的影响,并在此基础上利用省级宏观数据进行稳健性检验。结果表明:我国农民符合"理性经济人"假设,即面对农业劳动力价格上涨,我国农户会采取三种不同的策略行为:要素替代、产品替代和非农就业。同时,在不同的地形上,农户的策略选择有所侧重,具体而言,平原地区农户会更多地选择要素替代和非农就业,而丘陵山区农户会更多地选择产品替代。由此认为,面对劳动力价格上涨,我国农户会采取相应的策略行为,因此不必要表现出过分的担忧。针对要素替代现象,建议平原地区和丘陵山区均要加强用于粮食生产的农业机械的研发、创新;针对产品替代现象,建议丘陵山区要加快研发针对经济作物的中小型农业机械;针对非农就业现象,建议平原地区要以完善区域劳动力市场为主,而丘陵山区要以培育、发展劳动力市场为重点。

基于动态地形约束的多样图纹理合成算法

提出一种基于动态地形特征参数约束的多样图纹理合成算法。该算法采用多种纹理构建样本系统,以动态地形本身特点确定的函数作为约束条件,采用扫描线顺序,逐点计算每一像素点的RGB值,最终合成动态地形纹理。通过改变约束条件,该算法可以合成相应的纹理,为动态地形纹理合成提供了一种新的手段。实验证明该算法能有效的合成动态地形纹理,解决了仅使用多样图合成算法合成结果随机性大、不能控制某种纹理在合成结果图中的位置问题,在动态地形仿真中取得很好的效果。

道路约束在Kalman滤波中的应用

研究把道路约束引入Kalman滤波的新方法,分析了道路对过程噪声和目标速度的约束,给出了道路约束条件下目标的运动方程以及过程噪声方差调整的方法;将道路对目标速度的约束以伪测量的形式引入测量方程并给出了对应的滤波方程。两个不同场景的蒙特卡罗仿真结果验证了上述新算法带来的性能改善。

复杂地形下基于三视约束的景象匹配方法

景象匹配通过将飞行器实拍图像与机载的基准图像比较而进行导航。当飞行高度较低时,由地面大起伏引起的实时图几何变形会严重影响匹配性能,造成匹配精度下降甚至出现误匹配,这一问题严重制约了现有景象匹配系统的应用范围,比如无法应用于建筑林立的城镇地区和梯田、丘陵地带。本文首先推导了小视场内无几何变形的高空竖直透视投影模型;在此基础上,依据三视约束关系,把相邻两幅下视实时图像的特征赋给该透视模型所成的像,得到消除几何变形的特征模板,再和基准图进行匹配。因此,所提方法不仅能处理由飞行器姿态引起的实时图几何变形问题,而且适用于城镇等地面存在较大起伏的地形。理论分析和仿真实验表明,该算法取得了较好的结果,具有良好的环境适应能力,实用性较强。

基于规划路径约束的地形辅助导航算法

为了提高地形辅助导航算法的精度,充分利用航行器任务规划中的先验信息,提出了基于规划路径约束的地形辅助导航算法。首先针对航行任务中的规划路径提出了"概率隧道"约束模型,将物体运动不确定性与确定性规划路径有机结合。在此基础上,提出了基于概率隧道约束的粒子滤波算法。该算法较之传统的带有等式、不等式约束的滤波器,具有更好的模型适配性,而且计算量上与普通不带约束的粒子滤波器相当。实验表明,该算法有效地利用了先验路径信息,比非约束算法有15 m左右的精度提升。

地面背景红外辐射特性建模与仿真研究

地面背景的红外特性直接影响红外制导武器对于目标的发现、跟踪和识别。综合传热学、红外物理、计算机图形学等多学科知识,提出了一种将基于物理的红外特性建模和基于约束边界的地形几何建模相结合的全新地面背景红外特性建模仿真方法,依据不同材质的传热换热物理机理建立地面背景的红外辐射模型,并在地面网格几何模型上求解地面背景的零视距红外辐射分布。文中方法可以实时模拟动态变化环境条件下的地面背景的红外辐射特性,并将地形仿真中的可见光仿真和红外仿真统一起来。为实时精确地面红外热像的获取提供了有效的手段。

三维地形支撑的不规则动态水面模拟方法

在传统三维地形中,水面以纹理贴图的方式表示,该方法表示的水面是静态的,不能满足各应用场景对动态水面的需求,文章针对这一问题提出三维地形支撑的不规则动态水面模拟方法。该方法采用动态水面替换原有静态纹理水面,分析深水区与浅水区水面的波动模型,在水面边界的约束下以叠加Gerstner波的方式实现水面的动态效果,获得具有较好视觉效果的动态水面和与地形完美结合的场景。实验结果表明,该方法能够实现各种不规则动态水面,做到形状定制,且与三维地形完美结合,较大幅度地提升了三维地形中水面动态特征的表现力,增强了场景真实感,具有良好的用户体验。

兰州市主城区公交网络空间结构性能评价

文中针对河谷城市道路系统空间失衡问题,对兰州市主城区公交网络的空间特征进行了单指标分析和模型评价。发现兰州市主城区公交网络总体上为弱可持续发展水平,公交网络空间结构受地形约束及河流和铁路分割的城市空间特征影响明显。

基于障碍约束空间聚类的地形单元划分

地形单元划分是地理环境分析的基础。为了解决凭经验划分地形单元问题，提高地形单元划分效能，提出了综合采用拓扑构建技术和约束空间聚类技术来划分地形单元，旨在通过计算机辅助决策，自动划分出理论上最佳的地形单元，服务地理环境认知。试验表明，障碍约束空间聚类技术能较好解决地形单元的自动划分问题。

面向离散地形的欠驱动双足机器人平衡控制方法

欠驱动双足机器人在行走中为保持自身的平衡,双脚需要不间断运动.但在仅有特定立足点的离散地形上很难实现调整后的落脚点,从而导致欠驱动双足机器人在复杂环境中的适应能力下降.提出了基于虚拟约束(Virtual constraint,VC)的变步长调节与控制方法,根据欠驱动双足机器人当前状态与参考落脚点设计了非时变尺度缩放因子,能够实时重构适应当前环境的步态轨迹;同时构建了全身动力学模型,采用反馈线性化的模型预测控制(Model predictive control,MPC)滚动优化产生力矩控制量,实现准确的轨迹跟踪控制.最终进行了欠驱动双足机器人的随机离散地形稳定行走的仿真实验,验证了所提方法的有效性与鲁棒性.

去LoD层级约束的海量三维地形裂缝实时消除算法

海量三维地形的实时渲染技术是三维可视化领域的核心技术和难点之一。针对传统地形裂缝消除方法中存在的瓦片层次约束强、渲染效率低的问题,本文提出了一种去Lo D层级约束的海量三维地形裂缝实时消除算法。在分析地形四叉树组织方式及地形可视化Lo D控制规则的基础上,首先建立包含地形瓦片角点及边邻居关系的四叉树地形多分辨率表示结构;然后根据视点相关的Lo D控制规则,动态地改变地形四叉树节点的分裂或合并状态,更新四叉树;最后根据线性插值算法修正四叉树中互为邻居关系的瓦片高程以消除地形裂缝。通过海量山区地形数据的试验,验证了本文算法的可行性与高效性。

地形约束下浙西地区聚落空间网络的演化特征

为研究地形对聚落演化的定量影响,基于地形约束条件和节点度中心性(degree centrality)、与局部重要性(local significance)及平均局部重要性(mean local significance)等评价指标,通过ArcGIS中自然断点法,采用统一的标准分级设色,以1998年和2018年2期全球土地覆盖的遥感数据为例,利用ArcGIS构建了聚落空间网络模型,定量评估聚落建设用地演化规律,挖掘聚落空间网络结构演化特征.结果表明:1)网络模型可直观展示在地形约束下浙西地区近20年聚落的发展概况;2)基于各项评价指标区分聚落类型可定量分析浙西地区城市化速度及城市化空间分布特征.结论:空间网络模型能较好地评估聚落演化特征,并且能直观展示出结果.

虚拟环境中地面运动实体的地形匹配算法综述

对地形匹配问题、算法基本原理及算法的最新研究进展进行了综述,并对地形匹配算法中的失真现象进行了分析,指出了研究地形匹配算法的不足之处。

起伏观测面约束的重磁数据快速联合物性反演方法研究

重磁联合反演能够综合重磁数据特征直接获取地下密度及磁性分布,有效揭示不同岩性分布及地下构造,是矿产资源勘查的重要手段.实际地表以及沿地形起伏的航空重磁测量的观测面都是起伏的,为实现起伏观测面的重磁高效率联合物性反演,我们建立了一种起伏观测面约束下的重磁数据快速联合物性反演方法,其首先是依据最大观测高度对数据进行曲化平处理,然后利用Block-Toeplitz-Toeplitz-Block(BTTB)-FFT实现快速反演,并将换算观测面与实际观测面的空间作为约束来消除无效网格单元计算所带来的多解性,从而本方法能够实现高效率反演且不因额外的剖分单元而增加求解多解性.模型试验表明本方法在能够有效地提高多于32倍的计算效率且不损失反演计算的精度,且对于含噪数据反演也具有良好的稳定性.最后,我们将本方法应用到中国吉林省东部通化盆地三棵榆树凹陷,获得了该地区基底和火成岩分布,该地区的盆地基底平均深度约为2.5 km,同时火成岩发育主要集中在基底深度较大的区域,为下一步油气勘探提供重要基础地质信息,亦对松辽盆地东部外围新区的油气勘探部署提供重要的指导意义.

基于地形约束的多尺度DEM融合

为获得更高质量的数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据,提出了一种基于谷脊线作为地形约束的多尺度DEM融合方法。以雷达测高数据SRTM(shuttle radar topography mission)与激光测高数据GLAS(geoscience laser altimeter system)为辅助源校正的光学高程数据ASTER(advanced spaceborne thermal emission and reflection radiometer)作为低分辨数据,以商业卫星雷达测高数据WorldDEM作为高分辨数据,通过地表水流模拟方法分别提取两者谷脊线,再利用较高分辨率数据的地形细节作为较低分辨率数据重建的先验信息,实现高分辨率数据对低分辨率数据的引导,最终融合得到兼具广覆盖范围和高分辨率的DEM数据。模拟和真实数据试验表明,多尺度DEM融合方法在评价指标和地形细节恢复上均优于所提及的其他经典方法,说明该方法对于DEM数据质量的提升是有效可行的。

水深数据约束下的声呐图像海底地形恢复方法

针对传统多波束系统和单波束系统在获得海底精细地形时的局限性,分析了高分辨率侧扫声呐图像与海底地形因素之间的关系,提出了一种利用高分辨率侧扫声呐图像恢复精细海底地形的新方法.根据侧扫声呐成像机理,构建模型获得声波在海底表面的入射强度和反射强度;基于Shape From Shading反演理论建立海底表面相对形状反演模型,并借助外部水深数据中分离出的地形高频项构建约束模型对反演结果进行约束;将外部水深数据提供的地形低频信息与约束后的反演结果叠加,实现绝对海底地形恢复.结果表明:该方法可获得相对中误差小于2%水深的海底地形恢复精度,并将测深数据分辨率提高近70倍.