Evaluation of GPS-based attitude parameters applied to bathymetric measurements

As the survey vessels normally take bathymetric measurements in a 'dynamic'environment on the sea surface,the attitude parameters of the vessel are basically required to be introduced measurements related to the sounding datum. A multi-antenna GPSsystem, which can be easy-mounted on a vessel, has proved to be able toprecisely determine its attitude parameters through the combinations ofthe GPS vectors. This study aimed at evaluating such a GPS-basedsystem to determine the attitude parameters for the survey vessels, basedon the data collected both in-land for testing and on-sea for practical use.The precision of the estimates was realized to be around 1.6' for heading,2.3' for pitch, 9.9' for roll, and 0.3 cm for heave, based on the testing data. When system was practically applied to the bathymetric measurements made on-board, the sea depth agreements for the check points can be improved by a significant level of 43%, if a complete set of attitude parameters was in use. As the attitude information was provedto be helpful for the bathymetric measurements, it can be suggested thata multi-antenna GPS system is an economic and effective tool for the deter minations of the attitude parameter, and particularly suitable for the applications of hydrographic surveys.     

高层建筑物变形监测的GPS多天线技术

分析了高层建筑物产生变形的原因和监测的基本方法,由此提出了利用GPS进行变形监测的方法.针对GPS变形监测系统成本高的问题,文中研究了GPS多天线技术,实现了一机对多点的监测.基于PC104在Visual C 6.0开发平台下实现了多天线微波开关的控制、与GPS接收机的通信以及GPS信息的RINEX标准格式转化.实验表明,该技术对GPS测量精度几乎没有影响,能够有效应用于高层建筑物的变形监测.     

GPS在变形监测中的应用

综述了GPS技术在变形监测中应用的现状、特点和作业方式,介绍了GPS变形监测的自动化系统以及一机多天线监测系统,对GPS在变形监测中的广泛应用具有重要意义。     

一种基于深度特征的室外环境下激光地图辅助视觉定位方法

针对无GPS或弱GPS信号下的室外环境中的车辆无法定位问题,提出了一种利用激光地图辅助视觉定位方法。首先利用双目相机的视差图的深度与三维激光雷达地图进行匹配,然后通过最小化深度残差来估计六自由度相机位姿,接着利用视觉跟踪产生的良好的初始估计和提出的深度残差方法可有效地估计相机的位姿,最终通过估计相机的位姿完成定位。通过对比多个公开数据集,验证所提方法的准确性和有效性,最后利用实验小车采集校园数据,仿真和实验结果都证明利用此方法的有效性和在室外环境下的视觉定位的准确性。     

特技飞行中姿态参数的测量研究

飞机的姿态参数是研究飞机飞行状态的重要依据,在特技飞行试验中尤为重要,目前飞行试验中飞机姿态参数的测量是由全姿态组合陀螺仪完成的.在大迎角、失速、尾旋等特技飞行试验中.机载陀螺仪输出的姿态参数经数据采集系统处理后与飞机真实飞行状态之间存在误差.通过研究飞机的飞行状态与姿态参数输出特点.分析了姿态参数测量误差存在的原因.利用换向器技术改变输出多值性的问题,并在特技飞行试验中对改进的方法进行了多次验证,以期对今后大迎角、失速、尾旋等高风险、高难度特技飞行试飞中姿态参数的测量起到借鉴与指导的作用,为保证新机试飞任务顺利完成、保障飞行员生命安全提供有效的参考依据.     

一阶差分与小波分析的GPS观测数据粗差探测

赫章特大桥超高桥墩在施工过程中,采用GPS对桥墩在施工过程的变形进行了监测。受施工现场环境影响,GPS变形观测数据中存在多种粗差,含有粗差的观测量如果直接参与后续数据分析,将导致分析结果的不正确。本文基于一阶差分法与小波分析法,对赫章特大桥的GPS变形观测数据进行了粗差探测。结果表明,两种方法对粗差探测的结果不完全一致,都不能将粗差全部探测出来,且此两种方法都存在将部分正确值当成粗差观测值的现象。     

地磁场传感器及其在飞行体姿态测量中的应用

目的 研究飞行体姿态测量方法以及地磁传感器的姿态测量原理,建立地磁场传感器姿态测量数学模型,通过理论推导给出飞行体姿态的计算方法。方法 根据法拉第电磁感应定律,即线圈切割地磁场磁力线产生感应电动势的原理,设计一种基于地磁场传感器的姿态测量系统。结论 该地磁场传感器可应用于高过载旋转飞行体的姿态测量。     

基于小波分解的GPS监测数据消噪处理

提出一种基于小波分解技术的监测数据处理方法,首先用小波技术把GPS双差残留分解为低频偏差与高频噪声部分,然后提取偏差成分直接用于校正同样误差成分所导致的GPS测量结果。讨论分析了所提方法用于监测实践时的结果,表明本文所提方法对于模糊度解算和基线的估计精度均有很大的提高。     

Vondrak滤波法用于结构振动与GPS多路径信号的分离

根据Vondrak滤波法在信号的截断频带上具有较高信号分辨率的特点，将Vondrak带通滤波法应用于全球定位系统（GPS）结构变形监测中以分离结构振动和多路径效应的影响。对GPS实际观测资料进行分析，结果表明：采用该方法不仅能从坐标序列中成功提取结构振动信息，也能正确分离载波相位双差观测值的残差序列中的结构振动和多路径效应影响，因而在提高GPS定位精度上具有较大的应用潜力。     

可变形Gabor小波特征模板跟踪方法

提出了一种利用可变形Gabor小波特征模板,跟踪存在较大视角变化目标的方法.利用Levenberg-Mar-qudit优化方法,从图像中提取出一组具有特定参数的Gabor小波,并求出其权重作为目标特征;在跟踪过程中利用同样的优化方法求出这组特征的仿射变换参数;从经过仿射变换后的图像中提取小波权重,将这个权重与初始权重的误差定义为能量函数.利用"贪心算法"修正小波的位置参数,使这个能量函数最小化,从而实现可变形模板跟踪.对直升机和飞机图像序列进行的跟踪实验证实:通过特征更新,在视角变化较大的情况下,该方法仍然可以稳定地跟踪目标.     

单天线GPS接收机载体姿态测定分析

该文研究了利用单天线GPS接收机的输出信息来实时确定载体姿态的基本原理与方法。文中的GPS载体姿态是指关于载体飞行速度矢量轴的新系偏航角、航迹角和新系滚转角，亦称为新系姿态。文中对姿态测定的分析包括利用GPS接收机配合软件LABMON46输出的原始信息来分析速度矢量的求解方案；利用卡而曼滤波模型对速度信息进行处理得到相应的加速度信息；根据前面2步求得的速度和加速度给出解算载体新系姿态的方法；最后给出常规姿态与新系姿态的关系和对照说明。     

一种用于天线面形恢复测量的无人机导航方案

天线近场面形恢复算法需要搭载发射源的无人机沿特定轨迹飞行,并获得其位置。根据面形恢复算法对无人机飞行的要求设计一种包含差分GPS和视觉传感器的导航方案,在此导航方案的数据融合时间策略下使用常规扩展卡尔曼滤波器将出现震荡问题。为此提出一种基于SageHusa滤波算法改进的自适应扩展卡尔曼滤波器,并通过仿真和实际飞行测试将其与常规扩展卡尔曼滤波器进行对比。实验结果表明,此自适应扩展卡尔曼滤波器在实际应用中表现出更好的性能,并在弱GPS信号情况下能够趋向于更可信的视觉里程计数据。此方案基本满足天线测量时无人机沿轨迹飞行并采集位置数据的要求,有望实现射电望远镜主动面实时闭环修正。     

基于特征运动簇的非刚体运动形变估计算法

由于非刚体运动形变估计是一个非线性的逆问题,非刚体运动时受到背景多样性、运动复杂性、数据的丢失、特征点噪声等问题的影响,使非刚性物体的形变程度估计面临着估计不准,误差较大的问题。为了解决这些问题,提出一种基于特征运动簇反投影的非刚体运动形变估计算法,将非刚体运动的形变估计过程中,加入一定的物理运动约束刻画不同非刚体运动形状基的情况下,运动形变的程度,使用非线性优化闭合求解的方法进行运动模型结构参数的重构,运用反投影后得到的结果估计非刚体的形变程度。实验结果表明,这种方法得到的解,误差较小,效果明显。     

基于小波变换的飞行数据清洗

飞行数据因为野点和噪声的存在给其进一步处理和利用造成了困难。提出了一种基于小波变换残差直方图分析的野点识别方法,能在时间域内精确定位野点,并具有识别少量成片野点的能力。根据飞行数据噪声的特点及去噪要求,在去噪的过程中引入边缘检测,提出了分二进小波尺度乘积和小波阈值收缩两个步骤进行去噪的方法,从而在去噪的同时很好地保留了序列极值点的特性。实验结果表明本文所提方法对飞行数据中存在的质量问题具有较好的清洗效果,野点识别准确,去噪效果良好,并且对类似其它数据的处理也有一定的应用参考价值。     

基于小波分析的GPS动态监测数据变形特征分析方法

为了验证小波分析方法对GPS动态监测数据进行变形特征特征提取的可行性和可靠性,先对小波变换以及多分辨率分析进行了重点且深入的分析,再对小波分解的噪声特性进行了详细分析,最后通过实例验证了基于小波分析方法对GPS动态监测数据进行变形特征特征提取的可行性和可靠性,得出了基于小波分析方法对GPS动态监测数据进行变形特征特征提取的可行性和可靠性,并且其提取结果要优于中值滤波方法。     

基于小波变换和CUSUM算法的PDoS攻击检测方法

Pulsing denial-of-service(PDoS)攻击是一种新型的DoS攻击,它主要利用TCP超时重传机制的弱点,使用周期性的短脉冲向受害者发起攻击,由于平均攻击速率较低,传统的检测机制对其无法检测。笔者对这种攻击采用一种基于Mallat小波变换和CUSUM算法的两步检测法。首先基于Mallat小波变换和小波系数提取出攻击的特征,然后用CUSUM算法可将小偏移量进行累加,提高检测灵敏度,最后针对CUSUM算法的缺陷,提出了改进的CUSUM算法来降低误报率。两步检测法可以准确高效地检测出PDoS攻击。     

Video-based facial animation with detailed appearance texture

Facial shape transformation described by facial animation parameters (FAPs) involves the dynamic movement or deformation of eyes, brows, mouth, and lips, while detailed facial appearance concerns the facial textures such as creases, wrinkles, etc. Video-based facial animation exhibits not only facial shape transformation but also detailed appearance updates. In this paper, a novel algorithm for effectively extracting FAPs from video is proposed. Our system adopts the ICA-enforced direct appearance model (DAM) to track faces from video sequences; and then, FAPs are extracted from every frame of the video based on an extended model of Wincandidate 3.1. Facial appearance details are transformed from each frame by mapping an expression ratio image to the original image. We adopt wavelet to synthesize expressive details by combining the low-frequency signals of the original face and high-frequency signals of the expressive face from each frame of the video. Experimental results show that our proposed algorithm is suitable for reproducing realistic, expressive facial animations.     

基于Arduino 的四旋翼飞行器控制系统设计

为改善滤波效果, 针对四旋翼飞行器滤波算法计算量大的问题, 采用基于Kalman 与DMP(Digital Motion Processing)滤波相结合的姿态数据处理算法及PID( Proportion-Integration-Differentiation)姿态控制算法, 设计了四旋翼飞行器控制系统。系统硬件由Arduino 控制板及四旋翼飞行器平台组成,在此平台基础上建立了飞行器动力学模型并对Kalman 滤波器及PID 控制器参数进行调试。实际飞行结果表明, 该系统能对飞行姿态的偏移进行快速调整, 调整灵敏度和稳态时间得到明显改善, 有效地完成对四旋翼飞行器的稳定控制。     

Precise GPS/GNSS positioning solution for airborne data acquisition systems

The precise positioning of aircrafts during flights belongs to the great challenges with respect to the development of airborne data acquisition systems. Satellite positioning systems like GPS offers a unique capability for precise positioning but requires in depth knowledge of GPS in airborne applications, e.g.GPS for high dynamic application, integration of GPS with other sensors, dynamic behaviour of aircrafts or antenna location. For its positioning reference system of Flight Inspection systems Aerodata AG has developed a robust GPS carrier phase ambiguity solution P-DGPS, Precise Differential GPS combined with complementary sensors like INS, barometers, radio altimeters or laser altimeters as well as laser trackers. Using recorded data during the flight the algorithm offers also the capability to calculate more accurate positions in post-processing. The presented sensor fusion algorithm using GPS without differential corrections (SGPS, standalone GPS) offers a precise height reference solution for approach calibration based only on aircraft-based sensors. SGPS data are combined in post-processing with inertial, pressure, radio and laser altimeter data. Flight trials with a Bombardier "Global Express" at Braunschweig Airport on May 2002 shows the achieved accuracies of the height reference solution calculated by SGPS in comparison to P-DGPS. The SGPS solution for precise height calculation of special mission aircrafts provides accuracies in the order of 5 m and at the runway's threshold in the order of 30 cm.     

南浦大桥形变GPS动态监测试验及结果分析

采用14台全球定位系统(GPS)接收机对上海南浦大桥实施连续4 d形变监测,结合南浦大桥GPS监测试验,建立桥梁坐标系统(BCS)并进行相应的坐标转换,对数据精度及桥梁的静态和动态特性进行分析,证实了GPS技术完全可以应用于大中型桥梁的监测,而且相对于传统的监测工具具有自身的优势.