深部复杂环境下采空区激光扫描异常点云数据修正

分析了激光扫描轨迹曲线的拓扑关系;研究了深部复杂环境下采空区激光探测结果中异常点:“坏点”和“噪声点”产生的环境因素.针对XYZ格式数据,基于四点插入法提出了坏点修正方法;基于二阶几何连续性提出了弦夹角和弦高比的噪声点过滤复合判据,利用阈值选择方法,过滤噪声点.工程验证表明:修正后空区内部形态、顶板边界更准确,体积修正约20~70m3,顶板高度提高1~2m左右,为空区安全预警提供依据.该算法逻辑简单、计算量小,为深部复杂环境下采空区三维边界信息精确获取提供了一种新方法.     

基于BP神经网络的采空区激光探测环境误差修正

为了研究地下金属矿山高温-高湿-多尘复杂环境对采空区三维激光探测精度的影响,研发采空区复杂环境模拟装置,设计64组正交试验方案,分析温度、相对湿度和粉尘质量浓度对探测误差的影响并进行修正。为进一步量化探测误差,建立BP神经网络预测模型,并应用于某铅锌矿采空区的探测中。研究结果表明:随相对湿度升高,点云平均误差比呈"S"型曲线增长,当相对湿度介于75.0%～85.0%时,增长速率明显加快;随粉尘质量浓度增大,点云平均误差比以40 mg/m~3和100 mg/m~3为节点呈三段式线性增长,当粉尘质量浓度介于40～100 mg/m~3时,增长速率最快,当粉尘质量浓度大于100 mg/m~3时,增长速率次之,当粉尘质量浓度小于40 mg/m~3时,增长速率最低;温度对点云平均误差比影响较小。模型预测值与实测值的平均相对误差为1.80%,校正决定系数为0.993;修正后的采空区边界标高、体积和顶板暴露面积等参数更加符合实际情况。     

复杂地下空区综合探测技术研究及其应用

采空区已成为矿山生产和工程建设过程中迫切需要解决的难题之一。分析了采空区带来的安全隐患和主要危害，总结了当前采空区探测中使用的主要方法和手段。针对复杂关联群采多空区情况，在现场摄影调查的基础上，提出了以探地雷达和瑞雷波法为主的综合探测技术。两种不同的先进物探技术，相辅相成，提高了采空区探测的准确度和精度。该方法在甘肃省厂坝铅锌矿地下群采空区探测中得到具体应用，基本查明了采空区的分布情况、大小情况和贯通关系，并对原有采空区平面布置图进行了修正。探测结果，为该矿由露天开采转入地下生产，提供了安全保障条件。     

介质属性对SQUID探测的影响分析

基于高精度的磁梯度张量探测原理和超导量子干涉器(SQUID)的高探测精度,就地下采空区介质属性对区域磁场信号的影响进行了分析研究。通过改变地下采空区的介质属性,利用仿真得到介质不同属性的采空区的区域磁场图,分析了不同介质采空区对周围磁场信号的影响,验证了井工采空区磁法探测的可行性。     

高湿多尘采空区三维激光探测数据误差分析与修正

针对地下金属矿山高湿、多尘复杂环境导致采空区三维激光探测结果失真的问题,研制了采空区复杂环境模拟装置,进行了64组不同相对湿度、粉尘质量浓度条件下的点云数据误差分析与修正实验.结果表明,随相对湿度和粉尘质量浓度增大,点云平均误差比均呈“S”型趋势增大;当粉尘质量浓度介于30.0~85.0mg/m³、相对湿度介于76.0%~85.0%时,点云平均误差比呈幂指数增长;适合采空区三维激光探测的粉尘质量浓度为0~5.6mg/m³,相对湿度为0~49.0%.同时,提出了高湿、多尘探测环境下的点云数据误差修正公式,并应用于福建某金矿复杂采空区的精准探测工程中,修正后的采空区边界信息更加符合实际情况.     

大地电磁测深法探测地下油气资源的解释模型

基于空间源直接探矿仪探测地下油气资源的基本原理,建立了地层岩性解释模型,剖析了各种岩石的岩性探测曲线特征,探讨了根据地下不同深度岩性综合能量值判别地下岩层性质和位置的方法。研究区3口井的实例验证结果表明,地下油气储层探测符合率总体达到78.5%,证明了该模型的正确性和有效性。最后,就地层倾角对地下油气资源探测误差的影响进行了理论分析,结果表明,地层倾角为30°时,地下油气储层探测误差接近30%~40%,由此说明,探测层段平均地层倾角为26.3°是造成探测误差的主要原因。     

基于MEMS加速度计的电子倾角仪角度修正算法的实现

本文设计了一种基于MEMS加速度传感器的双轴高精度静态电子倾角仪实用修正算法,给出了电子加速度计零点修正及三轴加速度计垂直安装误差的剔除公式推导和应用方法,并利用EXCEL对三轴电子加速度计获得的数据进行补偿前后的数据对比,证明了该补偿算法可提高倾角测量精度。     

虚拟仪器技术在光照度检测中的应用研究

光电检测系统受到各种环境因素变化的影响会产生一定的误差,其中温度变化的影响是主要因素,因此只有进行误差修正才能提高检测精度。在基于光电二极管的光照度检测过程中,应用虚拟仪器技术对光电检测数据进行误差修正并仿真,实现了在不同温度下光信号和电信号的线性转换。仿真结果表明,基于LabVIEW的虚拟仪器技术适用于光电检测并能够提高光电检测的检测精度。     

大地电磁测深法探测地下油气资源的解释模型

基于空间源直接探矿仪探测地下油气资源的基本原理,建立了地层岩性解释模型,剖析了各种岩石的岩性探测曲线特征,探讨了根据地下不同深度岩性综合能量值判别地下岩层性质和位置的方法.研究区3口井的实例验证结果表明,地下油气储层探测符合率总体达到78.5%,证明了该模型的正确性和有效性.最后,就地层倾角对地下油气资源探测误差的影响进行了理论分析,结果表明,地层倾角为30°时,地下油气储层探测误差接近30%～40%,由此说明,探测层段平均地层倾角为26.3°是造成探测误差的主要原因.     

复杂采空区激光多点探测及点云拼接与精简

针对复杂采空区激光探测中存在探测"盲区"和点云数据分布不均的问题,研究激光多点扫描和点云数据拼接与精简方法.通过多点探测避免了单次探测"盲区",加密了数据稀疏区.提出了基于公共坐标和最小二乘法的靶标矩阵转换方法,实现了多点探测点云的拼接.统计了点云密集区的分布规律;对密集散乱点云,提出了沿y轴方向分层剖分,层内数据以x和z坐标极值分区,区内每点以x值排序后依步长筛选的精简算法.大型贯通采空区验证表明:基于最小二乘法的拼接算法最优,误差范围在0.1 mm左右;数据精简率为15%~25%,确保了边界三维信息的完整性.     

基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计和补偿方法

陀螺仪的漂移误差是影响惯性导航系统的姿态测量精度的重要因素。常用的陀螺漂移估计及航向角误差修正方法需要用磁强计或GPS等外部传感器的辅助数据来实现,存在室内、磁干扰等环境下应用受限的问题。对此该文提出了惯性测量单元旋转的改进方法。该方法在测量过程中对陀螺仪施加独立于物体运动的特定旋转,通过旋转前后不同姿态下陀螺仪和加速度计输出的倾角数值,得到惯性测量单元漂移估计。实验表明,该估计算法可有效地提高航向角的测量精度。     

基于GPS的双频电离层修正算法研究

电离层延迟是影响GPS卫星导航的重要误差源之一,为了有效消除该误差的影响,需要选择适当的电离层延迟修正的方法。本文在分析各修正方法优缺点的基础上,设计了一种利用双频点伪距及载波相位观测量来消除观测路径上的电离层延迟量方法,并在修正的过程中加入了检测和修复周跳的算法,提高了该方法的精度。     

复杂环境地区电波折射修正中的折射率精确获取方法

雷达电波射线上大气折射率的准确性是提高电波折射误差修正精度的关键因素之一.对下垫面复杂地区的雷达系统,常用的大气球面分层法因没有考虑大气水平方向变化使得电波射线上的折射率具有较大的误差,从而影响了电波折射误差修正精度.针对下垫面复杂地区的三维大气结构,提出了获得电波射线上大气折射率的组合方法,即在雷达所在地采用直接探测法,在其他电波射线上,先计算出射线点的位置,然后再利用已建立的全国大气剖面模型数据库得到该位置的大气折射率,从而较为精确地获得电波射线上的大气折射率.经实验验证,采用组合法获得的电波射线上的折射率不仅具有较好的精度,而且可有效地提高电波折射误差修正精度,进而提高下垫面复杂地区的雷达探测精度.     

一种基于误差扩散理论的直线检测算法

基于霍夫变换的基本原理,针对其在进行直线检测中存在的不足,利用误差扩散理论分析了在霍夫变换过程中的误差,研究了影响误差的因素.分析表明,直线的参数估计不仅和图像噪声有关,而且与直线的位置有关,直线到原点的距离越近,误差就越小,即对直线的检测精度就越高.提出了利用窗口移动的方法来寻求最优特征点和限制角度变换范围,结合最优特征点和误差扩散的理论,给出了一种改进的直线检测算法.在直线检测的精确性要求比较高的情况下,该算法能很好地满足要求.     

浮空雷达高精度探测分析

浮空雷达探测精度主要受平台姿态变化引起的定位误差和传感器自身的探测误差影响。文章针对2类误差的影响因素进行了分析,提出了采用宽信号发射波形和高精度定位的方法来降低雷达探测误差,结合高精度船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)信息自动校准进行误差补偿,实现浮空雷达高精度探测。工程实测数据分析表明,该方法取得了较好的效果。     

采空区危险性评价方法优化

为了更合理精确地评价采空区危险性,对利用神经网络评价的方法进行优化,建立主成分分析法与神经网络结合的采空区危险性评价模型.从地质和工程条件出发,综合考虑影响采空区稳定性的13项主要因素,统计样本数据.运用主成分分析法对影响采空区稳定性的样本进行预处理,将分析结果作为神经网络的输入数据,减少输入变量,消除变量之间的相关性,从而加快数据处理速度,提高预测精度.将该方法应用于锡矿山的采空区危险性评价.结果表明,预测误差在8％以内,较未经主成分分析的神经网络预测精度有了很大提高.利用主成分分析法和神经网络结合建立的采空区危险性评价模型具有分析速度快、预测精度高等优点.该方法科学合理,为采空区危险性评价提供了一种更完善的评价体系.     

相位差的数字化测量研究

分析了基于DFT/FFT谱分析及互相关法检测正弦信号相位差的原理,重点讨论了这两种相位差检测方法所产生的误差及误差校正方法.针对混有噪声的正弦信号,分析了检测精度及影响精度的因素.利用虚拟仪器技术,构建了基于这两种相位差检测算法的检测系统.实验证明,与传统的模拟电子器件相比,这两种方法具有运算速度快、精度高、抗干扰能力强等特点.     

三点法轴径圆度误差精度分析

论述了三点圆度误差机理，给出了测圆方程、形状误差系列方程及推导过程。并对测量系统中能影响测量误差精度的因素进行了分析，叙述了每种影响测量误差精度因素的产生来源，并对如何消除这些因素给出了解决方法。     

地应力测井解释方法及其可靠性对比

为了对比井壁崩落法、诱导裂缝法和波速各向异性法在地应力方位解释中精度差异,系统阐述了测井地应力方位分析的理论基础、解释方法和影响因素。结果表明,基于成像测井资料的钻井诱导裂缝法和井壁崩落法解释G6井在沙河街组三段最大水平主应力SH优势方位为70°～80°,与邻井微地震监测反演结果相一致。波速各向异性法和基于地层倾角测井资料的井壁崩落法解释SH优势方位为80°～90°。测井地应力方位解释精度不同程度地受天然裂缝、断层和地层倾角等因素影响,综合分析认为钻井诱导裂缝法解释SH方位结果最为准确。基于地层倾角测井的井壁崩落法解释SH方位在研究区有约10°的误差。波速各向异性法解释SH方位时,具有一定的局限性,需要进一步校正。     

角位移和线位移圆度误差分离技术的比对分析

分析了采用角位移三点法和线位移三点法测量工件圆度误差时，两种方法权函数的频域特性：谐波抑制特性、测量系统权函数总体特点性对噪声的敏感特性。结果表明，角位移三点法存在0阶、1阶谐波抑制，且该测量系统的权函数有高通特性，这些特性不利于提高属于低频信号范围的圆度误差的测量精度，但有助于抑制测量噪声对圆度误差分离精度的影响。