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GNSS/视觉组合导航定位技术研究

GNSS/视觉组合导航定位技术研究

作者：冯祎中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)

学位级别：硕士

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)具有全天候、全球性和误差不随时间积累的特性,在室外开阔环境下,GNSS能够实现连续导航、定位和授时(Positioning Navigation Timing,PNT)的功能,被广泛地应用到国民经济和... 详细信息

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)具有全天候、全球性和误差不随时间积累的特性,在室外开阔环境下,GNSS能够实现连续导航、定位和授时(Positioning Navigation Timing,PNT)的功能,被广泛地应用到国民经济和国防建设中。然而,到达地面的GNSS信号非常微弱,易受到遮挡、干扰、欺骗,使得估计结果的位置误差明显增大,甚至变得不可用。随着近年来计算机算力的提升和图像处理技术的持续发展,同步定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术迅速发展,并能在复杂环境下实现持续导航功能。针对弱GNSS环境下的持续导航定位问题,本文对双目视觉SLAM(Visual SLAM,V-SLAM)和GNSS/视觉组合导航定位技术进行了研究,这对弱GNSS环境下实现持续导航具有重要意义。基于弱GNSS环境下持续导航的需求,本文围绕GNSS/视觉组合导航定位技术展开了研究,主要包括GNSS定位原理与算法、基于特征点法的双目视觉SLAM基本原理、GNSS/视觉松组合算法、GNSS/视觉紧组合算法,并测试分析了弱GNSS环境下的组合导航系统持续导航定位性能等。论文的主要工作内容和成果如下:1.研究了GNSS定位和视觉SLAM导航算法,并测试了各自的导航性能以及互补特性。详细介绍了导航常用的坐标系,研究了GNSS伪距单点定位(Standard Point Position,SPP)算法并详细推导了SPP的误差方程形式,给出了其最小二乘解,研究了GNSS RTK(Real-time Kinematic)高精度定位的原理,使用实测的弱GNSS环境下数据进行了解算和分析。研究了视觉SLAM的基本框架,详细推导了针孔相机成像原理,研究了双目视觉位姿估计原理以及基于特征点的双目视觉导航跟踪、建图和闭环检测模块,探讨了影响视觉导航结果的多种因素并详细分析了闭环对视觉导航的改善作用。结果表明:静态SPP结果可以达到分米级,动态弱GNSS环境会退化到米级;RTK定位结果在恶劣环境下也会退化到分米级;多系统对SPP定位精度有一定提升作用;在恶劣环境中卫星信号受到遮挡时,会使GNSS定位结果发生中断。视觉导航受到多方面因素的影响,载体每运动100m会偏离真值约1～3m;闭环对视觉导航精度具有极大的改善,会使定位误差收敛到零附近;视觉导航在载体正常运动中不会中断,具有持续导航的能力。这些结果说明了视觉导航与GNSS具有优劣互补的特性,可以进行组合导航来实现持续导航。2.研究了GNSS和视觉SLAM松组合模型,并测试了松组合系统与模拟中断后松组合的导航定位性能。详细推导并研究了组合导航系统中常用的卡尔曼滤波和数据后处理RTS(Rauch-Tung-Striebel)平滑算法,研究了GNSS/视觉松组合方法并给出了其数学模型,测试并详细分析了GNSS/视觉松组合系统在GNSS中断环境下的定位性能,基于公开数据集和实测数据的测试结果表明:GNSS/视觉松组合系统能够很好的改善视觉导航单系统的精度,并能较好的处理弱GNSS环境下的信号遮挡或中断的问题,实现持续导航的功能,验证了GNSS/视觉松组合导航系统的可行性。3.提出了一种GNSS和视觉SLAM紧组合模型,并验证了紧组合系统持续导航的有效性。提出了一种GNSS/视觉紧组合方法并给出了其数学模型,测试并分析了单个导航系统、GNSS/视觉松组合、GNSS/视觉紧组合的导航定位性能,详细分析比较了GNSS/视觉松组合和GNSS/视觉紧组合在观测卫星数少于4颗时的导航定位性能,基于实测数据的测试结果表明:GNSS/视觉紧组合精度优于GNSS/视觉松组合,紧组合系统能在GNSS观测卫星数少于4颗时持续导航,验证了视觉导航用于辅助GNSS持续导航定位的有效性。

关键词：全球导航卫星系统视觉同步定位与建图组合导航弱信号环境持续导航

贵阳地铁2号线溶槽带塌陷机理与防治措施研究

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贵阳地铁2号线溶槽带塌陷机理与防治措施研究

作者：冯祎西南交通大学

学位级别：硕士

贵阳城市轨道交通2号线是连接贵阳市白云区至龙洞堡区的骨干线,中心城区敷设形式主要为地下线路,全长43.8公里,总投资约194亿。塌陷是制约我国岩溶地区城市地下交通建设发展的主要地质灾害之一。贵阳市区岩溶地貌占总面积的71.8%,隐伏... 详细信息

贵阳城市轨道交通2号线是连接贵阳市白云区至龙洞堡区的骨干线,中心城区敷设形式主要为地下线路,全长43.8公里,总投资约194亿。塌陷是制约我国岩溶地区城市地下交通建设发展的主要地质灾害之一。贵阳市区岩溶地貌占总面积的71.8%,隐伏溶槽、溶沟、地下裂隙和溶洞发育。地铁隧顶设计标高常见于基岩与覆盖层接触地带。受岩溶作用影响,基岩表层多发育不同规模石芽与溶槽,形态复杂多变,难以精准预测。溶槽作为易汇水的凹切位置,所充填土体常呈软塑甚至流塑状态。当溶槽入侵隧道轮廓线时,极易导致隧道上覆土层发生塌陷。隧区覆盖土层成分以红黏土为主,其独有的水敏性和“上硬下软”的分布特征,会对隧道的围岩稳定性产生进一步的不利影响,给地铁的掘进施工带来极大难度。矿山法为贵阳地铁2号线主要施工工法,多配合超前小导管预注浆和帷幕注浆实施预支护。由于溶槽带复杂的发育特征,超前小导管的支护体系在部分溶槽揭穿段的加固效果并不理想。帷幕注浆法支护性能更为优越,但工艺较为复杂,价格更为昂贵。研究地铁穿越溶槽带时的塌陷机理,预测具有塌陷隐患段落的塌陷范围和塌体形态,对岩溶地区合理采用隧道支护体系和塌陷防治措施具有重要的指导意义。本文依托贵阳地铁2号线白南区间工程,对溶槽带塌陷机理及防治措施展开研究,主要研究内容有:（1）通过现场调研和室内试验,研究隧区红黏土覆盖层的空间分布和物理力学性质、基岩发育形态和水的影响,总结溶槽带的发育特点。（2）根据白南区间的工程地质条件,结合塌陷拱理论和PLAXIS 3D数值模拟,提出地铁穿越溶槽带时诱发内部塌陷向地表塌陷的转化指标,并推导了两种塌陷模式下的三维塌体几何边界条件计算方法。研究区可将塌陷土洞埋深小于塌陷土洞计算高度的2.5倍作为内部塌陷模式转化为地表塌陷模式的判定标准。（3）根据溶槽带的发育特点和塌陷发育模式,总结超前小导管预注浆和帷幕注浆两种预支护体系的设计参数和工艺特点,并据此提出溶槽带中两种支护方法的选择建议:当计算未揭示地层为内部塌陷模式时,可采用超前小导管预注浆的方式实施预支护;若为地表塌陷模式,可采用帷幕注浆法进行加固。

关键词：贵阳地铁溶槽带红黏土塌陷机理支护措施

儿童数字博物馆交互界面情感化设计研究——以故宫博物院青少网站为例

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设计 2023年第11期36卷 50-53页

作者：冯祎然霍发仁宁波大学潘天寿建筑与艺术设计学院

提取儿童数字博物馆交互界面情感化设计三层次对应要素,建立情感化设计与数字博物馆要素的映射关系。以情感化设计三层次理论为基础,结合故宫博物院青少网站,从本能、行为、反思三个层面探讨儿童数字博物馆网站的设计方法。从界面视觉... 详细信息

提取儿童数字博物馆交互界面情感化设计三层次对应要素,建立情感化设计与数字博物馆要素的映射关系。以情感化设计三层次理论为基础,结合故宫博物院青少网站,从本能、行为、反思三个层面探讨儿童数字博物馆网站的设计方法。从界面视觉、交互操作和记忆三个方面,提出儿童数字博物馆交互界面设计的原则。本能层面需要颜色鲜亮而统一、布局简洁有趣、图标清晰明确、文字凝练且有重点;行为层面需要及时反馈和引导操作;反思层面需要增强代入感、增加人物形象。

关键词：数字化博物馆情感设计交互界面儿童

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试论新闻评论与文化环境的互动

试论新闻评论与文化环境的互动

作者：冯祎春河北大学

学位级别：硕士

新闻评论的文化环境和其他亚文化系统一样,包括物质文化环境、制度文化环境和心理文化环境三个子系统。它们当中任何一个子系统的存在都以其他两个子系统为前提,从而构成不可分割的三位一体。这个系统的表层是实体的物质文化环境,即媒... 详细信息

新闻评论的文化环境和其他亚文化系统一样,包括物质文化环境、制度文化环境和心理文化环境三个子系统。它们当中任何一个子系统的存在都以其他两个子系统为前提,从而构成不可分割的三位一体。这个系统的表层是实体的物质文化环境,即媒介文化;这个系统的中介层次是制度文化环境,即文化制度;这个系统的里层是心理文化环境,即文化知识与人文精神。媒介文化环境,就是由报纸、广播、电视、互联网等大众传播媒介所营造的文化信息传播环境。媒介文化环境是新闻评论产生和发展的物质基础。媒介文化环境包括两个方面的内容:即媒介工具环境和媒介内容环境。作为工具,媒介制约和影响着新闻评论的语体风格、说理手段,也制约着新闻评论与受众的互动关系。作为媒介内容,新闻评论是一种整合信息的方式,新闻评论为受众提供最具原创魅力的独家观点,新闻评论也是国家引导舆论的重要载体。制度文化环境是新闻评论产生和发展的思想基础。新闻评论的生存与发展,依赖于一个国家的文化制度环境。在严酷的文化政策环境中,往往不会产生真正意义上的新闻评论。作为政治战线和思想战线重要舆论载体的新闻评论,是伴随着文化制度的渐趋宽松而得以产生并发展壮大的。新闻评论的心理文化环境包括新闻评论所倚赖的文化知识与人文精神。新闻评论是一种文化,它属于“雅文化”、“高端文化”,其产生与发展需要一定的文化知识环境。另外,新闻评论与人文精神共生共存,因为,新闻评论体现了一种启蒙精神,新闻评论体现了一种批判精神,新闻评论体现了批评者的独立精神。

关键词：新闻评论物质文化环境制度文化环境心理文化环境

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智能电网环境下风电场黑启动技术研究

智能电网环境下风电场黑启动技术研究

作者：冯祎鑫东南大学

学位级别：硕士

黑启动是指整个电力系统因故障全停后,不依赖别的系统帮助,通过系统中具有自启动能力机组带动无自启动能力的机组,逐渐扩大系统供电范围,最终实现整个系统恢复的过程。传统黑启动电源通常选取抽水蓄能电站或燃气轮机等运行可靠性较高的... 详细信息

黑启动是指整个电力系统因故障全停后,不依赖别的系统帮助,通过系统中具有自启动能力机组带动无自启动能力的机组,逐渐扩大系统供电范围,最终实现整个系统恢复的过程。传统黑启动电源通常选取抽水蓄能电站或燃气轮机等运行可靠性较高的电源,然而受水资源分布不均、燃气轮机运行维护要求较高等因素约束,电网中存在黑启动电源不足及分布不合理的实际问题。随着智能电网环境下运行控制技术的提升,采用大规模“系统友好型”风电参与黑启动在理论研究和实际应用上均是一种有益的尝试。因此,为了有效地利用风电场的启动能力,其启动特性、控制策略和实现方法亟待深入研究。本文首先基于风电参与黑启动的场景,深入分析了风电场的自启动能力。探讨了关于风电参与黑启动的关键问题,包括了启动风电机组类型的选择、配套小容量支撑电源的选择、静止无功发生器启投时机的确定,详细分析了风电参与黑启动的过程。通过对永磁直驱风电机组的数学模型、控制策略和辅机构成情况的深入研究,初步确定配套支撑电源的容量,并建立了柴油发电机和静止无功发生器的模型。在PSCAD平台搭建相应系统模型,分析了不同情况下风力发电系统启动特性。其次,针对黑启动过程频率控制问题,提出适用于风电场黑启动的虚拟惯量频率协同控制策略。通过研究永磁直驱风电机组的虚拟惯量原理,基于风电场黑启动场景下对传统虚拟惯量策略进行了适应性分析。基于传统策略的不足提出了一种新的频率协同控制策略,通过加入改进桨距角响应控制、柔性切换控制可显著加强风电机组的频率控制能力,提升风电参与黑启动的系统频率稳定性。基于PSCAD仿真,对风电场黑启动的全动态过程进行了不同策略的对比分析,验证了所提策略的合理性和先进性。再者,针对实际工程应用,提出一种基于负荷控制的风电场黑启动方法及其平台设计。通过对风电场和火电厂分层负荷特性进行研究,构建其静态等值负荷模型和感应电动机模型。基于分层分区负荷控制原则的分析,提出了一种基于负荷分层分区控制的风电场黑启动方法,基于PSCAD仿真对比不同方案的控制效果,并与虚拟惯量协调控制策略进行对比。同时,提出了风电场黑启动平台设计方案,包括其系统框架设计和硬件设计。最后,针对高密度风电渗透率地区,基于动态分群对多风电场群启动路径进行寻优。通过合理利用超短期风功率预测信息对风电场进行动态分群,并基于不同分群结果对其进行量化。提出了综合考虑最大发电量、最短电气距离和最小辅机启动容量的优化模型,基于蚁群算法对风电场群启动路径进行寻优,通过MATLAB仿真,从实际工程应用需求出发对比验证了不同多目标求解方法的结果。

关键词：风力发电黑启动虚拟惯量频率稳定路径寻优

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论王禹偁的散文成就及其地位

论王禹偁的散文成就及其地位

作者：冯祎明山西大学

学位级别：硕士

本文主要论述王禹偁在唐宋散文发展史上的重要地位,文章主要分为以下三个章节：第一章主要论述王禹偁在散文理论上的主张和贡献。王禹偁是较早对宋初文坛的颓靡文风进行讨伐的一位作家。围绕着革弊复古的宗旨,他提出了“宗经传道”的理... 详细信息

本文主要论述王禹偁在唐宋散文发展史上的重要地位,文章主要分为以下三个章节：第一章主要论述王禹偁在散文理论上的主张和贡献。王禹偁是较早对宋初文坛的颓靡文风进行讨伐的一位作家。围绕着革弊复古的宗旨,他提出了“宗经传道”的理论主张,为后来欧阳修、苏轼等人的革新运动奠定了基础,成为北宋诗文革新运动的先驱。本章以高扬复古旗帜、纠正五代纤弱文风、复古派内部儒家文道观存在的分歧以及作家本人的文学主张为主线,系统介绍了宋初复古派的许多作家为扭转纤弱文风所做的努力以及由于他们思想倾向的不同,因而在道统和文统的重新建构中存在着的不同走向,并详细阐述了王禹偁的古文理论。文章认为,王禹偁在文学理论上的贡献主要有以下两方面：其一,是针对内容贫乏和气格卑弱的“五代派”,强调要继承韩柳古文运动的优良传统。他是宋初诗文革新运动的先驱,强调“传道明心”,“文道并重”;其二,是针对“五代派”艰涩的文风,大力倡导平易自然的文风。第二章主要从创作实绩出发,探讨王禹偁在古文运动中的贡献。本章围绕关注社会现实的创作、文体的创新以及多种写作手法的灵活运用、易道易晓等王禹偁散文的几个特点,较为系统地分析了他散文的写实倾向以及他对先前一些散文文体和写作手法的融会贯通,在此基础上,形成了他独特的散文风格,即雅、简、淡。第三章着重探讨在唐宋散文发展脉络中王禹偁的作用和他在唐宋散文发展史上的地位。本章围绕王禹偁对宋代仕人精神的确立,以及对宋代文学的健康发展所做出的贡献这两个方面展开分析,进而对王禹偁在唐宋散文发展史上的地位给出一个比较客观、合理的评价。

关键词：王禹偁散文理论散文史评价和地位

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做好新形势下档案行政执法工作

中国档案 2014年第8期 28-29页

作者：郭禹彤冯祎黑龙江省双鸭山市档案局

一直以来,档案部门往往被看作弱势部门,档案执法工作开展困难重重,而黑龙江省双鸭山市档案局面对困境,大胆创新,真正做到执法必严,违法必究,在实践中探索了一条依法治档的新途径。近年来,随着经济社会全面转型,各项改革不断深化,档案事... 详细信息

一直以来,档案部门往往被看作弱势部门,档案执法工作开展困难重重,而黑龙江省双鸭山市档案局面对困境,大胆创新,真正做到执法必严,违法必究,在实践中探索了一条依法治档的新途径。近年来,随着经济社会全面转型,各项改革不断深化,档案事业面临前所未有的新形势。面对新的机遇与挑战,黑龙江省双鸭山市档案局紧紧围绕市委、市政府工作重心和黑龙江省档案局的工作目标,突破体制、机制和保障等方面的困扰,认真贯彻落实依法治档的工作要求,在档案行政执法工作中,以与时俱进的精神大胆创新,不断提高档案执法力度,适应档案工作面临的新形势。

关键词：档案行政执法档案工作档案事业依法治档基层档案档案业务基层单位市档案馆档案宣传档案人员

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一种心电监测和房颤预警系统的研究

电子器件 2018年第5期41卷 1346-1349页

作者：冯祎中浙江农林大学体育军训部杭州311300

随着社会进步和经济的发展,在人们生活水平提高的同时,各种心血管疾病成为人类健康的隐形杀手。提出了一种基于嵌入式架构的便携式心电监测和房颤预警系统,实现了受试者心电信号实时采集监测的功能,采集数据通过无线网络传输至云端进行... 详细信息

随着社会进步和经济的发展,在人们生活水平提高的同时,各种心血管疾病成为人类健康的隐形杀手。提出了一种基于嵌入式架构的便携式心电监测和房颤预警系统,实现了受试者心电信号实时采集监测的功能,采集数据通过无线网络传输至云端进行存储,监测者可以远程获取云上存储的心电监测数据,下载并采用基于主分量解析分析去获取受试者心电房颤的特征信息,准确判断受试者是否出现房颤的情况,从而实现受试者的心脏健康状况,监测结果可以在监测设备显示屏以及远程安卓手机的APP程序中进行显示。所开发的系统具有成本低廉、操作简便、运行可靠等优势。

关键词：心电监测房颤预警主分量解析穿戴式

国家公园生态安全预警研究 ——以祁连山国家公园试点区甘肃片区为例

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国家公园生态安全预警研究 ——以祁连山国家公园试点区甘肃片区...

作者：冯祎琛兰州大学

学位级别：硕士

构建一个以国家公园为主体的自然保护地体系是习近平生态文明建设思想的重要体现。作为我国首批十个国家公园体制试点之一的祁连山国家公园,其具有的生态安全屏障功能对于维护我国生态安全极其重要,但是人为和自然的原因使得祁连山生态... 详细信息

构建一个以国家公园为主体的自然保护地体系是习近平生态文明建设思想的重要体现。作为我国首批十个国家公园体制试点之一的祁连山国家公园,其具有的生态安全屏障功能对于维护我国生态安全极其重要,但是人为和自然的原因使得祁连山生态环境遭到严重破坏。因此,在祁连山国家公园试点区甘肃省片区植被恢复治理、森林防治、草地生态系统保护与修复的过程中,对该区域生态安全状态评估及生态修复过程中生态安全预警体系的构建,有助于国家和地方管理者认清祁连山生态安全所处的状态,识别危害因素,便于国家以及地方管理人员能够有针对性地提出解决问题的办法,最终使得祁连山国家公园的生态安全水平能够得到整体提升。本文的研究是按照以下步骤展开:首先,整理分析了大量与研究内容相关的资料和文献,并针对生态安全预警的理论基础进行探讨,结合中国国家公园发展要求和目标,进而构建符合中国国家公园发展特点的国家公园生态安全评价与预警指标体系;其次,在分析祁连山国家公园试点区甘肃省片区自然环境与社会经济环境的基础上,剖析祁连山国家公园试点区甘肃省片区目前面临并亟待解决的生态问题,并据此构建符合祁连山地区特色的祁连山国家公园生态安全评价与预警指标体系;再次,基于各指标2018年较之2008年的变化值,运用逻辑斯蒂模型计算单个指标安全度,并在综合单因子生态安全指标测度值和应用层次分析法计算该指标体系中各层次各指标的权重值的基础上,使用混合指数法计算出祁连山生态安全综合指数;最后,根据实证研究的结果得出祁连山生态安全状态的相关结论,并给出提高祁连山生态安全程度的政策建议。研究显示,祁连山国家公园试点区甘肃省片区生态安全预警综合指数为0.653,根据生态安全预警分级标准可知目前该区生态状况处在第四级,即生态安全状态为“轻警”状态,研究数据显示安全系数最高的是响应系统,其次为状态系统,压力系统安全度最低,即祁连山国家公园试点区甘肃省片区已经施行较好地生态保护和修复活动,但生态系统已经遭受的破坏仍对祁连山国家公园试点区甘肃省片区造成较大压力,尤其是草地生态系统和冰川生态系统。因此,优化祁连山国家公园生态安全状态应该加快生态移民搬迁工作,加大生态修复力度,推动国家公园周边社区经济社会发展,同时建立国家主导、区域联动的生态保护管理体制。

关键词：祁连山国家公园国家公园生态安全预警指标体系 PSR模型