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嵌套阵的疏密子阵融合DOA估计方法

哈尔滨工程大学学报 2024年

作者：王娜赵宣植刘增力侯书画昆明理工大学信息工程与自动化学院

为有效利用嵌套阵包含疏密子阵的几何结构以提高估计性能，本文提出一种在两子阵上分别测向再融和的波达方向（direction of arrival ，DOA ）估计方法。通过理论分析和实际案例阐明融合嵌套阵的两子阵测向结果可以消除信源角度估计模... 详细信息

为有效利用嵌套阵包含疏密子阵的几何结构以提高估计性能，本文提出一种在两子阵上分别测向再融和的波达方向（direction of arrival ，DOA ）估计方法。通过理论分析和实际案例阐明融合嵌套阵的两子阵测向结果可以消除信源角度估计模糊，且不会出现互质阵解模糊时伴随的匹配错误。利用无需谱峰搜索的求根MUSIC（root-MUSIC）方法在嵌套阵两子阵上求解测向结果，若稀疏子阵间距为N倍半波长，推导出对其复根开N次方可获含模糊角的高精度估计，再结合最小方差准则与精度较低但无模糊的密集子阵测向结果进行融合，最终得到高精度的DOA估计。与嵌套阵已有算法相比，该算法提高了DOA估计精度和分辨率，由于无需两子阵协方差降低了计算量，且能够支持嵌套阵的分布式配置。仿真结果验证了所提算法的有效性。

关键词：嵌套阵列求根MUSIC 方差融合疏密子阵波达方向估计稀疏子阵密集子阵解模糊

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基于角度搜索的移动机器人路径规划方法

系统仿真学报 2024年第7期36卷 1643-1654页

作者：王雅如姚得鑫刘增力彭艺昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500 昆明理工大学机电工程学院云南昆明650500

为提升路径搜索速度,优化路径长度,提出一种用角度控制机器人的寻路算法—角度搜索算法。该算法根据机器人位置与目标点位置进行一定维度的高效搜索,从而实现在静态环境中有效寻路。根据所用栅格地图的环境特点,提前设定搜索角;计算机... 详细信息

为提升路径搜索速度,优化路径长度,提出一种用角度控制机器人的寻路算法—角度搜索算法。该算法根据机器人位置与目标点位置进行一定维度的高效搜索,从而实现在静态环境中有效寻路。根据所用栅格地图的环境特点,提前设定搜索角;计算机器人周围栅格的预估角;将预估角与搜索角进行比较选出新的扩展点,在扩展过程中排除重复路径的扩展和搜索角范围内无可行点的情况,直到找到目标点生成最终路径。通过仿真测试,将提出算法与Dijkstra、A*两种算法在复杂程度不同的两种地图上进行比较,所提算法寻路时间分别最大减少了19.44%和12.23%,转折次数分别最大减少了28.6%和54.5%,路径长度较A*算法在两种地图上分别减少了9.28%和6.53%,且在简单场景中实现了对局部障碍物的动态规避。将所提算法应用到基于ROS的移动机器人Turtlebot2上,实验结果表明,在相同地图环境中,所提算法较A*算法路径更加平滑稳定,验证了所提算法的有效性和可行性。

关键词：路径规划预估角移动机器人搜索角 ROS

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面向三维目标跟踪的状态转换卡尔曼滤波方法

兵工学报 2024年

作者：刘增力张文曹奇宏赵宣植刘康曾赛昆明理工大学信息工程与自动化学院 32392部队南方科技大学环境科学与工程学院上海电子设备船舶研究所

雷达及声呐系统采集的三维球坐标量测与运动目标的笛卡尔坐标状态呈非线性导致跟踪精度受限，而具有强非线性的多普勒量测更难以高效利用。针对上述问题，构造由距离、俯仰角、方位角及其微分组成的状态向量，使测量方程线性化；在距离... 详细信息

雷达及声呐系统采集的三维球坐标量测与运动目标的笛卡尔坐标状态呈非线性导致跟踪精度受限，而具有强非线性的多普勒量测更难以高效利用。针对上述问题，构造由距离、俯仰角、方位角及其微分组成的状态向量，使测量方程线性化；在距离、俯仰角构成二维时变极坐标系中对常微分动力学方程离散化，再基于投影关系引入方位角，建立了球坐标系中的典型三维常速度（Constant Velocity， CV）和常加速度（Constant Acceleration， CA）运动模型；结合标准卡尔曼滤波在线性高斯框架下实现跟踪以避免非线性误差。仿真验证了在包括多普勒雷达等若干三维跟踪场景下提出方法的有效性与性能优势。

关键词：三维跟踪非线性滤波状态转换卡尔曼滤波多普勒雷达

基于分类平均跳距的无线传感器网络节点CADV-Hop定位方法

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激光杂志 2024年第1期45卷 172-178页

作者：杨迪赵宣植张文刘增力昆明理工大学信息工程与自动化学院昆明650504

针对原型DV-Hop定位算法中平均跳距的计算产生较大定位误差的问题,提出了一种分类平均跳距的CADV-Hop算法。首先,揭示了无线传感网络中不同跳数路径的单跳距离分布不一致的现象,并分析了这种差异出现的原因与规律。其次,按照跳数对信标... 详细信息

针对原型DV-Hop定位算法中平均跳距的计算产生较大定位误差的问题,提出了一种分类平均跳距的CADV-Hop算法。首先,揭示了无线传感网络中不同跳数路径的单跳距离分布不一致的现象,并分析了这种差异出现的原因与规律。其次,按照跳数对信标间路径分类再计算各类路径平均跳距的分类平均跳距。最后,在分类平均跳距所提供未知节点与最近信标节点之间更精确距离估计的基础上,结合加权最小二乘法最终实现节点坐标解算。仿真实验表明,CADV-Hop算法在不增加算法复杂度以及额外硬件的情况下有效地降低了定位误差,随着信标节点数量增加,CADV-Hop算法比原型DV-Hop算法和两种改进的DV-Hop算法具有更高的定位精度。

关键词：无线传感器网络 CADV-Hop算法分类平均跳距加权最小二乘

基于改进Canny和灰度矩的水下图像边缘检测方法研究

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农业装备与车辆工程 2024年第3期62卷 107-110,120页

作者：陈振娅刘增力昆明理工大学信息工程与自动化学院云南昆明650500

针对水下图像对比度差、模糊,致使检测出的边缘存在不连续和伪边缘的问题,提出一种基于改进的Canny和亚像素的水下图像边缘检测方法。采用改进的Canny算法检测水下图像的像素级边缘,在此基础上采用灰度矩提取图像的亚像素边缘特征,提高... 详细信息

针对水下图像对比度差、模糊,致使检测出的边缘存在不连续和伪边缘的问题,提出一种基于改进的Canny和亚像素的水下图像边缘检测方法。采用改进的Canny算法检测水下图像的像素级边缘,在此基础上采用灰度矩提取图像的亚像素边缘特征,提高边缘的定位精度和检测率。实验结果表明,提出的算法相较于传统的像素级边缘检测算法在边缘轮廓的提取、减少伪边缘、提升边缘精度方面有较大优势,尤其是对深海环境中光源单一以及图像对比度差的物体边缘的检测具有更显著的效果和定位精度。

关键词： Canny算子亚像素水下图像边缘检测

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我国自然保护地对海洋生物多样性的保护现状

国家公园（中英文） 2024年第2期2卷 72-80页

作者：江南徐卫华刘增力中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 国家林业和草原局林草调查规划院北京100714

建设自然保护地是保护海洋和海岸带生物多样性的有效手段。对我国涉海自然保护地进行全面梳理,结合海洋生物多样性分布信息进行空间叠加分析,评估典型海洋和海岸带生态系统及珍稀濒危物种在现有保护地网络中的保护状况。结果显示,我国... 详细信息

建设自然保护地是保护海洋和海岸带生物多样性的有效手段。对我国涉海自然保护地进行全面梳理,结合海洋生物多样性分布信息进行空间叠加分析,评估典型海洋和海岸带生态系统及珍稀濒危物种在现有保护地网络中的保护状况。结果显示,我国已建涉海自然保护地363个,总面积10.5万km2,其中海洋自然保护区占总数的44%,占总面积的84%。涉海保护地集中分布于近岸浅水区域,河口生态区的平均保护比例为14.5%,近岸生态区的平均保护比例为10.9%,浅海和深海生态区几乎没有保护地覆盖。我国较为重视红树林的保护,沿海一半以上的红树林已纳入保护地管理,相比之下珊瑚礁、海草床和海藻场的保护力度较弱,珊瑚礁的保护比例约为10%,海草床和海藻场的保护比例在15%—16%。涉海保护地的规模偏小,难以满足大型海洋动物的保护需求,即使对于中华白海豚(Sousa chinensis)、印太江豚(Neophocaena phocaenoides)、中国鲎(Tachypleus tridentatus)等近岸集群活动且备受关注的物种来讲,保护空缺仍在80%以上。建议借助国家公园体系建设契机,打破地方海域管辖权限制,将距离海岸较远的重要海域纳入保护,重点关注珊瑚礁、海草床和海藻场等保护空缺较大的特殊生境,扩大针对斑海豹(Phoca largha)、绿海龟(Chelonia mydas)等珍稀濒危洄游类型物种核心栖息地的保护地规模。

关键词：自然保护地生物多样性海岸带海洋生态系统

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斑海豹渤黄海生态廊道

国家公园（中英文） 2024年第2期2卷 81-90页

作者：庄鸿飞鹿志创刘增力王宗灵赵林林自然资源部第一海洋研究所渤海海峡生态通道野外科学观测研究站青岛266061 辽宁省海洋水产科学研究院大连116023 国家林业和草原局林草调查规划院北京100714

生态廊道是野生动物迁徙、扩散,完成生命周期活动的重要通道。斑海豹是渤黄海海洋海岛生态地理区布局的三个国家公园的唯一旗舰物种。亟待识别斑海豹生态廊道以完善相关国家公园海上空间保护规划和管控措施,降低该物种的局部灭绝风险。... 详细信息

生态廊道是野生动物迁徙、扩散,完成生命周期活动的重要通道。斑海豹是渤黄海海洋海岛生态地理区布局的三个国家公园的唯一旗舰物种。亟待识别斑海豹生态廊道以完善相关国家公园海上空间保护规划和管控措施,降低该物种的局部灭绝风险。基于2010—2020年开展卫星信标跟踪调查和2023年在长岛开展参与式地理信息调查,运用生态位模型和阻力模型,识别了斑海豹在渤黄海尺度的生态廊道,基于水文分析进一步细化了斑海豹在渤海海峡的生态廊道。结果表明两个尺度的生态廊道都有斑海豹活动历史。在空间分布上,大尺度廊道与斑海豹季节性迁徙洄游的关键路径吻合,小尺度廊道符合斑海豹的栖息捕食活动规律。但上述廊道基本未被现有国家级海洋保护地覆盖,大尺度下渤海海峡廊道被老铁山水道和长山水道的航运热点阻隔,小尺度下的关键生态廊道可能同时受到养殖区影响。研究建议根据生态廊道的时空分布,在国家公园候选区设置季节性核心保护区和外围保护地带,根据迁徙和活动规律实施动态管控。

关键词：斑海豹旗舰物种海洋保护地生态廊道渤海海峡

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滨州市湿地资源变化监测空间动态分析

湿地科学与管理 2024年第1期20卷 20-24页

作者：马炜刘娅惠刘艳佳胡静静张新磊刘增力国家林业和草原局林草调查规划院北京100714 滨州市自然资源和规划局山东滨州256600

以湿地二调和国土三调的湿地调查数据为基础,对滨州市各湿地类型的空间分布格局、数量变化特征、动态度以及状态指数等进行分析。结果表明:滨州北部地区是湿地的主要分布区,2014年滨州市湿地总面积为175988 hm^(2),2020年增长至181866 h... 详细信息

以湿地二调和国土三调的湿地调查数据为基础,对滨州市各湿地类型的空间分布格局、数量变化特征、动态度以及状态指数等进行分析。结果表明:滨州北部地区是湿地的主要分布区,2014年滨州市湿地总面积为175988 hm^(2),2020年增长至181866 hm^(2);2014—2020年共有17244 hm^(2)湿地转化为非湿地,有23121 hm^(2)非湿地转化为湿地;湿地总体动态度和相对变化率均较大,且全市湿地整体向“扩展”趋势发展。提出了基于不同数据来源的湿地资源变化监测方法,研究成果可为湿地资源的合理保护与利用提供科学依据。

关键词：湿地二调国土三调变化监测滨州市

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渤黄海区核心价值与重要保护范围划定探讨

国家公园（中英文） 2024年第3期2卷 198-207页

作者：白玲于国旭张朝晖马炜蒋亚芳魏艳秀庄鸿飞田静刘增力国家林业和草原局林草调查规划院北京100174 北京林业大学生态与自然保护学院北京100083 长岛国家海洋公园管理中心烟台265800 自然资源部第一海洋研究所青岛266061

海洋类型国家公园建设在我国尚处于探索阶段。渤黄海海洋海岛生态地理区是我国国家公园空间布局的39个自然生态地理区中的海洋生态区之一。首先对该区域进行核心价值与重要保护范围划定探讨,提出长岛作为北方典型的海洋海岛生态系统,是... 详细信息

海洋类型国家公园建设在我国尚处于探索阶段。渤黄海海洋海岛生态地理区是我国国家公园空间布局的39个自然生态地理区中的海洋生态区之一。首先对该区域进行核心价值与重要保护范围划定探讨,提出长岛作为北方典型的海洋海岛生态系统,是渤黄海区的优先保护区域。然后,综合评价长岛国家公园的核心价值主要有:温带海岛-浅海湿地-海洋生态系统的典型代表,珍稀物种重要栖息地和洄游、迁徙通道,独特罕见的海洋、海岛地质遗迹景观3方面。同时,根据《国家公园设立规范》的相关要求,逐级开展长岛国家公园评估区划定、优先保护区域识别和国家公园范围确定。最后,围绕目前研究尚且不足的几个问题展开讨论及建议。研究为我国海洋类型国家公园建立进行实践性探索,提出一套科学可行的国家公园范围划定技术方法和路径。

关键词：渤黄海区海洋类型国家公园核心价值范围划定

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