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地下矿山无人采矿增强现实技术及其跟踪注册改进算法研究

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地下矿山无人采矿增强现实技术及其跟踪注册改进算法研究

作者：房骥中南大学

学位级别：硕士

人类社会发展和浅层矿产资源的枯竭决定了矿产开采向深部进军是必然的趋势,而深部开采所要面临的地质、环境、成本问题都决定了无人采矿也是必然的趋势。目前的无人采矿主要是通过安装在地下采矿环境中的各类相机的视频影像来遥控地下... 详细信息

人类社会发展和浅层矿产资源的枯竭决定了矿产开采向深部进军是必然的趋势,而深部开采所要面临的地质、环境、成本问题都决定了无人采矿也是必然的趋势。目前的无人采矿主要是通过安装在地下采矿环境中的各类相机的视频影像来遥控地下采矿装备,然而这种方式将人和采矿过程置于两个环境,导致人对实际采矿环境的感知和判断能力急剧下降。本文针对地下矿山无人采矿过程中监测数据可视化程度较低、复杂环境影像质量较差、难以感知环境而影响操作决策等“感知难”、体验感差的问题,提出采用增强现实技术增强地面操作人员对地下采矿环境的感知和判断能力,主要开展了以下几方面工作:(1)对研发平台中相机成像标定、UWB-TDOA定位和图像特征点检测与匹配三大关键技术进行了详细阐述和程序实现,为后续的平台研发提供技术支持。(2)针对地下矿山环境视频影像质量较差导致基于视觉的跟踪注册效果欠佳的问题,提出了结合Zero-DCE算法和Deblur GANv2算法的改进跟踪注册技术。该技术对原始视频影像首先采用Zero-DCE算法进行暗光增强,然后采用Deblur GANv2算法去除抖动造成的模糊,以提升图像质量和跟踪注册效果。利用实际地下矿山无人采矿环境的影像数据对该技术进行了测试和验证,实验结果表明改进的跟踪注册技术将视觉检测的准确率从71.875%提升到了84.375%。(3)设计并研发了面向地下矿山无人采矿过程的增强现实平台(Underground Mine Augmented Reality software,UMAR)。UMAR由感知层、数据层、服务层和终端层四部分构成,以Unity3D为主实现框架,采用Postgre SQL设计并构建数据库,采用3DMAX实现虚拟模型的构建,采用Vuforia实现基于视觉的跟踪注册,编制程序实现基于位姿的跟踪注册,最后进行系统集成,实现了对地下矿山无人采矿过程的增强现实效果。(4)设计和研发的UMAR平台在三山岛金矿新立采场无人采矿实验区域开展了实际测试和应用。测试和应用结果表明,UMAR能够对地下矿山无人采矿过程中的各类关键目标实现增强现实效果,有效增强了地面操作人员的感知能力和体验感。本文设计和研发的UMAR能够实现对关键目标的增强现实效果,对于解决无人采矿过程感知难、体验感差问题;提升无人采矿工作效率具有重要意义。未来随着可穿戴设备的推广和普及,增强现实技术在无人采矿领域必将蓬勃发展,推动无人开采效率进一步提升。图32幅,表11个,参考文献80篇

关键词：无人采矿增强现实跟踪注册平台研发

乱占耕地建房扩张驱动力分析——以A地区为例

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测绘与空间地理信息 2023年第1期46卷 42-46页

作者：王彩红房骥崔鑫长沙市规划勘测设计研究院湖南长沙410000 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

为了落实国务院对农村乱占耕地建房问题的整治工作,以A地区为例,摸清A地区乱占耕地建房情况,探究乱占耕地建房的驱动力因素。利用A地区乱占耕地的现状调查与统计数据,结合历年统计年鉴的社会经济数据,分析了A地区2016—2020年乱占耕地... 详细信息

为了落实国务院对农村乱占耕地建房问题的整治工作,以A地区为例,摸清A地区乱占耕地建房情况,探究乱占耕地建房的驱动力因素。利用A地区乱占耕地的现状调查与统计数据,结合历年统计年鉴的社会经济数据,分析了A地区2016—2020年乱占耕地建房扩张的过程与特点,采用灰色关联度分析、线性相关分析方法定量分析乱占耕地建房变化的驱动因素。研究结果表明:A地区乱占耕地建房面积变化总体呈现迅速增长趋势,乱占耕地建房的现象突出;各类社会经济驱动因素中,第一产业的不断发展、地区生产总值的增长、人均GDP的增长是影响该地区乱占耕地建房扩张的最重要因素。

关键词：乱占耕地建房扩张驱动力分析驱动因素

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C-V2X直连通信安全机制和测试体系

移动通信 2022年第11期46卷 58-63页

作者：房骥于润东葛雨明林琳中国信息通信研究院北京100191 车联网技术创新与测试评价工业和信息化部重点实验室(中国信息通信研究院) 北京100191

C-V2X直连通信采用广播通信机制,无法直接采用传统安全通信机制实现点对点安全通信,需要建立轻量级安全通信保护机制。首先从C-V2X证书管理系统、证书格式、跨域互信互认机制、安全通信过程和隐私保护机制方面介绍了C-V2X直连通信安全机... 详细信息

C-V2X直连通信采用广播通信机制,无法直接采用传统安全通信机制实现点对点安全通信,需要建立轻量级安全通信保护机制。首先从C-V2X证书管理系统、证书格式、跨域互信互认机制、安全通信过程和隐私保护机制方面介绍了C-V2X直连通信安全机制;其次从证书管理机制测试、安全通信协议测试、隐私保护测试、安全通信性能测试介绍了C-V2X直连通信安全测试体系;最后总结全文并给出了在实车通信中仍需要关注的问题。

关键词：车联网 C-V2X 安全测试证书大规模

基于GPU和UNITY的嵌入式图像实时传输方法

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测绘与空间地理信息 2022年第1期45卷 25-29页

作者：王凤瑞范冲莫东霖房骥中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

智能化无人矿山对作业现场环境的可视化要求较高,现有的可视化方法仍存在诸多问题:数据采集方式单一,存在监控盲区;数据传输线缆布设困难且易被损坏,传输延时较高;表现形式不够全面立体,并且不能用于VR/AR、SLAM、机器人定位避障等应用... 详细信息

智能化无人矿山对作业现场环境的可视化要求较高,现有的可视化方法仍存在诸多问题:数据采集方式单一,存在监控盲区;数据传输线缆布设困难且易被损坏,传输延时较高;表现形式不够全面立体,并且不能用于VR/AR、SLAM、机器人定位避障等应用场景。为了满足智能矿山建设的可视化需求,本文结合当前传感技术、矿用机器人以及5G技术的发展,探讨了从数据采集、服务器部署到接收显示的详细步骤。针对全景及深度影像这类新型三维数据,提出一种基于GPU和UNITY的嵌入式视频实时传输方法,包括实时编码、异步传输、轻量级的嵌入式流媒体系统、利用UNITY实时处理以及元数据的同步传输。借助UNITY平台,将三维可视化任务从CPU转移至GPU,仿真实验表明,最高渲染帧率为60 fps时,GPU占用率在35%以下。最后,以全景和深度传感器为例进行了测试,对数据编码、位移贴图、纹理纠正进行有效性验证,并从延迟、帧率、CPU占用率3个方面评估性能。结果表明,所提关键技术均可有效提高运行效率、减少资源占用,相比FFplay延时更低。全景影像的可视化代替了视角固定的传统监控,深度数据为智能矿山巡检机器人定位及避障提供实时数据源,传输方法整体向下兼容。不仅解决传统方法视角单一、布线困难的问题,而且考虑到了智能矿山建设过程中的新需求。

关键词：智能矿山全景视频深度图像实时传输嵌入式

470～510MHz频段无线抄表系统干扰共存

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电信科学 2017年第1期33卷 143-152页

作者：许瑞琛房骥杜昊王小波国家无线电监测中心检测中心北京100041

现行射频规范限制470~510 MHz频段无线抄表系统不能适应电力网络新的通信速率和覆盖范围需求。如何调整相关射频规范,在保障邻频先用通信业务不受干扰的前提下,有效提升无线抄表系统的通信能力成为目前亟待解决的问题之一。针对该问题,... 详细信息

现行射频规范限制470~510 MHz频段无线抄表系统不能适应电力网络新的通信速率和覆盖范围需求。如何调整相关射频规范,在保障邻频先用通信业务不受干扰的前提下,有效提升无线抄表系统的通信能力成为目前亟待解决的问题之一。针对该问题,首先分析国内450~566 MHz频段频谱划分情况。随后根据国家电网3种无线抄表系统的射频参数,通过确定性计算和射线追踪仿真的方法,研究所述无线抄表系统和邻频广播电视系统、CDMA450系统、铁路列调系统、FDD LTE系统之间的干扰共存情况。最后给出相关射频规范的修改建议。

关键词： 470-510 MHz 无线抄表系统射频需求干扰共存修改建议

同频邻频干扰下1.8 GHz频段CBTC工作频段和布站间隔优化

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电信科学 2017年第4期33卷 101-113页

作者：许瑞琛詹达诲房骥杜昊李华圣国家无线电监测中心检测中心北京100041

现行基于通信的列车自动控制系统(CBTC)部署于2.4 GHz免执照频段,易受手持Wi-Fi热点干扰,已造成深圳和北京多起地铁紧急制动事故。在1 785~1 805 MHz频段同频邻频先用通信系统的干扰下,为CBTC系统选择合适的部署频段、工作带宽和布站间... 详细信息

现行基于通信的列车自动控制系统(CBTC)部署于2.4 GHz免执照频段,易受手持Wi-Fi热点干扰,已造成深圳和北京多起地铁紧急制动事故。在1 785~1 805 MHz频段同频邻频先用通信系统的干扰下,为CBTC系统选择合适的部署频段、工作带宽和布站间隔,提高其系统吞吐量并降低紧急制动概率十分必要。针对该问题,首先通过分析确定干扰研究场景,并基于确定性计算的方法得到干扰方和CBTC列车端之间的安全隔离,随后通过系统级仿真比较不同条件下CBTC系统下行链路的吞吐量和CBTC系统紧急制动概率,得到适合CBTC部署的工作频段、带宽和布站间隔。

关键词： CBTC 干扰吞吐量紧急制动概率

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无线充电设备电磁兼容测试研究

电信科学 2014年第8期30卷 66-72页

作者：许瑞琛宋起柱王俊峰刘晓勇彭潇房骥国家无线电监测中心检测中心北京100041

分析了目前无线充电的技术体制以及国际现有的无线充电标准。随后探讨了欧美韩日对无线充电设备的电磁兼容管理情况。研究了我国信息技术设备、ISM设备和微功率设备分类方法和测试标准。最后给出以下我国无线充电设备的电磁兼容测试建议... 详细信息

分析了目前无线充电的技术体制以及国际现有的无线充电标准。随后探讨了欧美韩日对无线充电设备的电磁兼容管理情况。研究了我国信息技术设备、ISM设备和微功率设备分类方法和测试标准。最后给出以下我国无线充电设备的电磁兼容测试建议:无线充电设备在我国现有测试标准中的设备分类归属建议,我国的无线充电设备电磁测试方法建议;无线充电设备的管理方法建议。

关键词：无线充电设备电磁兼容测试标准

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LTE-V2X高速场景性能测试方法研究

数字通信世界 2018年第2期 17-20页

作者：林磊许瑞琛房骥国家无线电监测中心检测中心北京100041

自动驾驶代表汽车、人工智能和通信等行业融合的发展方向,具有不可估量的应用前景。自动驾驶的网联化是当前的研究热点之一,LTE-V2X作为其典型技术体制,于2017年3月结束标准制定。由于缺少测试标准,如何基于LTE-V2X的车载单元和路边单元... 详细信息

自动驾驶代表汽车、人工智能和通信等行业融合的发展方向,具有不可估量的应用前景。自动驾驶的网联化是当前的研究热点之一,LTE-V2X作为其典型技术体制,于2017年3月结束标准制定。由于缺少测试标准,如何基于LTE-V2X的车载单元和路边单元,实现高速场景下系统性能测试成为目前亟待解决的问题。针对该问题,给出LTE-V2X高速场景性能技术指标、测试场地设计方案,并分别从动态和静态两个角度研究得到两种测试方法。

关键词：自动驾驶 LTE-V2X 高速场景测试方法

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基于联盟链的V2X CA信任列表构建

移动通信 2020年第11期44卷 27-32页

作者：罗璎珞葛雨明房骥于润东国汽(北京)智能网联汽车研究院有限公司北京100176 中国信息通信研究院北京100191

介绍了V2X通信对数字签名技术的需求和应用,以及目前基于PKI的V2X安全认证防护体系架构及其优缺点,随后进一步提出了基于联盟链构建V2XCA可信列表的管理方法,以解决多CA互信问题,并通过实现V2X CA信任列表分布式、去中心化的存储和快速... 详细信息

介绍了V2X通信对数字签名技术的需求和应用,以及目前基于PKI的V2X安全认证防护体系架构及其优缺点,随后进一步提出了基于联盟链构建V2XCA可信列表的管理方法,以解决多CA互信问题,并通过实现V2X CA信任列表分布式、去中心化的存储和快速同步,提升V2X通信安全体系的效率,同时降低管理维护成本。

关键词： V2X CA 联盟链信任列表