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Optimization of the Use of Spherical Targets for Point Cloud Registration Using Monte Carlo Simulation

Journal of Geodesy and Geoinformation Science 2024年第2期7卷 18-36页

作者： CHAN Ting On xiaO Hang xia linyuan LICHTI Derek D LI Ming Ho DU Guoming School of Geography and Planning Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China Guangdong Provincial Key Laboratory of Urbanization and Geo-Simulation Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China Guangdong Provincial Engineering Research Center for Public Security and Disasters Sun Yat-sen UniversityGuangzhou 510275China Department of Geomatics Engineering Schulich School of EngineeringUniversity of CalgaryCalgary AB T2N 1N4Canada

Registrations based on the manual placement of spherical targets are still being employed by many professionals in the ***,the placement of those targets usually relies solely on personal experience without scientific evidence supported by numerical *** paper presents a comprehensive investigation,based on Monte Carlo simulation,into determining the optimal number and positions for efficient target placement in typical scenes consisting of a pair of *** demonstrates new check-up statistical rules and geometrical constraints that can effectively extract and analyze massive simulations of unregistered point clouds and their corresponding *** than 6×10^(7)sets of the registrations were simulated,whereas more than 100 registrations with real data were used to verify the results of *** results indicated that using five spherical targets is the best choice for the registration of a large typical registration site consisting of two vertical facades and a ground,when there is only a box set of spherical targets *** a result,the users can avoid placing extra targets to achieve insignificant improvements in registration *** results also suggest that the higher registration accuracy can be obtained when the ratio between the facade-to-target distance and target-to-scanner distance is approximately 3:***,the targets should be placed closer to the scanner rather than in the middle between the facades and the scanner,contradicting to the traditional ***,the results reveal that the accuracy can be increased by setting the largest projected triangular area of the targets to be large.

关键词： point cloud registration Monte Carlo simulation optimalization spherical target

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Optimization of the Use of Spherical Targets for Point Cloud Registration Using Monte Carlo Simulation

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Journal of Geodesy and Geoinformation Science 2024年第2期 18-36页

作者： CHAN Ting On xiaO Hang xia linyuan LICHTI Derek D. LI Ming Ho DU Guoming School of Geography and Planning Sun Yat-sen University Guangdong Provincial Key Laboratory of Urbanization and Geo-Simulation Sun Yat-sen University Guangdong Provincial Engineering Research Center for Public Security and Disasters Sun Yat-sen University Department of Geomatics Engineering Schulich School of EngineeringUniversity of Calgary

Registrations based on the manual placement of spherical targets are still being employed by many professionals in the ***,the placement of those targets usually relies solely on personal experience without scientific evidence supported by numerical *** paper presents a comprehensive investigation,based on Monte Carlo simulation,into determining the optimal number and positions for efficient target placement in typical scenes consisting of a pair of *** demonstrates new check-up statistical rules and geometrical constraints that can effectively extract and analyze massive simulations of unregistered point clouds and their corresponding *** than 6×10～7 sets of the registrations were simulated,whereas more than IOO registrations with real data were used to verify the results of *** results indicated that using five spherical targets is the best choice for the registration of a large typical registration site consisting of two vertical facades and a ground,when there is only a box set of spherical targets *** a result,the users can avoid placing extra targets to achieve insignificant improvements in registration *** results also suggest that the higher registration accuracy can be obtained when the ratio between the facade-to-target distance and target-to-scanner distance is approximately 3:***,the targets should be placed closer to the scanner rather than in the middle between the facades and the scanner,contradicting to the traditional thought. Besides,the results reveal that the accuracy can be increased by setting the largest projected triangular area of the targets to be large.

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基于天顶轴速度零点的行人步数检测

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测绘地理信息 2024年第1期49卷 118-123页

作者：刘俊求夏林元中山大学地理科学与规划学院广东广州511400

针对现有峰值检测算法适用性较低和深度学习方法算力要求较高的问题,研究和完整阐述了步态规律和数据特征,通过分析步态规律提出了基于天顶轴速度零值的行人步数检测算法。通过将载体坐标系下的加速度计数据转换到地理坐标系下,使用经... 详细信息

针对现有峰值检测算法适用性较低和深度学习方法算力要求较高的问题,研究和完整阐述了步态规律和数据特征,通过分析步态规律提出了基于天顶轴速度零值的行人步数检测算法。通过将载体坐标系下的加速度计数据转换到地理坐标系下,使用经验模态分解、趋势项剔除等方法提取出每一步中的有效天顶轴速度零点,统计有效零点的个数作为步数。在多种行走状态下的实验表明,相比改进的峰值检测模型,本模型的准确率与可靠性有明显提升,在行人过快或过慢行走时提升效果更为显著。

关键词：步数检测多行走状态加速度计天顶轴速度经验模态分解

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无验潮测深中的GNSS定位影响因素分析及对策探讨

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测绘地理信息 2024年第1期49卷 76-81页

作者：冉崇宪黄剑飞夏林元李军霞蔡岳臻广东省测绘产品质量监督检验中心广东广州510075 中山大学地理科学与规划学院广东广州510006

通过实测GNSS(global navigation satellite system)数据的动态差分后处理(post processed kinematic,PPK),对无验潮测深中的GNSS定位影响因素进行了分析,结果表明:(1)海面环境的多路径效应大于陆地环境,基准站多路径效应集中在0.15~0.3... 详细信息

通过实测GNSS(global navigation satellite system)数据的动态差分后处理(post processed kinematic,PPK),对无验潮测深中的GNSS定位影响因素进行了分析,结果表明:(1)海面环境的多路径效应大于陆地环境,基准站多路径效应集中在0.15~0.3 m,而流动站则主要集中在0.3~0.5 m,对于多路径效应这类难以模型化的误差,可以通过观测环境的优化选择、GNSS接收机的软硬件升级和改良来削弱其影响。(2)粤港澳大湾区电离层较为活跃,尤其是在下午时段,当基准站距离船载移动站较远时,电离层影响的空间相关性明显降低,GNSSPPK定位方式无法很好地消减电离层延迟,测深结果受到影响较大,可以采取加设距离较近的基准站、合理安排作业时间等措施来缓解电离层延迟对GNSS定位的影响。

关键词： GNSS-PPK 无验潮测深多路径效应电离层延迟

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基于增强指纹特征的WiFi室内定位方法

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地理空间信息 2024年第8期22卷 102-106页

作者：宁夏薇夏林元祝宏宇刘俊求中山大学地理科学与规划学院广东广州510006

基于位置指纹的WiFi定位是室内常用的定位方法之一,但WiFi位置指纹库存在无线接入点(AP,access points)分布及稀疏样本等问题,严重影响室内局部区域的定位效果。为此,提出一种基于增强指纹特征的WiFi室内定位方法。在指纹库建立阶段,通... 详细信息

基于位置指纹的WiFi定位是室内常用的定位方法之一,但WiFi位置指纹库存在无线接入点(AP,access points)分布及稀疏样本等问题,严重影响室内局部区域的定位效果。为此,提出一种基于增强指纹特征的WiFi室内定位方法。在指纹库建立阶段,通过基于接收比率与方差的AP优选策略,筛选出更加稳定、质量更好的AP点;再对相应位置指纹库进行扩充,实现在减少前期建库工作量的同时提高指纹库质量;最后在匹配定位阶段,融合皮尔逊相关系数构建加权的k最邻近(k-Nearest Neighbor,kNN)定位算法。实际定位场景测试结果表明,与常规的位置指纹Wi Fi室内定位方法相比,该方法将定位精度提高了22.5%。所提出的基于增强指纹特征的WiFi室内定位可以在降低指纹库采集成本的同时,有效提升定位效益与精度。

关键词：指纹特征增强稀疏样本相关系数 WiFi室内定位

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ANALYSIS ON CODE MULTIPATH MITIGATION BY PHASE-AIDED SMOOTHING

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Geo-Spatial Information Science 1999年第1期2卷 73-77页

作者： xia linyuan Liu Jingnan Zhang Songbo Deng Yuejin National Laboratory for Information Engineering in Surveying Mapping and Remote Sensing WTUSM Wuhan China

Multipath influence on code range under static condition is described firstly in this paper, and the problem that to what extent the phase-aided smoothing can mitigate multipath interference is detailed. Some problems... 详细信息

关键词： multipath multipath mitigation smoothing

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面向室内WLAN定位的动态自适应模型

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测绘学报 2015年第12期44卷 1322-1330页

作者：吴东金夏林元中山大学地理科学与规划学院广东广州510275 中山大学广东省城市化与地理环境空间模拟重点实验室广东广州510275

提出了一种面向无线局域网（wireless local area network,WLAN）位置指纹匹配定位的动态自适应模型,借助多个基站的实时数据为稳健室内定位提供更新的匹配数据库——radio map。基于基站与radio map采样点之间的空间关联性,将基站数据... 详细信息

提出了一种面向无线局域网（wireless local area network,WLAN）位置指纹匹配定位的动态自适应模型,借助多个基站的实时数据为稳健室内定位提供更新的匹配数据库——radio map。基于基站与radio map采样点之间的空间关联性,将基站数据和radio map分别作为多层神经网络的输入和输出,动态更新radio map;利用多元数据异常探测技术检验基站数据捕获环境的时空变化;根据探测结果采用顾及室内布局的数值内插和再训练的方式更新模型,从而使其适应环境的时空变化。在室内动态环境中进行了多次验证试验。试验结果显示,在时变因素作用下,相比较传统方法,采用所提模型的定位方法的平均误差至少下降10%;在空间变化因素（以信标移动为例）作用下,其他方法平均定位误差大幅增加了至少165%,而采用所提模型方法的平均定位误差只增加了10%~20%,定位精度维持在3m左右（即原始精度）。结果证明采用了所提模型的定位系统能够自适应环境的时空变化而保持原有定位表现。不过,与传统位置指纹匹配定位方法相比,该模型带来了更多的计算负荷。

关键词：室内定位无线局域网动态自适应模型神经网络多元异常值检测

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Fusion ofWi-Fi and WSN using Enhanced-SIR Particle Filter for Hybrid Location Estimation

Fusion ofWi-Fi and WSN using Enhanced-SIR Particle Filter fo...

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第四届中国卫星导航学术年会

作者： Dongjin Wu linyuan xia Jing Cheng Dept. of GIS Geography and Planning School SunYat-Sen University Guangdong Key Laboratory for Urbanization and Geo-simulation Geography and Planning School Sun Yat-sen University

It is extremely important forpedestrian navigation and location-based services （LBS） that users ofportable devices can quickly andaccurately locate themselves wherever they might be. In this paper, we propose a novel hybridapproach for indoor and outdoor localization in urban area based on Enhanced Sequential Importance Resampling （Enhanced-SIR） Particle Filter （PF）.The approach implements by gathering and processing signal strength information from Wi-Fi and other signals of opportunity, such as wireless sensor network （WSN）.It combines WSN （2.4GHz Zigbee） with Wi-Fi for hybrid location estimation, in which, Wi-Fi signal is used for the entire area, and WSN signal serves as the enhanced signal to assist the resampling of particles. The method of Enhanced SIR can not only solve the problem of degeneracy, but also improve the sampling accuracy of particles. Experimental results demonstrate that the proposed hybrid approach can provide more accurate location estimatesinindoor and outdoor areas, and costs equivalent runtime, compared to conventional SIR PF.

关键词： Wi-Fi Wireless sensor network Hybrid location estimation Enhanced-SIR Particle Filter

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Low friction under ultrahigh contact pressure enabled by self-assembled fluorinated azobenzene layers

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Friction 2024年第7期12卷 1434-1448页

作者： Dandan XUE Zhi XU linyuan GUO Wendi LUO Liran MA Yu TIAN Ming MA Qingdao ZENG Ke DENG Wenjing ZHANG Yichun xia Shizhu WEN Jianbin LUO State Key Laboratory of Tribology in Advanced Equipment Tsinghua UniversityBeijing 100084China National Center for Nanoscience and Technology Beijing 100190China

Extensive efforts have been made to pursue a low-friction state with promising applications in many fields,such as mechanical and biomedical *** which,the load capacity of the low-friction state has been considered to be crucial for industrial ***,we report a low friction under ultrahigh contact pressure by building a novel self-assembled fluorinated azobenzene layer on an atomically smooth highly-oriented pyrolytic graphite(HOPG)*** friction coefficients could be as low as 0.0005 or even lower under a contact pressure of up to 4 *** demonstrates that the low friction under ultrahigh contact pressure is attributed to molecular *** fluorination leads to effective and robust lubrication between the tip and the self-assembled layer and enhances tighter rigidity which can reduce the stress concentration in the substrate,which was verified by density functional theory(DFT)and molecular dynamics(MD)*** work provides a new approach to avoid the failure of ultralow friction coefficient under relatively high contact pressure,which has promising potential application value in the future.

关键词： ultrahigh contact pressure self-assembled layer fluorination robust lubrication

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一种面向对象分类的企鹅种群无人机影像识别方法

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第4期48卷 550-558页

作者：彭楚粤程晓夏林元中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 中山大学地理科学与规划学院广东广州510275

企鹅是南极的代表性生物,监测企鹅的数量及分布对研究南极环境变化有重大意义。以往研究大多基于中高分辨率影像进行企鹅识别,识别精度难以进一步提高,且已有的企鹅种群的时间序列分析都是基于间接识别方法,因此亟需发展基于高分辨率遥... 详细信息

企鹅是南极的代表性生物,监测企鹅的数量及分布对研究南极环境变化有重大意义。以往研究大多基于中高分辨率影像进行企鹅识别,识别精度难以进一步提高,且已有的企鹅种群的时间序列分析都是基于间接识别方法,因此亟需发展基于高分辨率遥感影像的企鹅数量精确识别研究。首先,选取东南极企鹅岛作为研究对象,中国南极科学考察队利用遥感无人机分别于2017-01、2018-01和2019-12对该区域进行航拍观测,获得了厘米级的高分辨率影像。然后,基于面向对象分类法,分别提取了3幅影像的企鹅阴影像元,计算得到企鹅数量,并标记了企鹅栖息地,总体精度达到91%。实验结果表明,企鹅种群动态变化,栖息地分布较固定,但数量出现波动,3幅影像中分别为1068对、1003对和1081对。

关键词：企鹅无人机高分辨率影像面向对象南极

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