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A Fast Moving Target Detection Tracking and Trajectory Prediction System for Binocular Vision

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Wuhan University Journal of Natural Sciences 2021年第1期26卷 69-80页

作者： GUO Chi YOU Shengyong luo yarong HU Jianlang DONG Wei Global Navigation Satellite System Research Center Wuhan UniversityWuhan 430079HubeiChina Artificial Intelligence Institute Wuhan UniversityWuhan 430079HubeiChina School of Surveying and Mapping Wuhan UniversityWuhan 430079HubeiChina School of Computer Wuhan UniversityWuhan 430072HubeiChina

Aiming at achieving complex moving targets perception,this paper designs a novel fusion-information detection and tracking system for moving *** system includes three modules:target detection,target tracking and trajectory *** target detection module can detect fast moving objects which can be used as a *** target tracking module tracks the object and records its historical ***,the trajectory prediction module can predict the trajectory of the moving object based on the historical *** verification by the table tennis detection tracking and prediction binocular vision system,the system has high accuracy and speed in detection and tracking,and can basically meet the actual application needs.

关键词： detection tracking prediction binocular vision

一种世界坐标系下的GNSS/SINS松组合导航矩阵李群滤波算法

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中国惯性技术学报 2024年第3期32卷 242-249页

作者：郭迟陈毅超罗亚荣武汉大学卫星导航定位技术研究中心武汉430079 湖北珞珈实验室武汉430079 武汉大学人工智能研究院武汉430079

针对在地心地固(ECEF)坐标系下基于右不变误差的卡尔曼滤波在GNSS/SINS组合导航中,因位置矢量数值较大导致系统线性误差运动学矩阵和观测矩阵不稳定进而降低滤波器性能的问题,提出一种世界坐标系下的GNSS/SINS松组合导航矩阵李群滤波算... 详细信息

针对在地心地固(ECEF)坐标系下基于右不变误差的卡尔曼滤波在GNSS/SINS组合导航中,因位置矢量数值较大导致系统线性误差运动学矩阵和观测矩阵不稳定进而降低滤波器性能的问题,提出一种世界坐标系下的GNSS/SINS松组合导航矩阵李群滤波算法。首先在世界坐标系中构建导航状态和考虑地球自转的运动学方程。然后在世界坐标系下定义矩阵李群上的右不变误差,该误差在右群作用下保持不变,并重新推导和设计基于该误差的矩阵李群滤波算法,根据GNSS观测构建世界坐标系下的观测矩阵。实验结果表明,在低精度惯导场景中相对于ECEF坐标系下的传统扩展卡尔曼滤波,所提算法的北向、东向、地向位置误差均方根分别减小了82.6%、61.8%和10.6%,具有一定的实用价值。

关键词：组合导航矩阵李群卡尔曼滤波世界坐标系

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PNT智能与智能PNT

测绘学报 2022年第6期51卷 811-828页

作者：刘经南罗亚荣郭迟高柯夫武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 湖北珞珈实验室湖北武汉430079

定位(positioning)、导航(navigation)、授时(timing),简称PNT,是人类在长期感知、认知宇宙与人类生存的关系后,产生的与经济、社会活动密切相关的时空位置概念。PNT也是地球上的物质、能量和信息经过亿万年进化出的感知、认知与时空位... 详细信息

定位(positioning)、导航(navigation)、授时(timing),简称PNT,是人类在长期感知、认知宇宙与人类生存的关系后,产生的与经济、社会活动密切相关的时空位置概念。PNT也是地球上的物质、能量和信息经过亿万年进化出的感知、认知与时空位置相关的智能,称为PNT智能或时空智能。而智能是生命体为适应环境生存,通过一代代继承、演进而进化出来的趋利避害行为能力的总和,可称为自然智能。本文分析了依托于生命体物质基础的自然智能特性,在此基础上探讨了生命体PNT智能的特点;概述了人类研究生命体PNT智能的最新成果、趋势和启示。其中,交互智能和PNT智能等在生命体由低级向高级的进化过程中,特别是在智人进化并形成人类文明的过程中,起到了关键性的推动作用。随着自然智能、PNT智能、人工智能研究的深入推进和交叉融合,PNT技术发展也进入智能PNT阶段。本文着重阐述了智能PNT的概念、内涵和发展趋势,从PNT应用和时空信息基础设施建设两方面,探讨了其智能化热点方向的最新进展和影响。在此基础上,也提出了一些智能PNT发展的思考和展望。

关键词：自然智能人工智能具身认知与具身智能 PNT智能智能PNT 时空信息基础设施认知导航语义导航仿生导航类脑导航

图像语义信息在视觉SLAM中的应用研究进展

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测绘学报 2024年第6期53卷 1057-1076页

作者：郭迟刘阳罗亚荣刘经南张全武汉大学湖北珞珈实验室湖北武汉430079 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 武汉大学人工智能研究院湖北武汉430079

视觉同步定位与建图(visual simultaneous localization and mapping,VSLAM)技术以相机为主要传感器采集图像数据,基于多视几何、状态估计等算法原理获取载体的位置和姿态,同时构建一张用于导航定位的地图。视觉SLAM是自动驾驶、AR(augm... 详细信息

视觉同步定位与建图(visual simultaneous localization and mapping,VSLAM)技术以相机为主要传感器采集图像数据,基于多视几何、状态估计等算法原理获取载体的位置和姿态,同时构建一张用于导航定位的地图。视觉SLAM是自动驾驶、AR(augmented reality)、VR(virtual reality)、MR(mix reality)、智能机器人、无人机飞控中的关键技术。近年来,随着各个产业对智能导航定位的需求日渐增多,原本以几何测量为主的视觉SLAM逐渐融入对环境的语义理解。语义信息是指能够被人类直观感受和理解的概念,而图像语义信息是指图像中物体的轮廓、类别、显著性等信息。相比于图像中的几何特征,语义信息更具时空一致性,且更贴近人类感知的结果。将图像语义信息引入视觉SLAM,既能促进系统各个模块的性能,还能够提升视觉SLAM的智能感知能力,形成集几何测量、定位定姿、环境理解等多种功能的视觉语义SLAM。本文根据图像语义信息的应用方式,对视觉语义SLAM经典方案和最新研究进展进行归纳梳理。在此基础上,本文总结了视觉语义SLAM的现存问题与挑战,指出该领域未来的研究方向,以推动其面向智能导航定位进一步发展。

关键词：视觉SLAM 视觉语义SLAM 深度学习智能导航定位

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发展中的教育信息产业:定义、现状与对策

中国电化教育 2007年第8期 26-29页

作者：罗雅蓉冉春茂华东师范大学教育信息技术学系上海200062

随着信息化建设进程的不断推进,我国教育信息产业也正在蓬勃发展。作为一个新兴产业,目前其相关研究还很不成熟。本文在文献研究的基础上,参考国内外信息产业定义提出教育信息产业定义,并依照其市场主体、主要服务的差异归纳出教育信息... 详细信息

随着信息化建设进程的不断推进,我国教育信息产业也正在蓬勃发展。作为一个新兴产业,目前其相关研究还很不成熟。本文在文献研究的基础上,参考国内外信息产业定义提出教育信息产业定义,并依照其市场主体、主要服务的差异归纳出教育信息产业的发展范畴,接着又从市场规模、投资结构、业务种类和市场成熟度四个方面介绍了"十五"期间我国教育信息产业的发展现状,最后重点阐述了目前教育信息产业存在的问题,简要分析这些问题产生的原因,并针对性地提出了促进教育信息产业健康发展的对策。

关键词：信息产业教育信息产业信息化建设

不变RTS平滑算法及其在5G/SINS组合导航中的应用研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2024年第5期49卷 747-755页

作者：罗亚荣郭文飞齐书峰郭迟武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079

为了解决导航系统的位置误差随时间累积的问题,提出一种状态空间为矩阵李群的不变RTS(invariant Rauch-Tung-Striebel,InRTS)平滑算法来提高导航状态的精度,其核心在于导航状态及观测都利用矩阵李群进行表示及推导。首先,将系统状态及... 详细信息

为了解决导航系统的位置误差随时间累积的问题,提出一种状态空间为矩阵李群的不变RTS(invariant Rauch-Tung-Striebel,InRTS)平滑算法来提高导航状态的精度,其核心在于导航状态及观测都利用矩阵李群进行表示及推导。首先,将系统状态及其误差状态微分方程用矩阵李群来表征,相比于传统扩展卡尔曼滤波算法(extended Kalman filter,EKF),将系统状态构建在矩阵李群上,其动力学方程可以更自然更本质地描述物体在空间中的运动特性,而通过群运算定义的误差状态耦合了姿态误差而不是直接的向量相减;接着,通过李群和李代数之间的对数映射将不变误差状态变量映射到李代数空间,得到一个解析的线性微分方程,该方程与当前状态估计值无关,从而可以获得在任何线性化点处状态无关的雅克比矩阵;然后,根据5G定位中量测模型的左不变特性推导包含杆臂误差的左不变误差状态量测方程,从而得到一个左不变EKF;最后,以左不变EKF为前向滤波,提出不变RTS平滑算法,并将其应用于5G/SINS(strapdown inertial navigation system)组合导航系统,在仿真实验中与左不变EKF算法进行了精度对比。实验结果表明,InRTS算法能对左不变EKF算法得到的轨迹进行平滑,降低了前向滤波过程中导航状态的累积误差,从而证明了所提算法的有效性。

关键词：左不变扩展卡尔曼滤波不变RTS平滑矩阵李群 5G/SINS组合导航

利用等价消去原理实现实时动态单点定位快速可靠收敛

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武汉大学学报（信息科学版） 2023年第7期48卷 1117-1125页

作者：郭迟卢飞邓辰龙唐卫明罗亚荣武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079 湖北珞珈实验室湖北武汉430079

无人机、自动驾驶等领域的快速发展对全球卫星导航系统实时动态定位提出了更高的精度要求,而传统基于多普勒测速的常速滤波模型和基于载波时间差分的位置变化滤波模型的定位精度难以实现动态目标位置信息的实时、准确、稳定获取。根据... 详细信息

无人机、自动驾驶等领域的快速发展对全球卫星导航系统实时动态定位提出了更高的精度要求,而传统基于多普勒测速的常速滤波模型和基于载波时间差分的位置变化滤波模型的定位精度难以实现动态目标位置信息的实时、准确、稳定获取。根据等价消去原理移除动态坐标参数,采用历元间差分观测值并充分顾及模型残差的影响,构建准静态卡尔曼滤波模型。利用滤波得到的模型残差对位置信息进行修正,极大削弱了直接采用相位时间差分获取位置变化量带来的模型残差累积。利用无人机和车辆平台采集的数据分别进行了GPS和北斗卫星导航系统(BeiDou satellitenavi-gation system,BDS)的单频动态定位实验,结果显示,基于等价消去原理的滤波模型能实现优于30s的定位收敛,相对首历元位置的三维定位偏差的标准差基本在10cm以内,平面精度可达3cm。另外,由于卫星数的差异,基于BDS的收敛速度和稳定性均优于GPS。

关键词：动态定位等价消去卡尔曼滤波位置变化

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一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人

测绘通报 2020年第8期 33-38页

作者：胡建朗罗亚荣郭迟武汉大学测绘学院湖北武汉430079 武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079

针对人们在运动中出现的姿态不标准且无人监督指导等问题,本文设计了一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人。这款机器人首先通过一种带有注意力机制的目标跟踪算法对运动目标进行跟踪,并与机器人的伺服电机结构协同工作以调整摄像头的... 详细信息

针对人们在运动中出现的姿态不标准且无人监督指导等问题,本文设计了一种用于运动姿态评估的视觉伺服机器人。这款机器人首先通过一种带有注意力机制的目标跟踪算法对运动目标进行跟踪,并与机器人的伺服电机结构协同工作以调整摄像头的角度,从而实现对在特定区域内运动的目标进行跟踪拍摄。然后由其姿态评估系统提取运动姿态,并与标准姿态进行比对评估。经验证,该机器人对人体运动姿态的质量高低具有较高的区分度,能对用户的多种姿态给予有效的评价,从而实现运动辅助及康复训练指导的目的。

关键词：视觉伺服目标追踪空间注意力机制姿态评估运动辅助

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实时水声抗多普勒信道均衡技术

武汉大学学报（信息科学版） 2023年第12期48卷 2082-2091页

作者：韩震江鹏张宇张峰瑞罗亚荣付重阳武汉大学卫星导航定位技术研究中心湖北武汉430079

针对水声通信中,尤其是长帧情况下将残余多普勒视为载波频偏将会导致均衡器逐渐发散,提出了一种基于法罗(Farrow)插值结构的分数阶判决反馈均衡器,以对抗水声通信中的残余多普勒引起的均衡器发散问题;低功耗硬件平台算力有限,将快速递... 详细信息

针对水声通信中,尤其是长帧情况下将残余多普勒视为载波频偏将会导致均衡器逐渐发散,提出了一种基于法罗(Farrow)插值结构的分数阶判决反馈均衡器,以对抗水声通信中的残余多普勒引起的均衡器发散问题;低功耗硬件平台算力有限,将快速递归最小二乘算法应用于均衡器系数迭代过程,使得其信道跟踪性能与算法复杂度有较好折中。仿真表明该方法能够对抗时变多普勒水声信道,能够满足硬件平台实时处理;湖上实验验证了该方法能够在夏季恶劣水声信道环境下实现实时水声通信,在500 m距离实时水声通信的误比特率为7.95×10-5,在1000 m距离实时水声通信的误比特率为3.03×10-4,满足实际工程应用的需求。

关键词：水声通信 Farrow插值多普勒补偿递归最小二乘信道均衡