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并行搜救算法在确定灾后搜救路线中的应用

计算机应用研究 2011年第2期28卷 472-473,480页

作者：黄冬梅张岭韩彦岭上海海洋大学信息学院上海201306

针对风暴潮辅助决策系统中对受灾区域进行灾后搜救的问题,提出了将搜救队伍扩展为两支的特殊情况下如何进行搜救路线的确定。根据总体上搜救效率达到最优的要求,在Prim算法基础上提出了并行搜救调度算法,实现了高效的搜救路线图的确定,... 详细信息

针对风暴潮辅助决策系统中对受灾区域进行灾后搜救的问题,提出了将搜救队伍扩展为两支的特殊情况下如何进行搜救路线的确定。根据总体上搜救效率达到最优的要求,在Prim算法基础上提出了并行搜救调度算法,实现了高效的搜救路线图的确定,从而使搜救行动可以高效地进行,保证了良好的辅助决策效果。

关键词：风暴潮辅助决策 Prim算法最优路线灾后搜救

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基于移动通信的灾后搜救侦测站基带算法研究

基于移动通信的灾后搜救侦测站基带算法研究

作者：王闯北京邮电大学

学位级别：硕士

目前为止,自然灾害仍是阻碍社会发展的重要问题之一。如何在有限时间内获得整个灾区中受困人员数目和位置是救援工作的关键一步,而现有搜救设备难以满足这种大范围的搜救任务。随着移动通信技术的快速发展,移动台信号则可作为一种有效... 详细信息

目前为止,自然灾害仍是阻碍社会发展的重要问题之一。如何在有限时间内获得整个灾区中受困人员数目和位置是救援工作的关键一步,而现有搜救设备难以满足这种大范围的搜救任务。随着移动通信技术的快速发展,移动台信号则可作为一种有效的间接搜救资源。研究者已对GSM信号在灾后环境下做了大量研究,并取得了可观的研究成果。然而,因CDMA信号具有高度的保密性特点,国内外对其在灾后环境下的研究较少。本文结合基于CDMA移动通信的灾后搜救技术成果较少的研究现状,设计了一套适用于灾后搜救的系统方案,并针对系统方案中的各个模块做了详细的分析。依托此系统方案,本文重点对灾后搜救侦测站基带处理算法进行了深入研究。具体研究成果如下:(1)、针对灾后复杂环境下,受困人员未能接打电话的问题,提出了采用R-ACH信号作为侦测站测量信号的方案,并针对R-ACH信号的较长伪码周期性与强突发性以及侦测站本地复制载波与接收信号载波呈现的差异性,而造成信号漏捕率较高的问题,提出了基于基站信号辅助的并行频率捕获方法,通过持续监听同步信道与寻呼信道,完成本地伪码的设计与捕获时刻的估计,降低了侦测站的信号漏捕率。针对移动台号码已知和未知两种情况分别进行了信号捕获方案设计,并对此做了深入的性能分析和实际信号的测试验证。(2)、针对R-ACH信号接入消息体由于符号扩频倍数较小而造成灾后环境下信号跟踪性能较差的问题,提出了一种基于接入前缀辅助的EKF跟踪环路,并进行了性能分析及实际信号的性能测试。(3)、针对基带算法有效性测试的问题,设计了测试系统的架构和实物搭建的方案,并在模拟灾后环境下进行了信号采集及算法性能的测试与验证。针对基带处理算法的流程,最后设计了侦测站基带硬件的实现方案。

关键词：移动通信灾后搜救侦测站基带算法

基于直线特征提取匹配搜救机器人的同步定位与地图构建

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吉林大学学报（工学版） 2013年第4期43卷 1035-1044页

作者：刘少刚郭云龙贾鹤鸣哈尔滨工程大学机电工程学院哈尔滨150001 东北林业大学机电工程学院哈尔滨150040

针对搜救机器人在灾后特征环境下同步定位与地图构建问题,提出了改进动态阈值分裂合并算法,与固定阈值算法相比提高了直线拟合的准确性。推导出匹配条件参数,通过比较始末点距离解决了误匹配,提高了匹配精度。在此基础上,进行全局定位... 详细信息

针对搜救机器人在灾后特征环境下同步定位与地图构建问题,提出了改进动态阈值分裂合并算法,与固定阈值算法相比提高了直线拟合的准确性。推导出匹配条件参数,通过比较始末点距离解决了误匹配,提高了匹配精度。在此基础上,进行全局定位计算。利用最小二乘法进行滤波处理,提高了定位精度。通过仿真与模拟现场实验表明,本文方法能使提取的直线更准确地反映实际地形环境,完成二维栅格地图的实时创建任务。

关键词：自动控制技术灾后搜救机器人同步定位与地图构建特征提取特征线段匹配

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基于水深灰度图的搜救算法改进与实现

基于水深灰度图的搜救算法改进与实现

作者：张岭上海海洋大学

学位级别：硕士

本文以海洋水深数据为依托，介绍了沿海城市风暴潮辅助决策系统中对海量水深数据的应用情况。首先从水深数据在风暴潮辅助决策系统中的研究背景和选题意义，研究现状及研究内容谈起，通过概述辅助决策系统的概念和发展状况，给出了结合... 详细信息

本文以海洋水深数据为依托，介绍了沿海城市风暴潮辅助决策系统中对海量水深数据的应用情况。首先从水深数据在风暴潮辅助决策系统中的研究背景和选题意义，研究现状及研究内容谈起，通过概述辅助决策系统的概念和发展状况，给出了结合地理信息系统的辅助决策系统的应用背景。海洋水深数据是辅助决策系统中经常面对的重要数据种类，通过海洋台站、观测点及其他监测部门都可以得到水深原始数据，也可以通过给定的沿海城市三维地形文件，结合水动力模拟软件实现给定浪高、风速等一些自然条件下的风暴潮入侵模拟过程，从中导出模拟水深数据。这些水深数据都对辅助决策起到一定程度的支持作用，分析处理这些水深数据从而研究出成熟的处理这种数据类型的方法以便应对真实的风暴潮模拟数据，为领导层提供强有力的辅助决策支持是本文所阐述内容的最终目标。海洋水深数据是一种极具海洋特色的数据类型，其具有数据量庞大，来源广泛，获取过程复杂等特点。本文针对海洋监测部门得到的原始水深数据，以及模拟生成的风暴潮入侵水深数据都做了分析，讲述了不同阶段的水深数据的存储方法以及管理思路，并提出了一种利用这些水深数据生成水深灰度图，从而实现高效水深查询的方法。在这个过程之中，提到了几种用于对水深数据进行传输的技术，并对比了各技术之间优劣，从而找出了适用于本文所研究数据类型的数据传输策略。通过讲解基于水深灰度图的水深查询方法的实现过程，并分析了这种查询方式对比与常规的数据库查询方式的优势所在，最终证明基于水深灰度图的水深查询方法是值得借鉴的。由于水深数据的获取查询等技术都可以实现，本文紧接着讲述了利用水深数据进行风暴潮灾害发生后受灾区域的确定方法。通过水深数据形成的水淹图层与已知的灾害发生地的陆地图层的空间叠加分析，容易得出受灾区域图层，即得到确切的受灾区域。针对受灾区域图层的离散水深值，借用等值线算法可以对受灾区域的水深值进行划分，形成平滑的不同受淹水深值的区间，从而进行受灾区域灾情评价。风暴潮辅助决策系统中有一个重要模块就是灾后搜救模块，此模块用于在确定了受灾区域后进行灾后搜救行动，以便确保可能存在的生还者能够被及时救出。灾后搜救行动如何选择路线属于网络分析中的一个重要问题，解决此问题有众多方法可以选择，比如图论方法、动态规划方法、A*寻路算法和神经网络等。由于灾后搜救需要遍及受灾区域的任何一个角落以便做到不遗漏任何可能生还的生命，又要寻得最短的整体路径消耗以取得最快的搜救速度从而保证搜救行动的高质量完成，这就需要研究出切实可行的搜救算法，而每次受灾区域的情况都是不可预知的，本文在Prim算法的基础上提出的并行搜救算法就是在搜救队伍为两支的情况下实现的高效搜救算法。文章先提出并行搜救算法的适用范围，把实际问题抽象为计算机图论问题，后对Prim算法进行简介，在本文抽象出的图论问题上给出了Prim算法的求解过程，然后详细介绍了并行搜救算法的思想及实现过程，针对举出的简单示例给出了利用并行搜救算法的每一步的求解过程并得出结果，最终以系统应用实例验证了此算法的优势所在。本文在海洋水深数据的基础上提出的基于水深灰度图的搜救算法改进与实现是一个颇具特色的研究方向，对风暴潮辅助决策系统起到了莫大的支持作用，大大提高了人类社会对抗自然灾害的能力。

关键词：风暴潮辅助决策水深灰度图灾后搜救并行搜救算法

基于简易惯导/GPS组合和无线网络的搜救机器人群开发

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全球定位系统 2013年第3期38卷 30-34页

作者：纪龙闻新回亚斌柳明星南京航空航天大学航天学院江苏南京210016

为解决灾后受困人员的快速搜救和精确定位问题,提出了一种基于简易惯导/GPS组合导航和无线网络的多功能搜救机器人群的设计方案,将BP神经网络和遗传算法组成的混合算法与卡尔曼滤波相结合,应用到简易惯导/GPS组合导航系统中,并进行了样... 详细信息

为解决灾后受困人员的快速搜救和精确定位问题,提出了一种基于简易惯导/GPS组合导航和无线网络的多功能搜救机器人群的设计方案,将BP神经网络和遗传算法组成的混合算法与卡尔曼滤波相结合,应用到简易惯导/GPS组合导航系统中,并进行了样机研制。实验结果表明:在复杂环境下或室内,采用该方法可以有效提高组合导航系统的定位速度和精度以及解决快速搜索和精确定位问题。

关键词：灾后搜救机器人群组合导航卡尔曼滤波无线网络

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一种警用现场搜救通讯系统的设计

信息技术 2017年第10期41卷 59-61页

作者：何学明公安海警学院机电管理系浙江宁波315801

针对自然灾害或是恐怖袭击频发,传统救援手段较难满足搜救任务需要等问题,设计了一种以四轴飞行器为平台、装备搜救仪器的现场搜救通讯系统,在救援人员的遥控操纵下,进入人员难以进入的危险环境,运用STM32单片机与SIM900A通讯模块,自动... 详细信息

针对自然灾害或是恐怖袭击频发,传统救援手段较难满足搜救任务需要等问题,设计了一种以四轴飞行器为平台、装备搜救仪器的现场搜救通讯系统,在救援人员的遥控操纵下,进入人员难以进入的危险环境,运用STM32单片机与SIM900A通讯模块,自动接收求救信号,与待援者建立联络,为警方实时了解和掌控现场情况并及时施救提供技术支持。

关键词：灾后搜救四轴飞行器搜救通讯系统

基于LTE信号的灾后环境下的信道建模与定位算法研究

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基于LTE信号的灾后环境下的信道建模与定位算法研究

作者：姜铁增北京邮电大学

学位级别：硕士

自然灾害时刻影响着人们的生命安全,如何在灾后搜救工作中快速完成伤员定位更是重中之重。基于移动信号的定位技术因其基础设施完善、可快速布设基站的特性在灾后搜救领域有着不错的发展前景。手机随身携带率和LTE手机使用率逐年升高,LT... 详细信息

自然灾害时刻影响着人们的生命安全,如何在灾后搜救工作中快速完成伤员定位更是重中之重。基于移动信号的定位技术因其基础设施完善、可快速布设基站的特性在灾后搜救领域有着不错的发展前景。手机随身携带率和LTE手机使用率逐年升高,LTE相比GSM和CDMA有着更大的带宽同时使用了MIMO技术提高了时延估计的精度,使用OFDM技术提升了抗多径和符号间干扰的能力,因此LTE信号已可作为一种灾后搜救资源。针对灾后环境下LTE信号的信道建模与定位技术的研究较少,而灾后环境下LTE频段的信道模型需要实地测量,定位精度受到灾后非视距环境的影响严重等问题,对LTE频段的信道进行了建模与实地测量,取得的研究成果如下:1)对灾后环境的信道建模进行了研究,提出了一种普适的信道衰落模型。对大尺度衰落模型与小尺度衰落中的多径信道冲激响应模型进行了建模,使用基于空间平滑的ESPRIT算法估计了信道参数并进行了参数拟合,得出了标准化多径时延符合指数分布,其幅值符合高斯分布的结论。得到了基于空间平滑的ESPRIT算法相比于AR模型法和ESPRIT参数估计方法在模型阶数和归一化均方根误差方面评价更高的结论。基于两种实际灾后环境建立了针对LTE信号频段的多径冲激响应模型,可以模拟灾后场景下的信道模型。另外获得的三种参数的概率分布可以用于非视距识别,降低非视距对测量值的影响,对位置精确解算有着重要的作用。2)提出了一种TDOA精确估计算法,减弱了非视距造成的影响,经过仿真验证了其性能。提出了一种基于非视距误差识别和抑制的定位算法,该方法先使用基于峰度、平均超量时延和均方根时延扩展参数的似然比率测试法进行非视距识别,之后进行了 TDOA精确估计以抑制非视距误差,再将TDOA测量值带入EFIR滤波算法中求解位置,相比其他算法以牺牲计算时间为代价得到了更好的定位精度。本文基于LTE信号频段对灾后层叠和混乱倒塌环境进行了信道建模,大尺度衰落模型的误差在2dB以内,小尺度多径冲激响应模型的评价指标平均超量时延、均方根时延扩展和峰度等参数与实际测得参数的误差在9%以内,可用于模拟两种倒塌情况下的信道。使用两种倒塌环境的数据对提出的算法进行了仿真,相比非视距识别、抑制后使用EKF算法和进行非视距识别后使用加权最小二乘算法以N倍计算时间为代价降低了非视距误差的影响,定位误差在两种灾后场景中降低了约20%-3 0%。

关键词： LTE信号灾后搜救信道建模定位算法

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基于VMD的无人机视频呼吸率检测

计算机系统应用 2021年第8期30卷 142-149页

作者：张礼俊陈鲸杨学志沈晶吴克伟合肥工业大学计算机与信息学院合肥230009 工业安全与应急技术安徽省重点实验室合肥230009 合肥工业大学软件学院合肥230009 合肥师范学院电子与电气工程学院合肥230061 电子信息系统仿真设计安徽省重点实验室合肥230061

无人机晃动是视觉传感器提取生命体征造成误差的重要原因.针对该问题,本文提出一种基于变分模态分解(VMD)的抗无人机晃动呼吸率检测方法.首先,采用复可控金字塔提取呼吸率的初始特征,其次,设计一种基于变分模态分解的呼吸信号提取方法,... 详细信息

无人机晃动是视觉传感器提取生命体征造成误差的重要原因.针对该问题,本文提出一种基于变分模态分解(VMD)的抗无人机晃动呼吸率检测方法.首先,采用复可控金字塔提取呼吸率的初始特征,其次,设计一种基于变分模态分解的呼吸信号提取方法,获得候选的呼吸模态信号,最后,选择方差最小的本征模态实现呼吸率检测.本文实验结果表明,在无人机自身正常晃动情况下,本文方法能够有效提取本征呼吸信号.本文方法能在不同受测距离情况下实现不同人体姿态下的呼吸率检测,其检测精度优于现有方法.

关键词：呼吸率灾后搜救无人机视频变分模态分解

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一种生物雷达动目标干扰抑制的新方法

医疗卫生装备 2016年第4期37卷 4-8页

作者：马腾吕昊祁富贵张扬梁福来王健琪第四军医大学生物医学工程学院电子学教研室西安710032

目的:探索一种可以良好抑制动目标干扰的超宽谱(ultra wide band,UWB)雷达呼吸运动检测算法。方法:利用多通道奇异谱分析(multichannel singular spectrum analysis,MSSA)技术并根据呼吸回波的周期性和距离单元信号相关性的特性进行超... 详细信息

目的:探索一种可以良好抑制动目标干扰的超宽谱(ultra wide band,UWB)雷达呼吸运动检测算法。方法:利用多通道奇异谱分析(multichannel singular spectrum analysis,MSSA)技术并根据呼吸回波的周期性和距离单元信号相关性的特性进行超宽带呼吸运动回波自适应重构,从而实现动目标干扰有效抑制。结果:在雷达实测数据实验中,该方法抑制动目标干扰的性能明显优于奇异值分解(singular value decomposition,SVD)等参考算法,所得信噪杂比(signal to noise-and-clutter radio,SNCR)高于参考算法。结论:该基于自适应-MSSA的呼吸运动检测算法能够较好地抑制动目标干扰,在UWB雷达研究中具有重要应用价值。

关键词：多通道奇异值谱分析灾后搜救呼吸运动检测算法动目标干扰超宽谱雷达