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NLOS环境下的时差定位和目标跟踪算法研究

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NLOS环境下的时差定位和目标跟踪算法研究

作者：许鹏北京邮电大学

学位级别：硕士

随着通信技术的快速发展和万物互联时代的到来,基于位置的服务和目标跟踪作为一种具有战略意义的新兴产业也逐渐成为日常生活中重要的组成部分。室内无线定位和跟踪技术是室外成熟的卫星定位导航系统的有力补充,但是受室内复杂布局等环... 详细信息

随着通信技术的快速发展和万物互联时代的到来,基于位置的服务和目标跟踪作为一种具有战略意义的新兴产业也逐渐成为日常生活中重要的组成部分。室内无线定位和跟踪技术是室外成熟的卫星定位导航系统的有力补充,但是受室内复杂布局等环境的影响与限制,无线定位信号在传播过程中容易发生反射现象,这类非视距传播会使得目标终端和定位基站在传播时间、入射角度信息等观测量中存在较大的误差,进而会导致定位解算和跟踪精度严重下降甚至失败现象的发生,给稳定的高精度定位和跟踪带来很大的挑战。本文主要是对NLOS环境下的时差定位和目标跟踪进行分析与研究,拟提升目标定位解算和目标跟踪的精度,为实现室内定位解算与跟踪服务提供新的解决策略。具体研究可以分为如下内容:1.针对较大NLOS误差下得到的较差初始定位解作为牛顿迭代过程中的初值会造成病态的Hessian矩阵进而造成迭代过程发散的现象,本文通过引入梯度下降因子阵列的方式来改进传统牛顿迭代法,避免因初始值不理想造成的病态Hessian矩阵。同时为了提高迭代过程,本文将借助于双曲正切函数的特性,对梯度下降中的步长因子进行自适应的调节,避免固定因子值对迭代过程的影响。2.针对复杂环境中由于NLOS传播误差造成的定位精确度下降的现象,本文基于Cayley-Menger解算策略对于每一个组合计算残差平方和和目标终端的位置估计,找到最大残差值的组合对其TDOA观测数据进行修正,并更新基站组合集中的测量数据,重复计算直至满足终止条件;接着对当前更新后的基站组合集通过加权策略,得到目标终端的初始位置估计结果;最后将此估计结果作为改进牛顿算法的初始值进行迭代,得到目标终端的最终估计结果。3.交互多模型(Interactive Multiple Model,IMM)滤波算法虽然克服传统滤波算法中模型单一导致的无法精准匹配目标实际状态的问题,但是IMM算法中模型间切换的Markov概率矩阵是固定不变的,NLOS误差的存在更容易造成模型间切换时概率调整出现偏差。本文基于贝叶斯策略,借助于IMM并行滤波的后验输出值和融合输出值来动态更新Markov概率转移矩阵,在并行滤波中通过判决的方式来处理滤波观测值和增益,降低NLOS误差下获得较差观测值对状态估计的影响。同时在滤波过程中融合视觉辅助工具ARCore与PDR技术,并利用滤波输出的最优估计值方差和ARCore计算的移动距离对初始方向角进行实时校正,降低了 PDR误差的累计,同时增加运动状态的监测和动态调整,提高目标运动过程中跟踪的精度。对改进的定位解算策略和跟踪算法的性能在NLOS环境下进行了实验仿真,结果显示本文的改进算法与传统定位和目标跟踪技术相比,NLOS误差抑制效果、目标解算过程中的收敛性、定位的精度以及目标跟踪中模型切换的效率和跟踪精度均在一定程度上得到提升。

关键词：时差定位目标跟踪改进牛顿法交互多模型视觉辅助

第十届世界引导式教育大会分论坛英汉线上同声传译实践报告

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第十届世界引导式教育大会分论坛英汉线上同声传译实践报告

作者：李华丹广西大学

学位级别：硕士

受新冠肺炎疫情影响,线下口译活动受限制,而线上口译发展迅速,逐渐成为许多国际口译采用的主要形式。笔者于2020年11月29日至30日担任第十届世界引导式教育大会分论坛的英汉同声传译译员,负责翻译开幕式部分,以及三位演讲者的主旨发言... 详细信息

受新冠肺炎疫情影响,线下口译活动受限制,而线上口译发展迅速,逐渐成为许多国际口译采用的主要形式。笔者于2020年11月29日至30日担任第十届世界引导式教育大会分论坛的英汉同声传译译员,负责翻译开幕式部分,以及三位演讲者的主旨发言。基于本次实践,据转写与梳理的录音文本,笔者发现以下挑战和现象:跨时区夜间工作对译员精力损耗较大;译员的客户为非主办方或演讲者的情况下,直接获取稿件难度较大;包括幻灯片在内的视觉辅助是把双刃剑;带稿同传模式下,“听”与“看”之间的精力分配需协调好;多语种模式里,语内翻译与语际翻译并存。鉴于此,笔者借吉尔的精力分配模型,从译前准备充分程度,视觉辅助对口译的影响以及顺句驱动运用情况三大方面入手,分析本次同传实践中的案例,尝试找到应对策略,即:译前准备过程中,会议流程涉及的往届大会知识,发言人所属机构,官方网站,相关发言文献等都可作为背景知识储备;译员需熟悉幻灯片的内容逻辑脉络,做出标识方便查阅,避免信息辨认错乱出现误译;带稿同传时,译员还应以听为主,协调精力分配,不过分依赖稿件;译员应加强同传语言技能训练,将顺句驱动,句子切分,转化法等口译策略与技巧应用到实战中,减轻认知负荷,确保信息传达准确流畅。笔者希望借此机会,与口译同行志士分享经验,也为今后遇到相关领域的口译活动提供借鉴,争取今后做得更好。

关键词：引导式教育带稿同传视觉辅助译前准备

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《化工安全技术》教学过程插图的运用

广州化工 2022年第5期50卷 185-187页

作者：丁金城陈霞黄昊飞山东理工大学化学化工学院山东淄博255000

生动形象的插图,可以极大简练精辟语言、文字,同时在课堂教学和课程实践中可以做到重点突出、简单明了、便于理解和记忆等作用。把高质量的插图,融合在化工安全技术的课堂教学中,不仅可以丰富课堂教学和课程实践内容,也会使课堂教学和... 详细信息

生动形象的插图,可以极大简练精辟语言、文字,同时在课堂教学和课程实践中可以做到重点突出、简单明了、便于理解和记忆等作用。把高质量的插图,融合在化工安全技术的课堂教学中,不仅可以丰富课堂教学和课程实践内容,也会使课堂教学和课程实践生动有趣,更能成功把语言、文字和插图结合起来,严格、准确解释所要阐明的内容,强化学生对内容的理解和掌握,使课堂教学臻于完备,这也是课堂教学发展的必然趋势。

关键词：化工安全技术课堂教学插图视觉辅助

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要闻

装饰 2019年第9期 6-7页

2019中国设计智造大奖颁奖典礼9月20日晚,由浙江省政府支持推动,中国美术学院主办,中国工业设计协会和教育部高等学校工业设计专业教学指导分委员会共同协办的2019中国设计智造大奖举行了颁奖典礼。来自中国的《盲人视觉辅助眼镜Ⅱ》和... 详细信息

2019中国设计智造大奖颁奖典礼9月20日晚,由浙江省政府支持推动,中国美术学院主办,中国工业设计协会和教育部高等学校工业设计专业教学指导分委员会共同协办的2019中国设计智造大奖举行了颁奖典礼。来自中国的《盲人视觉辅助眼镜Ⅱ》和英国的Hero Arm两件作品荣获最高奖--金奖。浙江省副省长高兴夫参加颁奖典礼并为金奖获得者刘董和乔尔·吉布德颁奖。

关键词：中国美术学院设计专业教学浙江省副省长高等学校视觉辅助工业设计协会智造

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基于计算机视觉的视障人士避障导盲系统

基于计算机视觉的视障人士避障导盲系统

作者：方文斌上海交通大学

学位级别：硕士

据数据统计,全球目前共有2亿8千5百万人患有视力障碍疾病,这其中又有约3900万人为全盲人士,剩下的2亿4千6百万人士为视力不同程度受损。视觉作为人类的重要感觉之一,在日常生活中扮演了重要的角色,视力的丧失会使人们丧失基本的活动和... 详细信息

据数据统计,全球目前共有2亿8千5百万人患有视力障碍疾病,这其中又有约3900万人为全盲人士,剩下的2亿4千6百万人士为视力不同程度受损。视觉作为人类的重要感觉之一,在日常生活中扮演了重要的角色,视力的丧失会使人们丧失基本的活动和识别能力,因此视力障碍也成为了社会的重点关注点之一。目前已有的视障人士辅助产品大多存在功能单一、设备繁重、技术落后且更新慢等特点,而随着近些年的机器视觉技术的不断发展和突破,包括相机标定、图像识别和匹配算法、三维重建技术、视觉增强等技术的不断更新和优化,将机器视觉应用到视力障碍人士辅助系统中也逐渐成为热门方向之一。同时,硬件条件的不断发展,将复杂的图像算法嵌入到体积轻巧的便携式移动设备中也逐渐变得可能,将辅助设备对视障人士造成的负担减到最小。本文结合计算机视觉领域的相关处理技术和新兴的显示技术TPVM技术提出了一种新的针对视力障碍人士的避障导盲系统,主要针对视力障碍人士在日常生活中遇到的障碍物避免问题和路面状况识别问题提出了一种新的解决方案,并通过理论算法和实验分析两个途径对方案的具体实施细节进行了探讨和实现,并从实验结果的分析上论证了本方案的有效性和可用性。本系统主要针对上述视觉辅助中的常见问题提出了以下算法:一是基于特征点匹配的单目测距算法,利用单目视觉技术,结合特征点匹配原理,通过对比特征点在两幅或多幅图片中的位置关系,并结合坐标系之间的转换关系确定特征点在图片中的深度信息,以此来确定障碍物的距离信息。目前主要的特征点匹配算法有SIFT、SURF,在本文中,就这几种算法的原理进行了简要探讨并就这几种算法在不同的环境中（如图像角度或亮度变化等）的算法性能进行了对比实验和分析。单目测距算法主要用于对障碍物进行测距,辅助盲人进行避障。二是基于TPVM技术的能够隐藏信息的投影功能,TPVM技术主要通过利用人眼的视觉冗余结合高刷新帧率的显示器之间的巧妙配合,使得显示器可以在可见的光谱中提供多于人眼的处理系统能够捕捉的信息量。正是基于这一原理,可以使得人眼与具有同步效果的眼镜或者相机针对同一投影图案获取到不同的图像信息,这样便可以做到对部分投影信息的隐藏。三是基于类似结构光投影技术的路面状况识别功能,该功能利用上述提到的TPVM投影功能对路面进行类似结构光信息的投影并将结构关信息对人眼隐藏而避免不适感,并通过对获取到的图像集进行分析处理,帮助视障人士对路面状况进行分辨。具体实现算法主要利用传统的图像处理和特征提取（比如线段）算法结合ID3分类算法对数据进行建模构建分类决策树,最终通过语音的形式实时反馈给使用者相关的路面状况信息。本系统通过对上述视觉辅助技术搭建了一个完整的针对视力障碍人士的避障导盲系统,可以帮助视障人士做到基本的避障和路况分辨能力,并最终将部分功能移植到移动设备上,提升了系统的便捷性。

关键词：单目视觉特征点匹配 TPVM技术相机标定视觉辅助

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基于场景与美学分析的智能摄像建议

基于场景与美学分析的智能摄像建议

作者：秦立厦上海交通大学

学位级别：硕士

拍摄照片是人们日常生活的一部分。照片预处理及后处理的软件已经较为普及,并且对改善用户拍摄质量有着很大的帮助。但是在拍摄照片的过程中,拍摄者构图以及被拍摄者姿势的选择也是影响人像摄影作品最终效果的很重要影响因素。这些都非... 详细信息

拍摄照片是人们日常生活的一部分。照片预处理及后处理的软件已经较为普及,并且对改善用户拍摄质量有着很大的帮助。但是在拍摄照片的过程中,拍摄者构图以及被拍摄者姿势的选择也是影响人像摄影作品最终效果的很重要影响因素。这些都非常依赖拍摄者的经验,也是普通人摄影的难点之一。现有的一些辅助方法都是利用归类索引的方式供用户参考,但这样的方法较为不便并且依赖用户自己的选择,不能自行提供完整的建议。随着机器学习的发展,利用深度学习提取并总结图像特征的工作也越来越多。本课题研究内容为利用深度学习提取场景中的全局特征加上摄影学中常见特征后构建一个指导模型,辅助用户在拍摄过程中获取更好的人像摄影作品。本课题的主要贡献是让拍摄辅助系统能通过场景分析提供完整的拍摄建议,加入了摄影构图特征,利用专业摄影师拍摄的照片训练以得到更加好的辅助效果。

关键词：人像摄影特征提取机器学习视觉辅助

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基于多传感器融合的地图构建与鲁棒定位方法

基于多传感器融合的地图构建与鲁棒定位方法

作者：郑丽丽中国矿业大学

学位级别：硕士

近几十年,随着自主移动机器人技术的不断发展,同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,简称SLAM技术)技术被广泛关注。目前,根据所使用的传感器类型,SLAM技术可分为视觉与激光两大方向。其中,激光SLAM凭借其较高的... 详细信息

近几十年,随着自主移动机器人技术的不断发展,同时定位与地图构建(Simultaneous Localization and Mapping,简称SLAM技术)技术被广泛关注。目前,根据所使用的传感器类型,SLAM技术可分为视觉与激光两大方向。其中,激光SLAM凭借其较高的稳定性和精准性已较成熟地应用于实际当中,但仍存在重定位时耗高、在动态环境下定位与建图精度低的问题。针对室内自主移动机器人建图时回环检测失败率高和定位精度低以及重定位速度慢的问题,本文提出了一种基于多传感器融合的地图构建与鲁棒定位的方法。主要研究内容如下:针对基于单一传感器的轮速里程计运动估计精度较低的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波算法(Extended Kalman Filter Algorithm,简称EKF算法)融合基于编码器的轮速里程计(后文简称为轮速计)和惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,简称IMU)的运动估计方法,即扩展卡尔曼滤波器先用轮速里程计的测量数据更新预测值并得到后验值,再用IMU的测量数据更新该后验值得到最终后验值的方法。通过实验证明了基于EKF算法融合轮速计和IMU的运动估计法比基于轮速里程计的运动估计法的精度高。针对因环境干扰而导致的回环检测失败率高的问题,提出了基于视觉辅助的回环检测方法,即先将当前帧与过去所有帧进行特征匹配以缩小回环检测范围,再利用基于分支定界和暴力匹配的回环检测方法遍历相似帧所在的子图以得到回环信息的方法。通过实验证明了基于视觉词袋模型的特征匹配模块对提高回环检测鲁棒性有显著作用。针对因无先验位姿信息而导致的重定位耗时高的问题,提出了一种基于激光特征匹配的重定位方法,即先用两种检测器对过去所有激光帧进行激光特征点提取和聚类以建立激光词袋库,再通过计算当前激光帧与过去所有激光帧(第一次建图时产生的)的特征点相似度来缩小重定位匹配范围的方法。通过实验证明了基于激光特征匹配的重定位方法对提升机器人重定位速度有显著作用。针对因环境变化而导致的定位精度低的问题,提出了一种基于独有栅格率的地图更新方法,即先根据子图的独有栅格率来判断是否用可覆盖它的新子图将其替换掉以保持所建地图与实际环境的高度一致性,进而提高机器人定位的精度的方法。通过实验证明了地图更新法对提高机器人定位与建图精确度具有显著作用。此外,还引入了一种动态位姿图方法,即对全局位姿图中冗余的节点和子图进行删减,以此减少系统内存消耗的方法。本论文含有图57幅,参考文献80篇。

关键词：激光SLAM 重定位视觉辅助激光特征匹配地图更新

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基于多手段融合的原位体育运动性能分析系统

微型电脑应用 2019年第9期35卷 53-54,72页

作者：梁园宝鸡职业技术学院体育部

设计并开发了一种移动运动性能分析系统,利用多种手段——惯性测量单元或IMU,高FPS像机等,并基于Android系统进行设计,为教练和运动员提供各个动作的实际位置的定量信息和视觉辅助。系统依托Android应用程序,通过蓝牙和Wi-Fi进行无线通... 详细信息

设计并开发了一种移动运动性能分析系统,利用多种手段——惯性测量单元或IMU,高FPS像机等,并基于Android系统进行设计,为教练和运动员提供各个动作的实际位置的定量信息和视觉辅助。系统依托Android应用程序,通过蓝牙和Wi-Fi进行无线通信,以控制IMU和摄像机录制高帧率视频和动态数据;然后,应用程序以图形化地方式显示运动数据及其对应的视频帧。通过该系统,教练和运动员可以对体育运动过程进行分析,决定运动方案以便改进。

关键词：运动性能分析惯性测量 Android系统视觉辅助

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探析商务英语专业学生英语讲介技能的培养

文教资料 2015年第11期 184-186页

作者：庄华妮佛山科学技术学院外语系

良好的商务英语讲介技能是商务英语专业学生应该掌握的一门技能，对其学习、求职和职业发展都有很大的帮助。本文提出教师应该在讲介任务前进行有针对性的教学设计，并就商务英语讲介的准备、组织、言语交际和非言语交际、视觉辅助工具... 详细信息

良好的商务英语讲介技能是商务英语专业学生应该掌握的一门技能，对其学习、求职和职业发展都有很大的帮助。本文提出教师应该在讲介任务前进行有针对性的教学设计，并就商务英语讲介的准备、组织、言语交际和非言语交际、视觉辅助工具四方面对学生进行辅导，使商务英语讲介成为一种有效的学习促进手段，提高学生的商务英语交际能力、商务分析能力和软件制作技能。

关键词：商务英语讲介商务英语专业教学设计与指导视觉辅助