基于生成对抗网络的超分辨率室内地磁基准图构建

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作者 任钰琳 王伟 +3 位作者 王召巴 程诚 刘昱彤 赵子文 《国外电子测量技术》 北大核心 2023年第7期74-79,共6页

构建精确的地磁基准图是确保地磁室内定位技术准确性的重要前提。在有限测量数据下,采用插值法构建地磁基准图会导致部分细节丢失,使结果过于平滑,难以满足定位需求。针对这一问题,提出了一种改进的基于生成对抗网络的超分辨率重建室内... 构建精确的地磁基准图是确保地磁室内定位技术准确性的重要前提。在有限测量数据下,采用插值法构建地磁基准图会导致部分细节丢失,使结果过于平滑,难以满足定位需求。针对这一问题,提出了一种改进的基于生成对抗网络的超分辨率重建室内地磁基准图网络模型(PU-SRGAN)。首先,通过矩谐分析构建地磁数据集,用于后续的网络模型训练;其次,在生成网络的残差模块中间加入了一个金字塔注意力模块(PANet),增强了对地磁基准图特征的提取能力;最后,在判别网络中,采用频谱归一化的U-Net模块来提高鉴别器的能力并稳定训练动态。实验结果表明,该模型的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)比粒子群优化算法(PSO)-Kriging插值法提高了约2.7%和15%,具有更高的构建精度。同时,在抗干扰能力以及地磁基准图细节重建方面均有较大提升。 展开更多

关键词 地磁基准图 生成对抗网络 超分辨率 金字塔注意力模块

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不同地磁基准图制备方法的比较研究

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作者 谢心和 赵东明 +1 位作者 刘长青 付林威 《测绘工程》 2023年第2期13-20,共8页

地磁基准图制备是实现地磁匹配导航的基础性工作,对提高导航精度具有重大意义。地磁测量技术手段的提高,为地磁数据的获取提供有效途径。文中采用4种方法构建地磁基准图,并对不同算法构建的基准图进行比较和精度评价。首先确定性方法和... 地磁基准图制备是实现地磁匹配导航的基础性工作,对提高导航精度具有重大意义。地磁测量技术手段的提高,为地磁数据的获取提供有效途径。文中采用4种方法构建地磁基准图,并对不同算法构建的基准图进行比较和精度评价。首先确定性方法和地统计方法基于数学函数和变异函数反映地磁数据分布的空间结构特性,能在各采样率下取得较优的插值结果;其次低采样率条件下压缩感知算法插值能力最强,实验中均方根误差为14.41 nT,相比泛克里金方法精度提升约38.5%;最后神经网络算法随样本训练数据量增多,精度增加幅度最大,采样率10%~30%情况下,均方根误差从72.85 nT下降至14.38 nT。实验表明,实现高精度地磁基准图制备需依据不同分辨率、不同数据量的地磁数据选用优势更大的插值方法。 展开更多

关键词 地磁匹配导航 地磁基准图构建 插值分析 克里金 压缩感知 神经网络

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室内地磁基准图构建的优化算法研究 被引量：9

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作者 蔡成林 曹振强 +1 位作者 张炘 李思民 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2017年第6期647-650,共4页

对比分析4种室内地磁基准图的构建算法,选取两种场景进行实验,并采用均方差、交叉验证法、积分均方误差等评价指标进行分析。结果表明,协同克里金插值算法有更高的精度,但构建速度较慢;标准高斯过程回归有更快的构建速度,但精度略低。因... 对比分析4种室内地磁基准图的构建算法,选取两种场景进行实验,并采用均方差、交叉验证法、积分均方误差等评价指标进行分析。结果表明,协同克里金插值算法有更高的精度,但构建速度较慢;标准高斯过程回归有更快的构建速度,但精度略低。因此,对于有高精度需求的场合可采用协同克里金算法;对于实时性要求高的情况,标准高斯过程回归更能满足需求。 展开更多

关键词 室内定位 地磁基准图 协同克里金 高斯过程回归

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基于多重分形克里金的逐步插值校正法构建局部地磁基准图 被引量：1

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作者 赵玉新 邢文 《应用科技》 CAS 2015年第6期1-5,共5页

为满足地磁导航技术对高精度地磁基准图的需求,对局部地磁基准图构建技术进行深入研究。针对克里金插值法具有低通滤波性的缺陷及多重分形克里金法对稀疏实测的地磁异常场数据进行插值时分形特征丢失的问题,提出一种基于多重分形克里金... 为满足地磁导航技术对高精度地磁基准图的需求,对局部地磁基准图构建技术进行深入研究。针对克里金插值法具有低通滤波性的缺陷及多重分形克里金法对稀疏实测的地磁异常场数据进行插值时分形特征丢失的问题,提出一种基于多重分形克里金的逐步插值校正法,该方法从增加采样点密度的角度出发,考虑了边界效应问题,利用克里金法将稀疏数据插值为过渡分辨率,再用多重分形克里金法进行奇异性校正。仿真实验表明,该方法的构图精度具有明显优势,适用于构建高精度、高分辨率的局部地磁基准图。 展开更多

关键词 地磁导航 克里金法 逐步插值校正 分形理论 多重分形克里金插值法 地磁基准图

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基于改进的kriging插值方法构建地磁基准图 被引量：14

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作者 李晨霖 王仕成 +1 位作者 张金生 李婷 《计算机仿真》 北大核心 2018年第12期262-266,共5页

为了解决地磁匹配研究中匹配精度问题,针对其关键地磁基准图的构建进行研究。利用一种基于PSO-GA算法的Kriging插值法构建地磁基准图,采用纵向结合法结合PSO算法和GA算法,通过PSO算法对变异函数参数进行优化,迭代一定次数后,对粒子进行... 为了解决地磁匹配研究中匹配精度问题,针对其关键地磁基准图的构建进行研究。利用一种基于PSO-GA算法的Kriging插值法构建地磁基准图,采用纵向结合法结合PSO算法和GA算法,通过PSO算法对变异函数参数进行优化,迭代一定次数后,对粒子进行择优处理,取较优结果作为产生下一代的染色体,通过遗传算法进行迭代,PSO算法和GA算法交替进行,直至达到规定精度或达到最大迭代代数。对实际测得的区域地磁数据进行插值处理,结果表明采用基于PSO-GA算法的Kriging插值法构建地磁基准图得出的数据更优,上述方法可以有效解决仅使用一种优化算法改进的局限,得到更好的优化性能及全局性。 展开更多

关键词 地磁基准图 粒子群算法 遗传算法

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一种基于卷积神经网络的地磁基准图构建方法 被引量：4

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作者 马啸宇 张金生 李婷 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期1918-1926,共9页

地磁匹配导航技术是一种重要的辅助导航制导方法,地磁基准图的构建精度对地磁匹配制导的精准度起着决定性作用。针对现有地磁基准图构建精度难以满足实际地磁匹配导航需求的问题,提出了一种基于卷积神经网络的地磁基准图构建方法。首先... 地磁匹配导航技术是一种重要的辅助导航制导方法,地磁基准图的构建精度对地磁匹配制导的精准度起着决定性作用。针对现有地磁基准图构建精度难以满足实际地磁匹配导航需求的问题,提出了一种基于卷积神经网络的地磁基准图构建方法。首先,利用卷积层提取低分辨率基准图中的特征图像块;然后,利用基于学习的阈值收缩算法(LISTA)实现图像块的稀疏表示;最后,利用三通道的地磁信息得到重建后的高分辨率基准图。实验结果表明:所提方法对地磁基准图具有更高的构建精度,同时对噪声有更好的鲁棒性,各种客观评价指标均高于现有的超分辨率重建方法。 展开更多

关键词 地磁导航 地磁基准图 图像超分辨率重建 卷积神经网络 稀疏编码

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基于压缩感知的高精度地磁基准图构建方法 被引量：2

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作者 马啸宇 张金生 +3 位作者 郝亮亮 李婷 王少博 李琳 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期791-797,共7页

地磁基准图的构建是实现地磁匹配导航的基石。针对实测数据量较小时利用插值法构建的地磁基准图精度不理想的问题,将压缩感知理论应用到地磁信息采集中。结合地磁基准图的结构特点设计了以离散余弦变换作为稀疏基、单位矩阵作为观测矩阵... 地磁基准图的构建是实现地磁匹配导航的基石。针对实测数据量较小时利用插值法构建的地磁基准图精度不理想的问题,将压缩感知理论应用到地磁信息采集中。结合地磁基准图的结构特点设计了以离散余弦变换作为稀疏基、单位矩阵作为观测矩阵,以压缩采样匹配追踪(CoSaMP)算法作为重构算法的基于压缩感知的高精度地磁基准图构建方法,并与三次样条插值、Kriging插值及PSO-Kriging插值法进行对比。实验结果表明:所提方法具有较高的重构精度和稳定性,与性能最好的PSO-Kriging插值法相比,在6.25%采样率下重构地磁基准图,所提方法使得峰值信噪比(PSNR)由66.97 dB提高至74.67 dB,绝对误差由25.47 nT减小至10.26 nT,均方根误差由28.57 nT减小至11.33 nT。 展开更多

关键词 地磁匹配导航 地磁基准图构建 插值法 压缩感知 信号重构

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基于稀疏表示和字典学习的地磁基准图构建方法

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作者 马啸宇 张金生 +1 位作者 李婷 郝亮亮 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第8期1656-1663,共8页

地磁匹配导航在导航制导领域具有重要作用,地磁基准图的构建精度决定了地磁匹配导航的有效性。针对现有地磁基准图构建精度难以满足实际应用需求的问题,提出了基于稀疏表示和字典学习的高精度地磁基准图构建方法。首先,利用矩谐分析(RHA... 地磁匹配导航在导航制导领域具有重要作用,地磁基准图的构建精度决定了地磁匹配导航的有效性。针对现有地磁基准图构建精度难以满足实际应用需求的问题,提出了基于稀疏表示和字典学习的高精度地磁基准图构建方法。首先,利用矩谐分析(RHA)进行稀疏字典的初始化;其次,利用K-SVD算法对稀疏字典进行训练;最后,利用低分辨率和高分辨率基准图具有相同稀疏系数的特点重建高分辨率地磁基准图。实验结果表明:所提方法对地磁基准图具有更高的构建精度,对训练所需的数据集有更低的需求,同时对噪声有更好的鲁棒性。与PSO-Kriging插值法相比,在4倍放大倍数下峰值信噪比(PSNR)由26.31 dB提高至26.73 dB,结构相似度(SSIM)由0.498提高至0.524,均方根误差(RMSE)由14.96 nT减小至13.78 nT。 展开更多

关键词 地磁导航 地磁基准图 图像超分辨率重建 稀疏表示 字典学习

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地磁室内定位基准图数据采集系统设计 被引量：9

9

作者 黄鹤 赵焰 +1 位作者 王春来 于广涛 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2017年第2期54-59,共6页

近年来,地磁作为室内定位基准已经成为热点研究领域。本文深入研究了地磁室内定位技术,并通过大量试验,分析了室内磁性材料及电子设备对磁场的干扰,进一步探究了室内磁场特性,证明了磁场信息作为定位依据的可行性;利用Arduino IDE研发... 近年来,地磁作为室内定位基准已经成为热点研究领域。本文深入研究了地磁室内定位技术,并通过大量试验,分析了室内磁性材料及电子设备对磁场的干扰,进一步探究了室内磁场特性,证明了磁场信息作为定位依据的可行性;利用Arduino IDE研发了智能地磁数据采集平台,该平台搭载多种传感器,如HMC5983磁传感器和惯性导航传感器等,采集一定密度的室内地磁数据,利用克里金法对该地磁数据进行差值处理,生成2 cm间隔大小的栅格地磁图,作为室内定位基准图保存在数据库中。 展开更多

关键词 磁场 室内定位 数据采集平台 克里金法 地磁基准图

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井下地磁定位技术与地磁基准图建模的研究 被引量：5

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作者 汪金花 李卫强 +1 位作者 张亚静 陈晓停 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2017年第2期13-17,共5页

针对目前井下定位系统的现状和局限性,分析了井下地磁定位的3种关键技术,架构了一种基于地磁定位技术的井下定位导航平台。介绍了井下地磁场分布特点和基准建模数学方法,开展了唐山市冀东能源学校井下巷道磁场数据采集,内业处理和三维... 针对目前井下定位系统的现状和局限性,分析了井下地磁定位的3种关键技术,架构了一种基于地磁定位技术的井下定位导航平台。介绍了井下地磁场分布特点和基准建模数学方法,开展了唐山市冀东能源学校井下巷道磁场数据采集,内业处理和三维地磁场模型构建的仿真实验,建立了井下巷道小区域内地磁特征线的布设方法和三维建模的插分模型。实验表明:采用分段线性插值方法符合井下巷道磁场分布的收敛性,能在小区域内快速拟合,精度较高,可满足井下地磁定位的基准要求。 展开更多

关键词 井下定位 地磁定位 地磁基准图 插分建模

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地磁室内定位技术研究 被引量：25

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作者 周家鹏 汪云甲 +2 位作者 李昕 曹晓祥 曹鸿基 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2019年第1期18-22,共5页

基于指纹库进行室内定位,传统的数据采集方式为单点采集,这种采集方式既费时又费力,又不利于数据的更新。本文针对地磁数据的特征,提出一种指纹快速采集方法,借助克里金插值算法快速建立地磁数字基准图,并利用动态时间规整算法实现快速... 基于指纹库进行室内定位,传统的数据采集方式为单点采集,这种采集方式既费时又费力,又不利于数据的更新。本文针对地磁数据的特征,提出一种指纹快速采集方法,借助克里金插值算法快速建立地磁数字基准图,并利用动态时间规整算法实现快速定位。通过试验测试和数据分析,快速采集方式的定位精度能够满足用户的位置服务需求,具有较高的实用价值。 展开更多

关键词 室内定位 快速采集 克里金插值 地磁基准图 动态时间规整算法

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基于模拟退火优化BP算法的指纹地图构建方法 被引量：4

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作者 王存华 王伟 《国外电子测量技术》 2020年第3期17-24,共8页

由于地磁信号的时间稳定性和位置差异性,基于地磁指纹的室内定位越来越受到重视。在离线建库过程中,为了降低采集数据工作量,提高构建精度,提出了一种模拟退火优化传统BP网络的模型预测方法。首先对所有的采集数据进行限幅滤波处理,然... 由于地磁信号的时间稳定性和位置差异性,基于地磁指纹的室内定位越来越受到重视。在离线建库过程中,为了降低采集数据工作量,提高构建精度,提出了一种模拟退火优化传统BP网络的模型预测方法。首先对所有的采集数据进行限幅滤波处理,然后通过模拟退火算法优化BP网络(SA-BP)中的权值以及阈值,避免其在训练过程中陷入局部最优解,提高预测性能。在不同的实验场景下用该方法进行指纹地图构建,并与传统的基于普通克里金插值法进行仿真比较,结果表明,用相同的指纹点数构建出来的指纹地图在正方形的实验区域估值误差控制在8.9%左右,在长方形的走廊实验区域估值误差控制在8.7%左右。同时在实际场景中做了定位实验,结合在线匹配阶段中的动态时间规整(DTW)算法和加权K最近邻(WKNN)算法进行定位,实验结果表明,定位误差均在1m,可以满足定位需求;同时,所构建方法和逐点采集构建方法相比,减少了大约30%的工作量。 展开更多

关键词 室内地磁定位 地磁基准图 模拟退火算法 BP神经网络

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地磁匹配制导在飞航导弹中的应用研究 被引量：4

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作者 史连艳 宋文渊 《飞航导弹》 北大核心 2009年第2期44-48,共5页

在叙述地磁匹配制导原理、优越性的基础上,提出地磁匹配制导在飞航导弹应用中必须要解决的问题:特征量选取、传感器选择、信号数字滤波、基准地磁图获取与相关性分析等。依据相关匹配特征量选择的原则选取地磁场总强度作为匹配特征量,... 在叙述地磁匹配制导原理、优越性的基础上,提出地磁匹配制导在飞航导弹应用中必须要解决的问题:特征量选取、传感器选择、信号数字滤波、基准地磁图获取与相关性分析等。依据相关匹配特征量选择的原则选取地磁场总强度作为匹配特征量,综合对比传感器的优缺点,提出磁阻传感器是地磁导航系统合适的磁测量元件;并对现今的数字滤波技术进行了概述。 展开更多

关键词 地磁匹配 基准地磁图 磁阻传感器 数字滤波 相关性分析

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