关键词： 激光跟踪仪   变形监测   三维监测网   统一空间测量网络   测量误差  

摘要： 航空航天、加速器、飞机制造以及一些科研基础设施等精密工业产品的结构越来越复杂，对设备安装和运营阶段的条件及质量控制的精度要求越来越高，也对设备安装和运营阶段的微变形监测提出了较高的要求。近年来，随着激光跟踪测量技术的发展及应用，因其具备测量精度高、设站灵活、可直接获取三维坐标等技术优势，为构建高精度三维监测网提供了重要手段。本文依托于某市肿瘤医院的质子治疗系统微变形监测项目，围绕激光跟踪三维监测网的布设、数据采集、数据处理等关键问题展开研究。开展的主要研究工作及成果有:　　(1)介绍了激光跟踪三维监测网的基本构成与网形，从激光跟踪仪测量原理出发，根据误差传播定律，对激光跟踪仪的点位测量误差进行分析。重点分析了测角误差、点位误差随距离的变化规律，探讨了提高激光跟踪仪测量精度的措施。针对狭长受限空间监测网的数据采集，分析了公共点数量和空间分布对测量精度的影响。实验表明，为确保三维监测网的可靠性，公共点应分布均匀且数量不得少于6个。　　(2)对于三维监测网中坐标系和多测站数据转换统一问题，探讨了罗德里格矩阵法、奇异值分解法、四元数法等坐标转换模型及其优缺点，介绍了统一空间测量网络(USMN)数据处理理论和方法。针对微变形监测网基准构建问题，探讨了以重心为原点的虚拟重心基准、固定基准点的经典基准等两种基准建立方式，分析了经典基准建立微变形监测网基准过程。实验表明，构建虚拟重心基准适合于监测点分布密集且较为规则的测量现场，不适用于监测点分布狭长且不均匀的情况。　　(3)分析了微变形计算分析的基本原理，对相关算法逻辑和数据库进行详细设计，编写了微变形监测数据处理软件，实现了项目管理、沉降数据处理、差异沉降数据处理、微位移数据处理等功能。　　(4)开展了某市质子加速器微变形三维监测工程应用实践，根据工程实际构建了微变形三维监测网，并进行多周期变形监测。使用统一空间测量网络(USMN)实现多测站数据统一，利用所编写的软件进行微变形数据处理，为质子加速器安装与运行提供了必要保障。

关键词： 步态分析   视觉传感器   惯性测量单元   数据处理  

摘要： 传统的步态分析需要专门的实验室和昂贵的设备，因而限制了其应用范围。随着科技的进步，越来越多可靠、经济的步态分析传感器出现，它们能够在实验室环境之外以及日常活动中使用。视觉传感器和惯性测量单元（IMU）是两种低成本传感器，近年来越来越多地被应用于步态分析系统进行家庭康复运动。　　Kinect 是目前市面上流行的一种基于视觉的传感器，因其成本低、用途多且功能强等优点，在许多领域被广泛使用。然而Kinect在作为骨骼跟踪系统的时候，时常会因遮挡等问题而丢失骨骼数据，因此需要对其进行修正和技术突破。IMU具有轻巧、节能、低成本等优点，被广泛应用于在步态分析领域。而单独使用 IMU 进行的测量往往会随时间而产生漂移，影响计算精度。针对以上问题，本文设计了一种基于Kinect和IMU融合的关节角度计算方法用于步态分析，具体内容如下：　　（1）设计 Kinect 数据采集系统，采集得到人体骨骼信息和运动数据，并对数据进行滤波等处理，用处理后的数据计算得到人体的步态相关参数以及关节角度，并对测得的结果进行验证;（2）使用 IMU采集加速度和角速度信号，并对数据进行处理，用得到的数据进行关节位置估计，分析已有关节位置估计算法的不足之处并在其基础上进行算法改进，再用互补滤波器将加速度计和陀螺仪数据进行融合，解算出关节角度，减少了漂移带来的误差，提高了计算精确度;（3）设计一种基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法来融合Kinect和IMU的方向数据，在检测到测量误差较大的运动时，使用 Kinect 和 IMU 融合计算关节角度，在不降低操作效率的情况下提高了计算精度;（4）通过三维运动分析系统（Qualisys）来对 Kinect、IMU 关节角度计算精度以及两种传感器融合后的有效性进行实验验证。实验结果表明所提出的融合方法提高了测量精度，因此采用Kinect和IMU融合的方法来解决人体运动中Kinect的关节遮挡和骨骼失踪问题以及 IMU 的抖动问题具有一定的有效性，在步态分析应用中具有良好的前景和价值。

关键词： 流批一体   用户画像   数据处理   标签预测  

摘要： 高效快速地构建用户画像有利于电商业务实现精准营销及个性化实时服务。离线批数据和实时流数据共同组成用户画像的数据基础,对应用户稳定的静态属性和不断变化的行为信息。因此,用户画像系统要求具备流和批两种数据处理能力,流批一体是指将流处理与批处理两种不同的数据处理方法融合到一起,对混合的有界数据流和无界数据流进行统一支持。论文侧重研究电商业务场景下用户画像构建过程中的流批一体数据处理方案及其实现,并应用流批一体数据处理生成用户画像特征,设计基于特征组合的算法模型实现用户画像的标签预测,完成用户画像系统构建。具体工作包括:(1)流批一体化电商用户画像系统需求分析与概要设计:综合用户画像原始数据多源、海量的特点,从功能性与非功能性两方面对用户画像系统进行需求分析。然后根据流数据与批数据的定义与分析,形式化流批一体计算模式。围绕流批一体计算模式,设计流批一体处理架构和系统模块分层,并定义用户画像数据存储结构。(2)用户画像流批一体数据处理方案:用户画像数据处理的核心是对流批数据的计算与存储,分析用户画像系统的数据处理过程,从计算和存储两方面设计并实现用户画像流批一体数据处理方案。针对现有计算方案的准确性与数据一致性问题,通过统一计算引擎和数据一致性保障策略,设计并实现流批一体的计算方案;针对现有存储方案的重复存储和转换问题,通过对数据逻辑分层,在统一元数据基础上进行分区同步,设计并实现流批一体的存储方案。通过实验证明了流批一体数据处理方案的有效性。(3)基于用户画像特征的标签预测方案:分析用户画像场景的特征类型与约束,梳理标签预测流程,从用户画像特征生成与标签预测模型两部分设计标签预测方案。针对特征生成过程中的准确性与完整性问题,通过应用流批一体数据处理方案,实现特征流实时拼接与离线实时特征关联融合;针对现有算法模型的噪声问题,基于特征组合思想设计标签预测模型DeepBiFFM,充分挖掘特征间的潜在关联,实验表明该模型在商业数据集上相比于基准模型取得更好的性能。(4)流批一体化电商用户画像系统实现与测试:结合流批一体数据处理方案和标签预测方案,以电商相关业务为基础,利用前后端相关开发框架构建电商用户画像系统,并对系统进行功能性测试和性能测试。测试结果表明该系统具有实时性,满足实际业务需要。

关键词： 数据仓库   Hive   数据处理   数据管理   数据分析  

摘要： 近年来,我国保险行业的市场规模在不断扩大,竞争也变得愈加的激烈。同时,随着保险企业信息化建设的不断深入,已经积累了大量的业务数据,但是传统的关系型数据库已经无法满足海量历史数据的存储和分析,而且伴随着企业的规模越来越大,各个部门的数据自成体系,没有统一的管理和规划,使得数据之间的联通性很差,造成数据开发冗余、数据使用效率低和数据孤岛现象越发严重。在当今的数据时代,如何有效的整合分散在各个业务系统中的数据,并从海量数据中获取有价值的信息,帮助企业迅速作出决策,保持核心竞争力,已经成为保险企业经营发展面临的一个急于解决的问题,基于大数据技术的数据仓库系统为这个问题提供了一种较好的解决方案。本文结合某保险企业的实际项目阐述和分析了基于Hive的保险数据仓库系统的设计和实现。本文以某保险企业的实际业务需求和企业目前存在的问题为出发点,对保险数据仓库系统进行了详细的需求分析,并在此基础之上,从数据仓库建模、数据处理、数据管理、数据分析和权限管理五个方面对数据仓库系统进行了设计和实现。在数据仓库建模方面,通过维度建模结合公司业务完成了数据主题划分、业务总线矩阵设计、数据分层设计和数据模型设计。在数据处理方面,通过采用Hadoop、Flume和Sqoop等大数据技术完成数据采集、转换和装载,把数据从业务系统同步到Hive数据仓库中。在数据管理方面,通过数据标准管理、元数据管理和数据质量管理功能减少数据仓库重复建设、提高开发效率、保持数据口径一致和提升数据质量。在数据分析方面,通过OLAP引擎Impala完成Hive数据仓库中数据的快速查询分析,并利用Django和Echarts实现了数据的图形化展示。在权限管理方面,通过用户管理和角色管理实现系统权限隔离,保证数据的安全性。最终,通过编写测试用例进行测试验证,确保了系统功能满足需求。目前,基于Hive的保险数据仓库系统已经在企业中正式应用,有效的解决了数据处理能力不足、数据不规范和数据分析形式单一等问题,实现了企业内全域数据汇集及统一管理,并通过多种图表对数据仓库中的数据进行可视化展示和分析,为业务部门和高层领导的企业管理和决策提供依据。

关键词： 海洋重力测量   插值   低通滤波   精度分析   软件设计  

摘要： 随着海洋重力测量技术的日趋成熟,海洋重力场数据分析对水下导航、海洋资源勘探、地球物理科学等方面的研究具有重大的意义。本文围绕捷联式海洋重力仪测量数据的处理方法开展了深入研究,主要工作和研究成果如下:研究了重力图双线性插值、双三次插值、双三次样条插值、基于球面模型和基于指数模型的克里金插值方法,通过插值误差的统计结果评估插值的效果,总结出双三次样条插值的精度更高,其标准差优于0.1m Gal。对不同窗函数的FIR低通滤波器进行了研究,结合两组实测数据,对三角窗、汉宁窗、海明窗和布莱克曼窗进行了分析和比较,汉宁窗FIR低通滤波器处理海洋重力测量数据效果最好。对海洋重力处理数据的结果进行了精度分析,计算出汉宁窗FIR低通滤波器处理结果的重复线内符合精度为0.32m Gal。给出了快速计算交叉点坐标以及交叉点不符值的方法,通过对两组试验测区交叉点不符值的统计分析,对其数据处理方法进行了验证。编制了海洋重力数据处理的软件,设计了软件模块的界面、插件菜单、底层逻辑等,通过实验分析验证了该软件平台具有良好的可维护性和可扩展性。本文的研究工作对海洋重力数据的处理以及水下导航技术的研究都具有重要的参考价值。

关键词： 海洋遥感   激光雷达   布里渊散射   温度   盐度  

摘要： 激光遥感具有空间分辨率率高、测量范围大、穿透性强的优势在海洋遥感中有着越来越重要的价值。其中,基于布里渊散射的激光雷达能够实现海洋次表层温盐遥感而受到广泛关注。在现有的布里渊激光雷达技术中,基于多边缘技术的测量方式具备大规模遥感海洋温盐垂直剖面分布的能力。目前该测量方法已经完成了理论构建和仿真实验分析,本文的目的是进一步推进该方法从理论向实际应用的发展。 为了将该布里渊温盐测量理论推进到实际应用阶段,本文基于理论和仿真实验,搭建了布里渊温盐测量系统。在已有光学系统基础之上,研究了激光器频率抖动对测量结果的影响;设计了电子学系统,通过温度控制模块维持了系统工作稳定,完成了基于光电倍增管的光电转换模块;基于Ot开发了系统软件,实现了实验系统的控制及温盐测量回波数据采集。回波数据采集完成之后需要对数据进行分析,因此引出了对数据分析和处理的工作。 由于实验系统处于非理想条件下,探测器等非线性器件会引起回波数据的非线性失真,实验环境中的杂散光会产生线性噪声,为了提高测量精度,本文分析了回波数据特征,提出了温盐测量回波数据处理方法。针对回波数据中的线性噪声问题,提出了基于统计特征的线性优化滤波方法;针对实测数据和理论模型间的匹配问题,提出以先验数据为基础的非线性数据校正方法,实现了对温盐测量系统偏差的校正和补偿;通过这些处理方法使系统有了更高的温盐测量准确性。 在完成温盐测量系统搭建和数据处理方法的基础上,为了测试本方法在实际环境中的性能,本文通过水槽实验,分析了温度测量精度、盐度测量精度和垂直分辨率等结果。考虑到未来大规模应用的需求,本文从实验结果和系统参数出发,推导了本方法在船载、机载和星载平台上的最大测深能力,为今后其在大规模海洋遥感方面的应用奠定了基础。

关键词： 航空重力测量   重力异常   FIR滤波器   卡尔曼滤波   误差参数估计  

摘要： 地球重力场为地球固有属性,获得精确的地球重力场信息对于研究地球科学、推动国家经济发展和国防建设有着重要的意义。重力传感器测量值包含重力加速度信息和载体的运动加速度成分,需要将载体运动加速度从比力加速度中分离出来,再经过各项误差的补偿,才可获得相对准确的重力加速度信息。目前,随着测量元器件的快速发展,DGNSS精度的提高,重力测量数据处理方法逐渐成为制约人们获取高精度重力信息的主要因素。本文主要工作以及创新点如下:1、目前的航空重力测量精度计算方法主要有两种,本文对两种精度评估方法进行了实验分析,实验表明方法二对于航空重力测量重复线较少的精度评估来说更加适用;针对航空重力异常测量中的高频噪声问题,本文在以往研究基础上增加高斯窗和平顶窗进行了八种窗函数FIR滤波器设计,并对高斯窗和平顶窗滤波器阶数选择进行了实验验证,结果表明高斯窗、海明窗和汉宁窗具有更好滤波效果;依据航空重力异常数据特点提出了等波纹滤波器设计步骤,设计了以6d B带宽点为截止频率的等波纹滤波器,在同等精度条件下降低了FIR滤波器的阶数,理论上可减少测量分辨率损失。2、由于航空重力测量的卡尔曼滤波计算方法存在明显的时间延迟问题,对卡尔曼滤波的时间延迟问题进行了讨论分析并利用正反卡尔曼滤波加权算法解决了上述问题;通过引入垂向比力因子误差项,对传统捷联式卡尔曼滤波方法进行了适当改进,并对FIR滤波、不引入参数的卡尔曼滤波、引入垂向比力因子误差的卡尔曼滤波以及引入水平姿态误差和垂向比力因子误差的卡尔曼滤波进行了比较分析,结果表明只引入垂向比力因子误差的卡尔曼滤波处理效果综合来看是最好的。3、针对无人机为载体起伏飞行条件下的重力异常精度问题,利用四组不同飞行方式的无人机为平台的起伏飞行数据说明其对精度的影响,结果表明无人机起伏飞行程度加大将导致重力测量精度变差;采用了误差参数与补偿方法并对其估计与补偿计算过程进行了完善;实验得出前三组较大起伏条件下内符合精度分别提高了0.10mGal,0.42mGal,0.25mGal,随着无人机起伏程度的减弱,补偿效果也相应减少,当起伏飞行程度较小时内符合精度降低了0.07mGal,借此得出该方法在起伏飞行机动程度较大条件下的实用性。

关键词： 建筑信息模型   Dynamo   Revit   程序开发   数据处理  

摘要： 随着现代建筑行业的不断发展,全新的建筑设计理念——建筑信息模型技术(Building Information Modeling,BIM)开启了建筑设计行业的第二次创新,有效响应了当前建筑设计行业愈加凸显的复杂系统特征。然而,由于现阶段以Autodesk公司旗下的Revit系列软件为代表的BIM平台仍然存在使用不便和构件参数信息冗余等问题,使得各专业建筑设计师较少使用BIM技术解决建筑设计深化阶段的诸多实际困难。为改善现有BIM技术的不足,本文提出以Revit三维建筑模型为基础,结合Dynamo进行参数交互程序的设计。本文通过对于现阶段BIM技术的政策推广、应用研究以及优化开发的相关文献的研究、归纳,明确了国内外BIM技术发展方向的同时,总结可借鉴的BIM技术研究方法。随后梳理了BIM技术的相关概念、属性特点与参数化设计内核,总结了目前BIM软件的技术特征与运用范围,并通过对国内外应用BIM技术的典型公共建筑案例进行分析,以及问卷访谈国内大型公共建筑项目中BIM技术的应用现实,了解建筑设计深化阶段中BIM技术的应用现状和存在问题。最后,通过分析应用现状和存在问题,梳理出可响应建筑设计深化阶段需求的BIM技术协同工作要求,明确BIM信息管理程序的优化方向。基于Revit中模型参数数据的层级性以及Dynamo软件可与Revit软件有机联动的特性,提出参数交互程序的设计框架,具体包括模型参数信息的导出程序、参数信息导入模型程序以及参数交互程序对于模型的联动调整等内容。在构建参数交互程序的基础上对于苏州某研发办公楼的模型参数信息进行提取管理,以证明程序的可行性与应用价值。本研究旨在促进BIM技术在建筑设计深化阶段的应用更加便捷,优化建筑设计师在模型深化信息管理中的工作模式,为国内公共建筑设计项目应用BIM平台提供一定的参考。

关键词： 三维声呐   软件研发   数据滤波   目标识别  

摘要： 随着人们对海洋资源需求的增长,三维声呐系统凭借广阔的探测范围成为水下探测领域的研究热点,多用于水下场景的图像显示。同时,三维声呐系统的目标识别功能受其背景噪声影响,多依赖于人工判别,自动识别准确率和实时性较低。因此,研发高准确率的三维声呐数据处理及目标识别系统具有较大的工程应用价值。论文针对三维声呐水下目标识别的工程应用需求,研发了三维声呐数据处理及目标识别系统软件。该系统软件包含基础业务功能模块、硬件驱动模块、点云数据预处理模块和点云目标识别模块。基础业务功能模块应用自主设计的数据传输、文件存储和命令交互协议,实现声呐数据的传输、存储和命令交互等功能。硬件驱动模块实现了硬件数据传输、命令透传和代码升级功能。点云数据预处理模块实现了DFT数据接收,通过GPU加速的波束形成算法完成了点云数据转换,并利用优化后的RANSAC算法、统计滤波算法和阈值滤波算法实现了水下目标的前景提取工作。点云目标识别模块利用了优化的KMeans聚类算法加速水下目标的聚类过程,并提取出目标点云的空间尺度特征参数和基于ICP配准算法的模板匹配特征参数完成决策树算法的模型分类器训练,实现了对水下蛙人等目标的实时分类识别功能。此外,论文还研发了数据显示系统软件以实现对点云数据的显示和目标识别结果的标注。系统测试结果表明,论文研发的三维声呐数据处理及目标识别系统软件完成了数据的实时采集、处理、目标识别和显示功能。同时,系统软件的目标识别准确率较高,满足实际应用需求。

摘要： 提到重庆,你的第一印象会是什么?山城?雾都?巴渝文化?或是滚烫的火锅、繁荣的“夜经济”?当然这都是重庆的特色,是了解重庆的一个个“窗口”,是重庆展示自己的一张张“名片”。但同样不能忽视的是,重庆作为西南地区最大的工商业城市,近年来集中力量打造“智造重镇”、建设“智慧名城”,数字经济同样蓬勃发展。2021年,全市数字经济增加值占地区生产总值比重达27%,数字经济增加值增长16%。