三维激光扫描与多传感器集成移动测绘技术与应用钟若飞

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三维激光扫描与多传感器集成移动测绘技术与应用-钟若飞

基于激光的移动测量可克服基于近景摄影测量下述缺点：
人工观测点击同名点、交互工作量大基线较短、精度低不便于自动分类、提取、实体化
被动测量间接测量
主动测量直接测量
一、技术与应用背景：部分国外产品
英国MDL产品加拿大Optech产品
国外产品自2010年在国内销售
日本TOPCON产品
扫描方向点距计算：
圆弧长= 半径*弧度 100*3/1000 =0.3米
100米外光斑大小为：
0.3/1000 * 100 = 0.03米也即3cm
2.1.1 激光的选型——Velodyne
测距精度 2cm
2.1.1 激光的选型——ibeo LUX
2.1.1 激光的选型——Riegl VUX-1
Applanix产品
一、技术与应用背景：部分国外产品
上述产品可分为高端测量型（900万）和低端街景型（300万）
一、技术与应用背景：系统售价昂贵原因
• 核心部件昂贵（激光和惯导） • 技术含量高，涉及多个技术学科交叉 • 产品相对可选择较少 • 需要事后处理软件 • 市场潜在客户少
一、技术与应用背景：实际应用对产品的需求
2.1.1 激光的选型——FARO X330
2.1.1 激光的选型—— Riegl VZ系列
2.1.2 硬件集成——惯导的选型
位置姿态系统（Position and Orientation System, POS）（测绘）惯性导航技术( INS, Inertial Navigation System ) 捷联惯性导航系统（SINS ，Strapdown Inertial Navigation System）惯性测量器件(IMU, Inertial Measurement Unit）

三维激光扫描技术在隧道工程领域的应用综述

三维激光扫描技术在隧道工程领域的应用综述摘要：近年来，随着一大批铁路及地铁陆续开通，运营铁路、地铁、公路隧道巡检市场处于蓬勃发展时期，市场急剧增大，目前依托人工在天窗期进行巡检的方式难以适应市场对高效巡检的要求，如何创新隧道巡检方法，实现高效、准确对运营隧道巡检成为亟待研究解决的问题。

近年来，三维激光扫描测量技术因其在空间信息获取方面具有非接触测量、高精度、高分辨率、信息丰富等诸多优势而崭露头角。

本文研究了三维激光扫描技术在国内外的发展里程，给出了存在问题分析和进一步研究的建议。

关键字：三维激光扫描，隧道巡检，非接触测量1前言三维激光扫描技术又称“实景复制技术”，它通过激光扫描测量方法快速获取被测对象表面的三维坐标数据及其他关键信息。

并集成惯性导航单元（IMU）、DMI组合定位定姿系统、3D激光扫描仪、多传感器同步控制单元、嵌入式计算机、电源供电系统等设备，组建轨道交通测量平台，在同步控制单元的协调下使各个传感器之间实现时空同步，快速采集轨道交通隧道的全断面时空数据。

三维激光扫描技术是一种以激光测距方式快速获取被测物体表面三维坐标及激光反射强度的测量技术，具有非接触测量、高精度、高分辨率、信息丰富等特点。

该技术所采集的高密度点云数据可直观反映物体的集合尺寸、物体表面结构的空间位置关系以及激光反射强度信息，通过CCD传感器还可以获取物体表面的色彩信息，这就为综合性检测提供了可能。

该技术不受光线条件限制，已广泛应用于工程测量、地形测绘、文物修复、逆向三维重建等领域。

2三维激光扫描技术在隧道工程领域的国外发展现状C Mair等成功地将数字摄影技术引入到隧道变形监测领域，检测系统可实现1:20的隧道断面成像后来随着激光扫描技术的快速发展。

2002年，瑞士AMBERG公司生产了GRP 3000轨道检测系统，用于轨道几何尺寸测量和限界评估，实现了快捷的轨道交通检测。

同年，Geraldine S.Cheok等从入射角、目标物颜色和测量距离方面分析了影响三维激光扫描精度的因素。

2016年测绘科学技术奖励公报

2016年测绘科学技术奖励公报一、概述自从测绘科学技术奖设立以来，为鼓励和推动测绘科学技术的创新和发展，我国每年都举办一次测绘科学技术奖励评选活动。

2016年度的测绘科学技术奖励评选工作已经圆满结束，评选结果也已经公布。

本公报旨在向社会公布2016年度测绘科学技术奖励的获奖名单，以表彰他们的优秀成果，同时也为测绘科学技术领域的研究和发展提供了有益的借鉴和参考。

二、2016年度测绘科学技术奖励获奖名单本次评选共设立一等奖1项、二等奖3项、三等奖5项和优秀奖10项。

获奖名单如下：一等奖：《高性能大地测量仪和数据处理软件研制与应用》，颁奖单位：我国测绘科学研究院二等奖：1. 《卫星定位测量新技术及应用研究》，颁奖单位：武汉大学2. 《激光雷达地形测量和三维地形表达方法研究》，颁奖单位：北京大学3. 《高精度遥感影像配准技术及地图更新应用研究》，颁奖单位：我国科学院遥感与数字地球研究所三等奖：1. 《城市地理信息系统与应急管理系统集成关键技术研究》，颁奖单位：南京大学2. 《无人机测绘系统研制及应用示范》，颁奖单位：我国航空工业集团有限公司3. 《导航地图开发与云评台应用研究》，颁奖单位：我国地图出版社4. 《卫星定轨测量新方法及精度提高技术研究》，颁奖单位：我国科学院国家授时中心5. 《数字测图系统及其应用关键技术研究》，颁奖单位：国家测绘局地理信息中心优秀奖：1. 《卫星激光测距技术新方法及空间大地测量应用研究》，颁奖单位：我国科学院空间科学与应用研究中心2. 《区域地图一体化生产技术研究与应用示范》，颁奖单位：我国地图学会3. 《移动测绘地图更新技术研究》，颁奖单位：测绘与地理信息学会4. 《测绘大数据存储与智能处理方法研究》，颁奖单位：国防科技大学5. 《高分辨率测绘影像获取技术研究及应用示范》，颁奖单位：我国科学院遥感与数字地球研究所6. 《大地测量数据处理与质量控制方法研究》，颁奖单位：国家测绘局天津大地测量研究所7. 《地理信息数据融合处理技术研究》，颁奖单位：武汉测绘科技大学8. 《无人机影像拼接及三维建模技术研究》，颁奖单位：我国航空工业集团无人机研究所9. 《测绘仪器标定与检定方法研究》，颁奖单位：北京测绘研究院10. 《导航地图更新与服务技术研究及示范》，颁奖单位：我国地图出版社三、获奖成果的意义与影响本次测绘科学技术奖励的获奖成果涵盖了测绘领域的多个重要方向，其中涉及到了大地测量、遥感影像处理、地理信息系统、卫星定位技术等多个领域。

全部授奖项目285项一等113项二等172项其中自然科学奖101项

中国石油大学(北京)
2011-011
自然科学奖
1
并联构型装备的设计理论与方法
黄田,梅江平,赵学满,李占贤
天津大学
2011-012
自然科学奖
1
面向流域系统的风险分析与优化调控理论
黄国和,李永平
华北电力大学
2011-013
自然科学奖
1
无机复合体系的化学构筑与功效
陈接胜,李国栋,李吉学
吉林大学
2011-014
张鹏,王如竹,齐守良,付鑫,沈飚
上海交通大学
2011-064
自然科学奖
2
基于纳米生物技术的肿瘤耐药性识别与抑制研究
王雪梅,陈宝安,燕红,姜晖
东南大学,南京大学
2011-065
自然科学奖
2
高压脉冲电场应用于食品加工的基础研究
杨瑞金,廖小军,赵伟,张燕,张文斌,陈芳
江南大学,中国农业大学
2011-066
2011-044
自然科学奖
2
恒星形成活动和恒星形成区的观测研究
吴月芳,汪洋
北京大学
2011-045
自然科学奖
2
肾上腺髓质素功能多样性及在心血管疾病中的作用和机制
齐永芬,张靓,唐朝枢,杨靖辉,潘春水,蒋维,张宝红,庞永正
北京大学
2011-046
自然科学奖
2
中国常见出生缺陷病因学和预防基础研究
李勇,朱文丽,王军波,张召锋,王琳琳,许雅君,余增丽,任霞,韩静,柳鹏,李丽,裴新荣,林久祥
清华大学
2011-050
自然科学奖
2
大人群和低质量指纹的识别方法及应用
周杰,冯建江,陈芳林
清华大学
2011-051

大型散货堆体积的快速测量

大型散货堆体积的快速测量杨德山;董丽丽;梁倩倩;许文海【摘要】针对现有散货测量系统对堆场环境适应性差、盘点时间长、效率低、操作复杂等不足,提出了一种散货堆体积快速测量方法.同时,利用二维激光扫描仪、差分GPS和姿态测量系统设计了一种体积测量系统.该系统用激光扫描仪动态测量堆体表面的几何信息,用姿态测量系统实时测量扫描仪的空间姿态数据,用GPS测出扫描仪在测量过程中的三维位置;最后通过数据融合计算形成堆体的三维点云,利用点云获得散货堆体积.文中基于单条堆体轮廓点云特征,提出快速堆体下边缘查找算法来去除扫描过程中地面点云的误差影响;采用投影剖分法完成完整堆体点云计算体积.实验显示,利用本文设计的测试系统可在30 s内完成体积为69 m3的标准堆体测量,平均相对误差为0.42％,重复测量误差为0.41％.在实际散货堆实验中,可在10 min内完成大小约为31 500 m3的散货堆测量,4个不同料堆体积测量的平均重复测量误差为0.74％.结果表明,本方法可在保证测量精度的同时,简单、高效地测量散货堆体积.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2016(024)009【总页数】8页(P2126-2133)【关键词】激光测量;体积测量;快速测量;大型散货堆;点云边缘;三角剖分【作者】杨德山;董丽丽;梁倩倩;许文海【作者单位】大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026;大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026;大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026;大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连116026【正文语种】中文【中图分类】TP23;TH821在电厂、港口、储煤基地和粮仓等大型散货集散基地会堆存大量煤炭、矿石、粮食等散货，快速、准确获取当前堆场的储量是国家和企业进行经济规划、战略储备计划、生产安排的关键。

随着传感器和激光技术的发展，光学三维建模系统的应用于越来越多[1-6]，基于三维模型可以进行堆场储量的测量[7-10]。

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

第１５卷第ｌ期２００７年２月中国惯性技术学报ＪｏｕｍａｌｏｆＣｈｉｎｅｓｅＩｎｅｒｔｉａｌＴｃｃｈｎｏｌｏｇｙＶｂｌ．１５Ｎｏ．１Ｆｅｂ．２００７文章编号：１００５－６７３４（２００７）０１一００２４－０４车载捷联惯导系统定位测姿算法研究陈允芳１，叶泽田２，钟若飞３（１．山东科技大学地球信息科学与工程学院，青岛２６６５１０；２．中国测绘科学研究院，北京１０００３９；３．首都师范大学，北京１０００３７）摘要：ＧＰｓ／ＩＮｓ组合精确测定平台的位置和姿态是移动测图系统中的重要模块。

对陀螺仪和加速度计所测角速度和比力进行两次积分得载体姿态、速度和位置即ｓＩＮｓ力学机械编排。

目前该过程大多在地理坐标系进行。

这里详细推导了地球坐标系中完整的解算过程，以四元数姿态矩阵更新及重力计算为核心，由ＩＭｕ原始观测值解算出了载体位置、速度和姿态等参数，可快速高效与ＧＰｓ输出的位置速度信息进行组合滤波处理，可据此编程进行工程应用数据处理。

关键词：捷联惯导系统；姿态矩阵；坐标转换；力学编排；四元数中图分类号：ｕ６６６．１文献标识码：ＡＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇａｎｄｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｎＶｅｈｉｃｌｅ－ｂｏｒｎｅＳＩＮＳａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｏｆｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｅｒｒｏｒｃＨＥＮＹｕｎ．‰９１，ＹＥｚｅ－ｔｉａｎ２，ｚＨＯＮＧＲｕｏ．ｆｅｉ３（１．Ｇｅｏ·ｉｎｆｏ衄ａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒＳｉ哆ｏｆＳｃｉｅｎｃｅａＩｌｄＴｂｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６５１０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｕｒｖｅｙｉｎｇａＴｌｄＭａｐｐｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎＳｔｉｔｕｔｅｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｃ印ｉｔａｌＮｏｍｌａｌＵｎｉｖｅｒＳｉ劬Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＰＳａｎｄＩＮＳｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｔｅｍｉｎｉｎｇｐｏｓｉｔｉｏｎａＩｌｄａｔｔｉｔｕｄｅｏｆｎａｔＩ‘ｏｏｆｉｓＶｉｔａｌｍｏｄｕｌｅｉｎｍｏｂｉｌｅｍａｐｐｉｎｇＳｙｓｔｅｍ．Ｓｐｅｃｉｎｃｆｏｒｃｃ行ｏｍｓｐｅｅｄｏｍｅｔｅｒ蚰ｄ舭ｇｌｅｒａｔｅ矗ｏｍ留ｒｏａｒｅｉｎｔｅ铲ａｔｅｄｔｗｉｃｅｒｅｓｐｅｃｔｉＶｅｌｙｔｏａｃｈｉｅｖｅａｎ沁ｄｅ，ｖｅｌｏｃ时ａＩｌｄｐｏｓｉｔｉｏｎｎ锄ｅｌｙＳＩＮＳｍｅｃｈａＩｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙｔｈｉｓｔｏｏｋｐｌａｃｅｄｉｎｇｅｏｇｒ印ｈｉｃｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｗｈｉＩｅｈｅｒｅｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｉｎｄｅｔａｉｌｍｅｗｈｏｌｅｍｅｃｈａＪｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｅａｎｌｌ－ｃｅｎｔｃｌｒｃｄｅａｒｔｈ－ｆｉｘｅｄｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ，ｍｏｓｔｌｙｑｕａｔｅｍｉｏｎａ钍ｉｔｕｄｅｍａｔｒｉｘｕｐｄａｔｉｎｇ锄ｄｇｒａｖｉｔ）ｒｃａＩｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｕｌｔｉｍａｔｅｌｙｖｅｈｉｃｌｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐａｒ锄ｅｔｅｒｓｓｕｃｈａＳａｔｔｉｔｕｄｅ，ｖｅＩｏｃｉｔｙ锄ｄｐｏｓｉｔｉｏｎｗｅｒｃｇａｈｅｄ丘ｏｍＩＭＵｏｒｉｇｉｎ“０ｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓ．Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓｐｌａｔｆｏ眦ｉｓｆｏｍｌｃｄｉｎＳｒＮＳｔｏｃａｒｒｙｏｕｔｓｕⅣｅｙｉｎｇａＪｌｄｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｐｒｅｃｉｓｅｌｙｔｈｅｎａｖｉｇａｔｉｏｎｍｏＶｅｍｅｎｔｐａｒ锄ｃｔｅｒＳ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓａｒｃｐｒｏｎｅｔｏｉｎｔｅ黟ａｔｅｗｉｔｌｌｓｉｍｉｌａｒｐａｍｍｅｔｅｒｓ疔ｏｍＧＰＳｔｏｆｉｌｔｅｒｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｐｒｏ可锄ｍｉｎｇｈｅｒｃｂｙｃ锄ｐｍｃｅｓｓｄａｔａｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＫｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＩＮＳ；ａｔｔｉｔｕｄｅｍａｔｒｉｘ；ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｔｒａｎｓｆｏｍａｔｉｏｎ；ｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎ；ｑｕａｔｅｍｉｏｎ随着惯性技术与卫星导航定位技术的发展，由ＧＰＳ／ＩＮｓ不同程度组合而成的定位定姿传感器已成为移动测图系统中确定载体轨迹和平台姿态的重要工具，其中ＧＰｓ多用于定位而ＩＮＳ则用于测姿。

国家重点研发计划智能机器人重点专项拟立项的2018年

华南理工大学
汤勇 1350
3
升与验证
个性化图案智能涂装机内蒙古第一机械集团
19 2018YFB1306300
赵文军 1313
3
器人技术与系统
有限公司
复杂曲面壁板结构搅拌
北京卫星制造厂有限
20 2018YFB1306400 摩擦焊机器人技术及系
陈树君 1370
3
公司
统
面向酿造工艺流程的机河北衡水老白干酒业
项目实施周期 (年)
3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
3
3
3 3
16 2018YFB1306000 工业机器人云平台
阿里云计算有限公司刘旭东 869
3
工业机器人智能故障诊 17 2018YFB1306100
西安交通大学
雷亚国 841
3
断及健康评估系统
工业机器人整机性能提
18 2018YFB1306200
多模态融合的机器人自然交互
人机互助型冗余灵巧作业机器人关键技术与应
用验证穿戴式外肢体辅助作业
机器人面向机器人应用的激光扫描测距仪关键技术研
发与推广应用机器人用智能六维力和触觉传感器关键技术及
产业化面向工业机器人的快速高精度三维视觉测量技
术与系统面向服务机器人的三维视觉传感器研发及产业
黄博
*
面向铸造行业的机器人
智能化生产线研制及在长沙长泰机器人有限
38 2018YFB1308200
李涵雄 1321
3
航天装备与发动机关键
公司
部件制造上的示范应用
Байду номын сангаас
面向定制式木工家具制

一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法

计算机测量与控制!"#"$!$%!&"!!"#$%&'()'*+%('#',&-!",&(".!!#""$!#收稿日期 "#"$#"""$!修回日期 "#"$#""&%基金项目国家自然科学基金!*""'*#$)&&")"$$,'"$先进制造技术山西省重点实验室开放基金!<+^^"#"%#%"$山西省重点研发计划!"#%(#$-$"%%&,"$中北大学校内人才支持计划!c<"#%)#)"%作者简介周锦山!%((("&男&山西运城人&硕士研究生&主要从事胶囊机器人及其无线供能方向的研究%引用格式周锦山&高晋阳!一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法'+(!计算机测量与控制&"#"$&$%!&")""$"$#!文章编号 %&'%,*() "#"$ #&#""$#)!!-./ %#!%&*"& 0!1234!%%5,'&" 67!"#"$!#&!#$,!!中图分类号 8;"%"!(!!文献标识码 :一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法周锦山% 高晋阳% "!%`中北大学动态测试技术国家重点实验室&太原!#$##*%$"`中北大学山西省先进制造技术重点实验室&太原!#$##*%"摘要胶囊机器人被认为是实现肠道疾病微创诊查最具前景的器件&肠道的几何参数!即半径和厚度"感知对于机器人在未知的肠道环境中实现主动运动具有重要意义&然而现阶段胶囊机器人均不具备这一感知功能$为此提出一种基于扩张机构和薄膜压力传感器的肠道几何参数感知方法$通过在扩张机构末端安装薄膜压力传感器&测量不同扩张半径下肠道的收缩压力&并基于压力值和以本构方程为核心构建的感知模型&实现对肠道初始半径及厚度的感知$搭建实验平台对该感知方法测试发现)针对五段具有不同几何参数的离体猪肠道&可在%*G内完成对肠道几何参数感知&对于初始厚度的感知误差范围为#`#),!#`"$(P P&初始半径的感知误差范围为#`%)&!#`$$(P P%关键词肠道几何参数$感知方法$胶囊机器人$扩张机构$薄膜压力传感器<,3,&'+&0,*.U'"#'&(0:G*(*#'&'(+5',+0,1)'&H"24"(*!*$+%.'8"="&^A.=+42G J D2%&N:.+42X D2I%&"!%`>6D6K[K X C D T H O D6H O X H L-X2D P41@K D G F O K P K268K1J2H S H I X&8D4X F D2!#$##*%&R J42D$"`>J D2W4[K X C D T H O D6H O X H L:Q U D21K Q@D2F L D16F O42I8K1J2H S H I X&8D4X F D2!#$##*%&R J42D"<=+&(*:&)R D7G F S K O H T H6G D O K1H2G4Q K O K Q6J KP H G67O H P4G42I P K Q41D S42G6O F P K26L H O O K D S4B42I P424P D S S X42U D G4U KQ4D I2H G4GH L6J K 426K G642D S Q4G K D G K G!>K2G42I6J K426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G H L O D Q4F G D2Q6J4132K G G4G H L I O K D6G4I24L41D21K L H O O H T H6k G D164U K S H1H V P H64H2426J K F232H Z2426K G642D S K2U4O H2P K26!?F6G H L D O&1D7G F S K O H T H6G Q H2H6J D U K6J4G G K2G42I L F2164H2!_H O6J4G O K D G H2&T D G K Q H2 6J K K W7D2Q42I P K1J D24G PD2Q6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O G&D2426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G K2G42I P K6J H Q4G7O H7H G K Q!?X42G6D S S42I 6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O G H26J K647G H L6J K K W7D2Q42I P K1J D24G P&6J K1H26O D164H27O K G G F O K H L426K G642K G42Q4L L K O K26K W7D2Q K Q O D Q4F G 1D2T KP K D G F O K Q!:2Q6J K7O K G G F O K D2Q G K2G42I P H Q K S D O K6D3K2D G6J K1H O K H L1H2G646F64U K K Y F D64H2&6J K42464D S O D Q4F G D2Q6J4132K G G H L 426K G642K G1D2T K G K2G K Q!:2K W7K O4P K26D S7S D6L H O P4G G K6F76H U K O4L X6J K7O H7H G K QP K6J H Q42L4U K K W V U4U H74I426K G642K GZ46JQ4L L K O K26I K H P K6O417D O D P K6K O G&D2Q6J K O K G F S6G G J H Z6J D66J K426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G1D2T K G K2G K Q H F6Z46J42%*G&D2Q6J K G K2G42I K O VO H O G H L426K G642D S O D Q4F G D2Q6J4132K G G D O K426J K O D2I K G H L!#`#),P P&#`"$(P P"D2Q!#`%)&P P&#`$$(P P"&O K G7K164U K S X!>'7?"(2+)426K G642D S I K H P K6O417D O D P K6K O G$G K2G42I P K6J H Q$1D7G F S K O H T H6$K W7D2Q42I P K1J D24G P$6J42V L4S P7O K G G F O K G K2G H O@!引言肠道疾病如溃疡*炎症*结直肠癌等是严重危害人类的顽症&据估计全球每年约新增一百八十万结直肠癌患者&这些疾病给个人和医疗系统带来了严重的负担'%(%早期筛查和诊治是降低治疗费用*提高患者生存质量的重要手段'"$(%目前用于辅助肠道诊查和治疗的主要医疗器械是插入式肠镜&然而检查时给患者带来的严重不适和多种并发症使其并不适合用于肠道疾病的普查',*(%微型胶囊机器人作为肠镜的替代品&有望应用于肠道的微创诊查&以克服肠镜检查时带来的不适和风险%现有的胶囊机器人通常具备两种功能模块)运动模块以及肠道环境感知模块%运动模块用于帮助机器人在湿滑黏弹的肠道环境中实现主动运动&目前可大致分为腿式*履带式*磁控式和仿尺蠖式四种类型)腿式机器人'&)(依靠机体四周的超弹性腿与肠壁之间的相互作用实现有效运动&但由于超弹性腿通常较细&在与肠壁接触时存在一定安全问题%履带式机器人'(%%(依靠花纹履带与肠壁之间的静摩擦力实现运动&但由于其尺寸固定&在面临管径变化的肠道环境时&会因为履带与肠壁间的接触压力不足&出现运动失效的问题%磁控式胶囊机器人'%"%,(依靠外部磁场的牵引实现主动运动&但由于磁牵引力较小&常常无法克服肠道中的摩擦阻力&另外&在诊查前需要灌肠使肠道处于液体充盈状态%仅尺蠖式机器人'%*%((在具备双向运动功能和肠道扩张功能的同时&又不存在安全问题%它的运动模块通常包括两个扩张机构以及一个平移机构&其中平移机构用于使机器人在肠道中实现双向运动&扩张机构用于扩张塌陷的肠道%!投稿网址 Z Z Z!0G01S X3B!1H PCopyright©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#"",!#当胶囊机器人在肠道中进行病灶检查*施药*活检等工作时&往往需要扩张肠道&抵抗肠蠕动力'"#(&以稳定驻留在当前位置%并且由于肠道的半径变化范围较大!成人大肠半径变化范围为%*!$#P P &且从直肠到盲肠半径逐渐增大"&机器人还需要扩张肠道以获得足够的牵引力%因此&扩张机构是胶囊机器人获得与插入式肠镜相同诊查效果的必要机构%肠道环境感知模块用于感知肠道内的各种生理信息&是对胶囊机器人进行控制和进行疾病检查的基础%文献'"%(中&E![!N F 等人研制的一种可搭载在胶囊机器人上的&摄像机模块&其拍摄照片对肠道的覆盖率高达()g &且单次照片无线传输功耗仅为'`%PM %文献'""(中&;!!C 4等人通过在胶囊上集成一种压力传感器模块&能够有效监测到小肠的收缩速率和收缩压力%文献'"$(中&[`:S K W D 2Q O H G 等人通过在胶囊表面安装一种轮式里程计&依靠滚轮与小肠之间的相对滚动&使得胶囊能够实时提供从十二指肠到小肠的实际距离信息&以帮助病灶定位%文献'",(中&R !@!R D L L O K X 等人通过在胶囊上集成一个多电极电子舌传感器&能够有效监测肠道液体特性&以辅助诊断胃肠道疾病%肠道几何参数!即半径和厚度"的感知对于机器人在未知肠道环境中实现主动运动*病灶定位等功能均有重要意义%例如&结合前置摄像头&胶囊机器人可以基于几何参数对患者的肠道三维模型进行构建&标记出病灶位置&为后续的治疗和复查的等提供参考%同时&肠道半径和厚度的异常还能够反映出多种肠道疾病&如梗阻性病变*炎症性肠病和肿瘤等'"*(%然而&现有胶囊机器人均无法实现对肠道几何参数的感知%因此&本文提出了一种基于扩张机构和薄膜压力传感器的肠道环境感知方法&通过在胶囊机器人的扩张机构末端集成薄膜压力传感器&测量不同扩张半径下肠道产生的环向收缩力&结合本文构建的感知模型&可以实现对肠道几何参数的感知%其中&薄膜压力传感器尺寸仅为#*P Pi #`"P P %在$`$a 的额定工作电压下&传感器整体电路的功耗小于*PM &而胶囊机器人的工作功耗通常大于,##PM &因此该方法几乎不会增加胶囊机器人的整体尺寸和功耗%全文的整体结构如下)第一章对感知方法的原理进行了详细的介绍%第二章搭建了实验平台&测量了不同扩张半径下猪肠道产生的收缩力%第三章中&基于测量数据&对该感知进行了验证%并基于感知结果&对感知方法进行了优化%第四章总结%A !感知方法原理图%中展示了一种典型尺蠖式胶囊机器人的扩张机构'%((%扩张机构通常由一组丝杠螺母机构和三组多连杆机构构成%当丝杠在电机驱动下转动时&螺母沿丝杠轴线作直线运动%三组多连杆机构以等角度的方式铰接在螺母上&在螺母的带动下&可沿径向扩张%扩张机构的顶端安装有一枚接触装置&以增大与肠道的接触面积&保证安全%从扩张机构的结构可以看出&通过控制电机的转动圈数&可以对其扩张半径进行精准的控制%通过在接触装置中安装一枚薄膜压力传感器&能够有效测量出肠道的环向收缩压力%图%!一种典型的扩张机构图%的左上角展示了薄膜压力传感器的具体安装方法%接触装置可分为上中下三层&下端为底座&用于与多连杆机构的末端相连$上端为盖板&用于与肠道接触$薄膜压力传感器压在二者中间&通常还会在压力传感器力敏区域表面覆盖软膜&以确保传感器受力均匀&提高测量数据的准确性%通过测量多组肠道同一位置在不同扩张半径下的环向收缩压力&可以计算出当前的位置肠道的初始半径和厚度&实现对肠道几何参数的感知&具体感知原理如下)当机器人进入肠道后&控制扩张机构扩张&接触装置与肠道的接触状态如图"所示%接触装置总共会受到来自:*?和R 三个区域肠道的环向收缩压力&根据拉普拉斯定律&:区域肠道产生的环向收缩压强41可表示为)图"!扩张机构与肠道接触状态示意图41#"#($=!%"式中&=为被扩张后肠道的半径&"为此时肠道的厚度&($为肠道的环向应力%($可通过本构方程'"&(计算得到)($!4$"#E $4$"-A $4$!""!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期周锦山&等)""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法#""*!#式中&E $和A $是与肠道相关的常数&可通过单轴拉伸实验测得'"'(&4$为肠道的应变比&可计算为)4$#!=%=#"=#!$"式中&=#为肠道的初始半径%因此&式!%"可改写为以下形式)41#"#($=%=#=!"#=!,"式中&41*"和=可以通过扩张机构的半径=G 和所有压力传感器的测量值之和2计算得到&因此式!,"是关于初始半径=#和初始厚度"#的二元函数&并可改写成如下方程组)41%#"%#($=%%=#=!"#=%41"#""#($="%=#=!"#=>@"!*"!!通过采集多组同一位置肠道在不同扩张半径下的环向收缩压力&依次代入到关于=#和"#二元方程组中并求取平均值&便可以计算得到当前位置肠道的初始半径和厚度%关于=*"和41的具体计算过程将分别在章节%`%*%`"和%`$中给出%这一感知方法在实际场景中的具体应用流程如图$所示)首先&医生控制机器人运动到肠道中的指定位置并驻留$然后&通过电脑或上位机发出指令控制扩张机构扩张$接着&机器人的内置电路将对压力传感器的数据进行采集&并记录相应的扩张机构半径$之后&数据将通过无线传输芯片发送至体外的接收器&接收器将数据上传至电脑进行解算和显示$最后命令机器人移动至下一位置&并重复上述流程&从而完成对整个肠道几何参数的感知%图$!感知方法流程图A C A !被扩张肠道半径计算原理由于扩张机构特殊的形状&被扩张肠道的横截面并非一个标准的圆形&其形状主要与扩张机构中多连杆机构的数量有关%当前&胶囊机器人主流的扩张机构大多都具有三组多连杆机构&因此&被扩张肠道的横截面可看为一个六边形%而根据式!%"&在计算肠道环向收缩压力时&需要将其等效为一个圆形&如图,所示%图,左侧中&被扩张肠道横截面内圈周长(可计算为)(#$!M %-A "M %#槡$=G %A >@"!&"图,!被扩张肠道半径计算示意图式中&A 为接触装置的宽度&=G 为扩张机构的半径&M %已在图注进行标注%保持肠道的内圈周长(不变&将其转换为一个圆形&如图,右侧所示&则被扩张肠道的半径可计算为)=#("##槡$$=G -$A""#!'"A C B !被扩张肠道厚度计算原理由于含水量较高&肠壁组织具有准不可压缩性'")(&因此在计算过程中&假设肠壁的整体体积不发生变化&即扩张过程中肠壁的横截面面积不发生变化%由章节%`%可知&被扩张肠壁的横截面可等效为一个圆环&如图*所示&则初始状态下&该圆环的横截面积!可计算为)!###!=#-"#""%#="#!)"图*!被扩张肠道厚度计算示意图当肠道半径有初始状态=#扩张至=时&其横截面!并不会发生变化&此时具有以下等式关系)##!=-"""%#="#!!("!!因此&被扩张肠道的厚度"可计算为)"#%=-="-""#-"=槡#"!%#"A C D !被扩张肠道<区域环向收缩压力计算原理接触装置中的薄膜压力传感器一共会受到来自:*?和R 三个区域的环向收缩压力&如图&所示%其中:区域直接与接触装置接触&其产生的环向收缩压强会直接作用在接触装置上%:区域产生的环向收缩压力可计算为)2:#/:#!:#/:#"#=@!%%"式中&!:为:区域肠道的面积&@为接触装置长度&即:区域的长度%4:的方向为垂直于肠壁的切线并指向肠道的中轴线&但相较于肠壁的横截面周长&接触装置的宽度较小&4:的方向可等效为垂直于接触装置&因此&2:的方向也为垂于接触装置&如图&所示%由于肠道变形所产生的过渡区域和R &会通过:区域将压力作用在接触装置上%在计算过程中&可将这两个区域等效为一个等径的圆环&如图&左侧所示&等效圆环!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#""&!#图&!接触装置受力示意图的半径为*R 区域的最大半径&等效轴向长度M K Y 为$P P '"((%由于接触装置通常较薄!约为%!"P P "&?*R 区域的等效半径可看作与:区域的半径相等&因此&?*R 区域产生的环向收缩压强4和4R 约等于4:%?*R 区域产生的环向收缩压力2?!R "可计算为)2?!R "#/:#"#=#M K Y!%""式中&2!R "的方向同2:相同&因此&所有接触装置中&薄膜压力传感器所感受到的压力总值2计算为)2#2:-2?-2R !%$"!!则:区域产生的环向收缩压强4:与压力传感器的测量值2之间的关系可表示为)4:#2"#=#!@-"M K Y "!%,"B !实验设计B C A !实验装置实验转置总体可分为三个部分&如图'所示&其中)扩张装置用于采集不同扩张半径下肠道的环向收缩压力%所采集到的压力数据通过单片机:-R 外设采集并通过串口上传至电脑%最后使用@D 6S D T 对数据进行解算和显示%图'!实验装置整体设计"`%`%!扩张装置的设计如图)!D "所示&该扩张机构的结构与胶囊机器人的扩张机构类似&包含一组丝杠螺母对以及四组连杆机构!在实验过程中发现&相较于采用三组连杆机构&四连杆机构能够使肠道被扩张得更加均匀&因此在这里四组连杆机构"%丝杠两端使用轴承固定在亚克力板中&丝杠长度为$*1P &外径)P P &两端螺纹旋向相反&螺纹间距为"P P %丝杠顶端紧配有一枚转轮&用于控制丝杠转动%螺母直径约""P P &表面设置有铰接点&用于铰接连杆%连杆装置中的每支连杆长*,P P &每个连杆装置的末端都安装有一枚接触装置%一个法兰被固定在顶端的亚克力板上&与丝杠同心&用于固定猪肠道%扩张装置的扩张半径=f 可通过转轮进行精确控制&其完全收缩状态下半径约为%"`&P P &完全扩张后半径超过,*P P &完全能够满足实验需求%图)!扩张装置设计图"`%`"!接触装置设计接触装置如图)!T "所示&从外到内依次为;f 板*;a R 软垫*薄膜压力传感器以及底座%;f 板直接与肠道进行接触&其主要功能为增大接触装置与肠道的接触面积&使传感器能够感受到更大的肠环向收缩压力%;a R 软垫粘贴在;f 板与传感器之间&面积与传感器的力敏区域相同&其主要目的是使压力传感器受力更加均匀&提高测量的准确性%本次实验所选用的薄膜压力传感器为单点压阻型传感器&内阻随着受力的增大而减小&量程为#`#$!"`*9&内阻变化范围约为")#!$`*3%%底座用于与连杆机构连接%"`%`$!实验装置整体电路设计实验装置整体电路设计如下)由于所使用的薄膜压力传感器为压阻型&因此采用一枚%#3%的电阻进行分压&并且并联了一枚#`%)_的电容用以过滤掉高频干扰%压力传感器的输出电压使用>8@$"_%#$]R 8&单片机的%"位:-R 外设进行采集&采集后的数据进行编码后通过单片机的]>"$"串口上传至电脑并进行记录%整个电路采用稳压芯片:@>%%%'提供$`$a 的稳压直流电%B C B !薄膜压力传感的标定由于每一枚薄膜压力传感器的特性都不相同&因此在实验前搭建了装置对传感器进行标定&如图(所示%标定装置可分为两个部分)圆杆和支架%圆杆上端的圆台用于放置砝码&圆杆下端与薄膜压力传感器的力敏区域接触&支架则用于帮助圆杆定位%在传感器的上下两侧均铺有;a R 软垫&以保证传感器受力均匀&提高标定结果的准确性%标定装置的整体电路与"`%章节中实验装置的相同&传感器的输出电阻最终上传至电脑记录%四枚传感器的标定结果如图%#所示&使用单项;H Z K O 函数对传感器内阻'和压力2进行拟合&及拟合结果为)!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.第&期周锦山&等)""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""一种适用于胶囊机器人的肠道几何参数感知方法#""'!#图(!标定装置设计'%#%"`'$#2%%`#$''"#%"`&##2%%`%*"'$#%#`(##2%%`"%$',#%"`'*#2%%`>@#('!%*"四个拟合式的决定系数分别为#`(()(*#`(((&*#`(()%和#`(($*&拟合效果较好&保证了实验的准确性%图%#!压力传感器标定及拟合结果B C D !实验过程及数据实验选取的猪肠道来自一头重约%,#3I 的猪'$#(&猪在宰杀后立刻将肠道取出并放入冷藏的生理盐水中&直至实验时取出%实验前&猪肠道本构方程中的参数E $和A $通过单轴拉伸法确定&具体流程如下)选取多段肠组织样本&组织表面标记四个墨点&两端使用拉钩固定&并可在其径向方向上施加拉力%在拉伸肠组织的过程中&通过墨点的位移记录肠组织的形变量%最后将拉力值与形变量进行拟合得到参数E $和A $%实验分别测得)E $d%#&`,3;D &A $d%$`(%3;D%具体实验过程如下)首先&截取一段约"*1P 猪肠道并使用游标卡尺测量肠道的初始半径=#与初始厚度"#$然后&将其一端用扎带固定在扩张装置的法兰上&另一端自然下垂$接着&转动转轮扩张肠道&每转动八分之一圈停止约*G以记录此时传感器的压力数值&四枚传感器的测量值之和即为当前肠道的环向收缩压力2&每次共转动%`*圈&即采集%"组数据$最后&更换具有不同初始半径和厚度的肠道并重复上述过程&首次实验过测量了三段具有不同几何参数的猪肠道&对其分别编号为;/%*;/"和;/$&具体测量数据见表%%表%!三组猪肠道实验数据肠道几何参数;/%;/";/$=#d %)!%*P P &"#d $!"#P P =#d %(!%%P P &"#d "!"*P P =#d %'!%(P P &"#d"!*#P P 实验数据编号=+P P 2+9=+P P 2+9=+P P 2+9%%(!%&#!$$"#!&'#!"(%'!"##!%*""#!&'#!($"%!(*#!*,%(!%&#!&$$"%!(*%!)$"$!#'#!)#"#!&'%!$*,"$!#'"!&#",!#'%!"%"%!(*"!%**",!#'$!"$"*!##%!)&"$!#'"!(*&"*!##,!","*!)&"!""",!#'$!)#'"*!)&,!(""&!&&"!'%"*!##,!,*)"&!&&*!)*"'!,%$!#%"*!)&*!$%("'!,%&!&(")!%$$!*$"&!&&*!),%#")!%$'!,#")!)%$!)&"'!,%&!'(%%")!)%)!#%"(!,&,!,(")!%$'!*,%""(!,&)!&($#!#'*!%"")!)%)!"#值得注意的是&由于实验所选用的扩张装置装有四组连杆机构&因此&被扩张肠道的横截面积为八边形&式!'"应改写为)=#槡""!=G %A ""-"A #!%&"D !感知方案验证及优化D C A !感知方法验证基于表%的实验数据对感知方法进行验证&将每段肠道所测量得到的%"组数据&依次两两代入至方程组式!*"中&然后将所得结果再求取平均值%%"组数据一共可以解算得到%%组肠道的初始半径=#和厚度"#%感知结果如图%%所示&其中横坐标8表示参与解算的数据组数&G =和G "分别代表初始半径和厚度的感知误差%%"当仅有两组数据参与解算时&对肠道初始半径的感知误差都较大&三段肠道初始半径的感知误差G =分别为#`$()P P *#`)%"P P 以及#`(&)P P %而随着参与解算数据量的增加&感知误差有了明显的下降&当数据量8从"组增加至&组后&感知误差G =明显下降&分别为#`#&,P P *#`#%)P P 以及#`%""P P %""由于肠道厚度较薄&因此该感知方法对于肠道初始厚度的结算误差相对较大&当仅有两组数据参与解算时&三段肠道初始厚度的感知误差G "较大&分比为%`#$#P P *!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. All Rights Reserved.!!计算机测量与控制!第$%""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""卷#"")!#图%%!三组猪肠道初始半径和厚度的感知结果以及感知误图%"!三组猪肠道环向收缩力理论值与测量值%`"(#P P 以及%`$,#P P %同样随着参与解算数据量的增加&感知误差有了明显的下降&当数据量8从"组增加至&组后&感知误差G "明显下降&分别为#`,%)P P *#`*&#P P 以及#`"&"P P %$"进一步对结算结果观察发现&随着参与数据量8的增加&感知误差G =和G "并没有稳定下降&甚至还有所增加%当8从&组增加至%%组时&;/%的初始半径感知误差G =和初始厚度感知误差G "分别从#`#&,P P 和#`,%)P P 增大至#`"*$P P 和#`*%$P P $当8从&组增加至%"组时&;/"的初始半径感知误差从#`#%)P P 增加至#`*#*P P $当8从&组增加至(组时&;/$的初始半径感知误差G =和初始厚度感知误差G "分别从#`%""P P 和#`"&"P P 增大至#`,#*P P 和#`$&,P P %D C B !感知误差分析基于上一节中的结算结果&对感知误差的主要来源进行分析%如图%"所示&其中&2表示通过薄膜压力传感器所测得的肠道环向收缩压力&2D 为通过本构方程&即式!""&计算得到的理论上肠道的环向收缩压力%观察发现)随着测量数据的增多&2逐渐小于2D &最大偏差分别为%`,("9*%`,#"9以及%`"&$9%出现这一偏差的主要原因是)该感知方案为降低运算量&提高感知速度&所采用的本构方程为与时间参量无关的应变能本构方程'$%(&而肠道环向收缩力具有应力松弛效应&即随着被扩张时间的增加&肠道施加在接触装置上的环向收缩压力会随着时间的增加而逐渐减小&最终导致测量值2逐渐小于理论值2D %因此&为保证感知结果的准确性&需要尽可能减短环向收缩压力的测量时间%图%$展示了;/%在测量过程中&环向收缩压力2随测量时间"的变化关系%可以看到&每次转动转轮扩张肠道&肠道环向收缩压力的变化可分为$个阶段)阶段D 表示转动转轮&肠道受到扩张&环向收缩压力增大&这一阶段耗时约为#`)!%`,G %阶段T 和阶段1表示转轮转动至指定位置&压力数据逐渐稳定&可进行数据采集%其中阶段T 中的数据还未稳定&这一阶段耗时约为#`&!!投稿网址 Z Z Z!0G 01S X3B !1H P Copyright ©博看网. 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被动微波遥感反演土壤水分进展研究_钟若飞

收稿日期:2004-09-20;修订日期:2004-12-09作者简介:钟若飞(1975-),男,博士,主要从事微波遥感与地理信息系统研究。

被动微波遥感反演土壤水分进展研究钟若飞1,2,郭华东1,王为民1(1.中国科学院遥感应用研究所,北京　100101;2.中国科学院研究生院,北京　100039)摘要:在地球系统中,地表土壤水分是陆地和大气能量交换过程中的重要因子,并对陆地表面蒸散、水的运移、碳循环有很强的控制作用,大面积监测土壤水分在水文、气象和农业科学领域具有较大的应用潜力。

被动微波遥感是监测土壤含水量最有效的手段之一,相比红外与可见光,它具有波长长,穿透能力强的优势,相比主动微波雷达,被动微波辐射计具有监测面积大、周期短,受粗糙度影响小,对土壤水分更为敏感,算法更为成熟的优势。

然而微波辐射计观测到的亮温除了受土壤水分影响外,还要考虑如植被覆盖、土壤温度、雪覆盖以及地形、地表粗糙度、土壤纹理和大气效应以及地表的异质性等其它因子的影响。

目前,已研究出许多使用被动微波辐射计反演土壤水分的方法,这些方法大部分是围绕着土壤湿度与亮温温度之间的关系进行,同时也考虑其它各种不同因子对地表微波辐射的影响。

从介绍被动微波反演地表参数的原理入手,重点介绍被动遥感反演土壤水分当前的算法进展、研究趋势等。

关　键　词:土壤水分;被动微波遥感;亮温中图分类号:TP 722.11 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2005)01-0049-091　引　言水是地球科学领域中最重要的参数之一,它在地球系统内存在的形式和传输对全球的能量平衡起着至关重要的作用。

而区域尺度乃至全球尺度的土壤水分信息是陆面过程模式研究必不可少的一个参量,对改善区域及全球气候模式预报结果、进行农作物旱情监测及估产、自然和生态环境问题的研究起重要作用。

因而,研究大范围地表土壤水分分布以及估测土壤含水量有着特别重要的意义。

研究表明,传统的测量方法、光学遥感获取土壤水分都存在一定的限制,而微波遥感被认为是监测土壤含水量的最有效的手段之一〔1,2〕。

应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述

第 32 卷第 3 期2024 年 2 月Vol.32 No.3Feb. 2024光学精密工程Optics and Precision Engineering应用于运动平台光电跟瞄系统的惯性参考单元研究综述李醒飞1，2，何梦洁1，拓卫晓1，2*，王天宇1，韩佳欣1，王信用1（1.天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室，天津 300072；2.深海技术科学太湖实验室，江苏无锡 214000）摘要：目标的变化和任务的拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求，从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台是光电跟瞄系统的重要发展趋势。

基于惯性参考单元（Inertial Reference Unit，IRU）的视轴稳定方式是克服运动平台高频扰动，实现光电跟瞄系统微弧度甚至亚微弧度级跟瞄的主要技术手段。

针对运动平台光电跟瞄系统精确指向对载体基座扰动抑制的需求，分析和对比了IRU的各种技术方案，特别介绍了利用低噪声、宽频带惯性传感器敏感角扰动，并通过反馈控制实现视轴惯性稳定的系统方案。

从此类IRU系统的工作原理出发，阐述了系统的两种工作模式及功能特点，建立了系统数学模型。

然后，介绍了IRU的国内外研究进展及发展方向，指出惯性传感、支承结构和控制系统是决定IRU稳定能力的关键因素，梳理了三项关键技术的研究动态。

最后，总结了IRU的空间应用情况，并结合目前的应用需求对其未来应用领域进行了探讨。

关键词：惯性参考单元；运动平台；光电跟瞄系统；视轴稳定；扰动抑制中图分类号：V19 文献标识码：A doi：10.37188/OPE.20243203.0401Review on inertial reference unit applied to photoelectric tracking and pointing system of moving platform LI Xingfei1，2，HE Mengjie1，TUO Weixiao1，2*，WANG Tianyu1，HAN Jiaxin1，WANG Xinyong1（1.State Key Laboratory of Precision Measurement Technology and Instruments， Tianjin University，Tianjin 300072， China；2.Taihu Laboratory of Deepsea Technological Science， Wuxi 214000， China）* Corresponding author， E-mail： tuoweixiao@Abstract： The evolution of objectives and the broadening of tasks have heightened the need for swift ma⁃neuverability in the photoelectric tracking and pointing system. Shifting from ground⁃based to diverse mo⁃bile platforms such as vehicles, ships, aircraft, and spacecraft marks a significant trend in the development of photoelectric tracking and pointing systems. The stabilization of the line of sight using an inertial refer⁃ence unit (IRU) is essential to counteract the high⁃frequency disturbances encountered on these mobile plat⁃forms, enabling the system to achieve tracking accuracy at the micro⁃radian or even sub⁃micro⁃radian level. 文章编号1004-924X（2024）03-0401-21收稿日期：2023-06-30；修订日期：2020-08-10.基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.62203322）；中国博士后科学基金资助项目（No.2022M712372）；深海技术科学太湖实验室“揭榜挂帅”项目资助项目（No.2022JBGS03001）第 32 卷光学精密工程This paper delves into various IRU implementation strategies to mitigate disturbances from the carriers, ensuring precise aiming of the photoelectric tracking and pointing system on moving platforms. It highlights a system design that employs low noise and wideband inertial sensors for angle disturbance detection and achieves line of sight stabilization via feedback control. The document details the system's operational modes, functional features, constructs its mathematical model, and reviews both domestic and internation⁃al research advancements and future directions in IRU technology. It emphasizes that inertial sensing, sup⁃port structures, and control systems are critical to IRU's stabilization performance, and it organizes the lat⁃est research trends in these three vital areas. Conclusively, the paper outlines the spaceborne applications of IRU and explores potential future application domains, considering current demands.Key words： inertial reference unit；moving platform；photoelectric tracking and targeting system；line-of-sight stabilization； disturbance suppression1 引言在天文观测［1］、激光通信［2］和量子通信［3］等领域，目标的变化和任务拓展对光电跟瞄系统提出了快速机动的要求，从地基平台到车载、船载、机载、星载等运动平台拓展是光电跟瞄系统的重要发展趋势。

2012年卫星导航定位科学技术奖获奖项目名单

1.陈启亮2.黎军琛3.毕波4.夏飞艳5.张占宇6.张永学7.张耕8.田亚素9.高参10.肖杜11.吴宇航12.赵元闯13.梅其元
1.中国航天科技集团公司第九研究院第七七二研究所2.西安航天恒星空间技术应用有限公司
2012-02-01-04
三峡水平位移监测全网（基点检验网）观测工程
1.杨爱明2.裴灼炎3.马能武4.陈绪春5.郑敏6.李双平7.刘德军8.陈远瞩9.舒海翅10.张斌11.程渭炎12.吴瑕13.方涛14.张文胜
1.北京合众思壮科技股份有限公司
2.广西公安厅禁毒总队
3.南宁博雅软件技术有限公司
三等奖
2012-02-03-01
不同卫星导航系统频率共用分析软件
1.赵晓东2.赵文军3.刘志俭4.葛侠5.庄新彦6.蔡晓娜7.张春海
1.北京环球信息应用开发中心
2012-02-03-02
重庆市轨道交通中长期规划线路空间定位基准体系建设
1.哈尔滨市勘察测绘研究院
2012-01-03-15
卫星导航定位技术在测绘和地理信息表达中的应用
1.王让会2.张慧芝3.李锦4.季宇虹5.程曼6.张玥7.茹万凤
1.南京信息工程大学
2012-01-03-16
卫星导航系统信号收发备件测试与管理技术研究
1.杨华2.张婷3.李洪力4.李保东5.卢伟6.刘安斐7.朱大为
1.福州市勘测院
2012-01-03-11
北斗卫星导航试验系统信息处理分系统可靠性提升
1.王红霞2.郭思远3.林连庆4.魏钢5.薄明亮6.焦诚7.谢驰
1.北京环球信息应用开发中心
2012-01-03-12
国家标准《GNSS兼容接收机数据自主交换格式》研究与编制
1.李冬航2.刘学孔3.周辉4.陆静5.周倜6.董力伟7.姬晨

分析三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用

Technological Innovation6《华东科技》分析三维激光扫描技术在地质测绘和工程测量中的综合应用王小力（阜阳市测绘院有限责任公司，安徽阜阳 236000）摘要：在建设设计中包含地质测绘以及工程测量等内容，对于技术形式的使用，在运用过程中应全面了解技术的类型，结合其运用的具体要求来完成相关的测量作业。

在地质测绘以及工程测量中，三维激光扫描有着非常关键的作用，文章主要对这项技术进行了探讨，讨论其在工程测量中的综合运用，以期为有关人士提供参考。

关键词：地质测绘；三维激光；工程测量；扫描技术针对建筑工程的测绘工作而言，不管是地质测绘作业，还是工程测量作业，都有着较高的要求，结合运用形式的实际标准，能够看出在进行技术分析时，应该全面了解测绘的准确度，以便增强测绘质量。

但是由于多种因素的作用，在对进行地质测绘时，往往会出现测绘质量不能满足有关标准的问题，这在一定程度上提升了测绘难度。

在地质测绘以及工程测量作业中，三维激光技术有着关键性作用，结合现在实行的测绘方案，能够看出只有做好基础工作，才可以确保测绘技术的科学性。

1 三维激光扫描技术介绍 1.1 概念该技术是新型技术，近几年被广泛运用在地质勘察中，而且还获得了显著的成效，利用三维激光扫描进行测量作业，可以有效保证测量的精准度，运用该技术开展测量作业，能够全面降低测量作业时间，这就要求有关的技术工作者应对其加强重视，在具体进行测量时，应结合实际情况加以运用。

1.2 特点结合该技术形式的有关要求，能够看出在具体运用该技术时，应对其性能进行分析，结合物体勘察的流程将其落实到测量作业中。

根据现在实行的测量标准，应事先勘察将要测量的四周环境，以便三维激光技术能较好地发挥其作用。

因为该技术的扫描工作是非常快速的，几乎是在一秒时间内结束的，所以其扫描时间非常快。

在进行测量时，该技术还对准确度有较高的要求，因此应全面做好扫描工作，以便科学评估物体。

中国计量大学本硕创新计划项目汇总表

50
23
孙卫红
廖艺真
电气工程及其自动化
区域网络化制造工序级协同管理系统开发、智能生丝纤度动态测试仪的研制
企业项目
20
24
林琳
电气工程及其自动化
区域网络化制造工序级协同管理系统开发、智能生丝纤度动态测试仪的研制
企业项目
20
25
蔡慧
陈洪涛
电气工程及其自动化
食品管理仪的设计与制作
纵向和自筹
1
26
陈俐宏
电气工程及其自动化
横向
20
3
梁培
陈超
光电信息科学与工程
基于多芯片的大功率高光效、高显指COB封装仿真研究
横向
20
4
余静
光电信息科学与工程
单层硫化物霍尔效应的第一性原理研究
横向
20
5
李旸晖
芮丛珊
光学工程
光子纳米喷射在非导电微粒中的研究
国基金
26
6
井绪峰
张一丹
光电信息科学与工程
双面柔性超材料在宽带太赫兹波自由空间隐身器件中的应用研究
基于光纤的磁场传感器的设计
横向
3
29
舒海波
刘鑫桐
电子科学与技术
基于可见光吸收的石墨烯/氧化亚铜光催化剂的设计与制备
国基金
28
30
倪凯
陈姿姿
光电
基于飞秒激光微加工的光纤传感器的研究
省基金
8
31
黄昌清
孙莉
光电信息科学与工程
随机光纤激光器的输出特性研究
国基金
30
32
唐莹
颜伟军
微电子科学与工程
绿光敏感的有机光敏场效应管设计

2012年北航17系研究生导师招生信息

82317325
2012年‘惯性技术与导航仪器系’硕士导师招生目录 ‘惯性技术与导航仪器系’
序号 1 姓名冯培德性别男职称院士是/否博导是专业研究方向联系电话 82339271 3 E-MAIL pdfeng@126.co
仪器科学与技术（精密仪器及机械方 1、机载惯性导航系统
4
赵剡
男
教授
是
摄影测量与遥感
5
吴忠
男
教授
是
仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术（精密仪器及机械方向）仪器科学与技术
1.5811E+10
heyuzhuhe@yaho jiangjie@buaa. qianzheng@buaa zhenzhongwei@b
9
江洁
女
教授
是
82338497
10
钱政
男
教授
是
82339267
11 12 13
魏振忠
男
教授
是
82316625
82338221 82338497
82338089
yfwu@. cn nyu@.c n xiaoluli@buaa. zh_cao@buaa.ed
25
于宁
男
讲师
否
82338089
26
李小路
女
讲师
否
82317329
27
曹章

2019年度广西科学技术奖获奖项目目录

2019年度广西科学技术奖获奖项目目录序号奖级证书号项目名称主要完成人主要完成单位提名单位/提名人科学技术特别贡献类1 特等奖2019-T-0-001广适性超级稻材料创制及新品种选育邓国富、戴高兴、梁世荣、周维永、周萌、陈仁天、高利军、黄乃崇、梁海福、陈韦韦、梁天锋、陈荣林广西壮族自治区农业科学院水稻研究所广西壮族自治区农业科学院自然科学类2 一等奖2019-Z-1-001石墨烯基电化学纳米能源材料及沈培康、尹诗斌、朱金良、田植群广西大学、中山大学广西壮族自治区教育厅1功能调控机制3 一等奖2019-Z-1-002AKR1B10-S1P信号及相关通路在细胞增殖、死亡中的作用及临床意义金俊飞、祝群、姚文敏、朱容平、蒋心、李婉莲桂林医学院、南京医科大学广西壮族自治区教育厅4 二等奖2019-Z-2-001微波频段超表面对电磁波的调控机理及功能器件高喜、史金辉、彭麟、李海鸥桂林电子科技大学、哈尔滨工程大学广西壮族自治区教育厅5 二等奖2019-Z-2-002约束矩阵方程及最小二乘问题的求解理论与算法段雪峰、王卿文、彭振赟、李姣芬、何卓衡、李春梅桂林电子科技大学、上海大学广西壮族自治区教育厅6 二等奖2019-Z-2-003纳米材料增效的生化分析新方法研究张亮亮、赵书林、史兵方、赵晶瑾、苏裕彬、覃英凤广西师范大学广西壮族自治区教育厅7 二等奖2019-Z-2-004光磁功能纳米复周立、张发爱、程桂林理工大学广西壮族自2合材料的设计合成与性能调控泽鸿、黄孝华、龚桂胜治区教育厅8 二等奖2019-Z-2-005土壤重金属污染的生态效应及植物修复刘杰、张杏锋、宋波、蒋金平、朱义年、高波桂林理工大学广西壮族自治区教育厅9 二等奖2019-Z-2-006纳米生物材料表界面设计及功能构筑机制沈星灿、蒋邦平、梁宏、胡兰芳、周波、张丽、张来军、郭晓路广西师范大学广西壮族自治区教育厅10 二等奖2019-Z-2-007中国西南岩溶环境有机污染研究王英辉、祁士华、胡英、薛瑞、邢新丽、薛保铭、王少鹏、韦朝帅广西大学、中国地质大学（武汉）袁道先11 二等奖2019-Z-2-008抗肝纤维化广西民族药活性成分的药效及其作用林兴、黄权芳、韦锦斌、黄仁彬、林军、何敏、黄建春、广西医科大学、广西中医药大学第一附属医院广西壮族自治区教育厅3机制研究陈兆霓12 二等奖2019-Z-2-009肝癌复发转移抑制及分子机制研究唐博、何松青、齐广莹、王振冉、李扬、余水平广西医科大学、桂林医学院广西壮族自治区教育厅13 三等奖2019-Z-3-001Hadamard流形上变分不等式的理论与有效算法唐国吉、黄南京、周犁文广西民族大学、四川大学、西南石油大学广西壮族自治区教育厅14 三等奖2019-Z-3-002直觉模糊非合作博弈理论与方法研究南江霞、李登峰、张茂军、杨洁、费巍桂林电子科技大学、福州大学广西壮族自治区教育厅15 三等奖2019-Z-3-003基于纳米及分子印迹材料的化学生物传感和分离分析新方法研究谭学才、韩鹤友、刘敏、余会成、邹晨晨、李小燕、吴佳雯广西民族大学、华中农业大学广西壮族自治区教育厅16 三等奖2019-Z-3-004基于新型功能材料的高效样品前杜甫佑、阮贵华、刘虎威、郑弦、秦桂林理工大学、北京大学广西壮族自治区教育厅4处理新方法研究群、苏日辉17 三等奖2019-Z-3-005珍稀濒危植物金花茶保育生物学研究韦霄、柴胜丰、陈宗游、史艳财、唐健民、邹蓉、王满莲广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所广西科学院18 三等奖2019-Z-3-006几种药用植物多糖免疫调节的分子机制及应用基础胡庭俊、韦英益、张玲、帅学宏、施君、韦晓洁、苏子杰广西大学广西壮族自治区教育厅19 三等奖2019-Z-3-007模拟天然硒酶动态协同催化行为的仿生抗氧化材料制备及构效关系尹艳镇、刘俊秋、焦淑菲、黄鑫、王亮、黄祖强、胡晓熙北部湾大学、吉林大学、广西大学钦州市科学技术局20 三等奖2019-Z-3-008高强度耐热铝基轻质合金的相关湛永钟、杨文超、庞明君、王海舟广西大学广西壮族自治区教育厅5基础科学问题21 三等奖2019-Z-3-009不同修饰的氧化铁纳米粒子在生物医学领域的应用开发张宝林、谭洁、杨伯宁、黄银平、赵方圆、王军、谢松伯桂林理工大学、桂林医学院、广西医科大学广西壮族自治区教育厅22 三等奖2019-Z-3-010自然智能启发式优化理论与方法周永权、罗淇方、周果、陈欢、王睿广西民族大学、中国科学院计算技术研究所广西壮族自治区教育厅23 三等奖2019-Z-3-011复杂数据环境下高效相容粒计算与优化方法的设计与理论蒙祖强、喻昕、崔耀东、崔轶平广西大学广西壮族自治区教育厅24 三等奖2019-Z-3-012非小细胞肺癌进展和预后相关的非编码RNA临床与基础研究陈罡、杨丽桦、何融泉、党裔武、曾江辉、甘廷庆、应燕萍广西医科大学广西壮族自治区教育厅625 三等奖2019-Z-3-013高血压相关性内皮型miRNAs的鉴定与功能分析及其对高血压的治疗价值研究欧和生、康敏、张文宇、李玉媚、罗雪兰、陈伟、莫国君广西医科大学广西壮族自治区教育厅技术发明类26 一等奖2019-F-1-001低成本安全锰系锂离子电池和电极材料的关键技术与应用李庆余、王红强、黄有国、刘国壮、黄延新、黄国文、张晓辉、赖飞燕、杨观华、潘齐常广西师范大学、广西卓能新能源科技有限公司、贺州学院、广西科技大学、安徽益佳通电池有限公司广西壮族自治区教育厅27 一等奖2019-F-1-002可配置自适应N×M阵列三维激光雷达(LiDAR)周国清、赵毅强、孙晖、秘国江、岳涛、周祥、毛庆洲、桂林理工大学、天津大学、中国电子科技集团公广西壮族自治区教育厅7关键技术及装备王晋年、叶茂、彭劲松司第三十四研究所、中国电子科技集团公司第十一研究所、武汉海达数云技术有限公司、中科遥感科技集团有限公司28 二等奖2019-F-2-001深埋地下工程岩爆灾害试验装备与动态调控关键技术苏国韶、江权、蒋剑青、燕柳斌、程纲为、郝庆泽、乔志斌、寇永渊广西大学、中国科学院武汉岩土力学研究所、广西水利电业集团新疆克州水利发电有限公司、龙滩水电开发有限公司龙滩水力发广西壮族自治区教育厅8电厂、中铁十二局集团有限公司29 二等奖2019-F-2-002多来源复杂油品喷射逆流螺旋调合综合利用关键技术创新梁金禄、石海信、樊栓狮、方丽萍、黄小玉、李玉星、谢廷远、高丽红北部湾大学、中国石油大学（华东）、钦州中燃城市燃气发展有限公司、广西防城港市明良长富石化科技有限公司钦州市科学技术局30 二等奖2019-F-2-003液压挖掘机厘米级操控及微冲击关键技术与应用刘剑、李文新、王茄任、俞松松、刘建、李欲江、韦俊茂、董必成广西柳工机械股份有限公司、柳州柳工挖掘机有限公司柳州市科学技术局31 二等奖2019-F-2-004城市轨道交通列车节能优化控制与多车协同调度贺德强、单晟、刘旗扬、谭文举、喻柳、刘建仁、张振广西大学、株洲中车时代电气股份有限公司、南广西壮族自治区教育厅9技术及应用荣、周继续宁轨道交通集团有限责任公司、南宁中车轨道交通装备有限公司32 二等奖2019-F-2-005车身焊点检测关键技术及成套装备开发与应用周江奇、何智成、郑宏良、尧永春、成艾国、何道聪、练朝春、沈云啸上汽通用五菱汽车股份有限公司、湖南大学、湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司柳州市科学技术局33 二等奖2019-F-2-006面向智慧城市的视频监控多维信息获取与传输系统肖海林、欧阳缮、周迪、张鹏国、谢跃雷、王玉波桂林电子科技大学、浙江宇视科技有限公司广西壮族自治区教育厅34 二等奖2019-F-2-007自然场景图像处理关键技术研究黄德双、元昌安、赵阳、覃晓、林拥南宁师范大学、同济大学、北京广西壮族自治区教育厅10及应用军、许贵林、邓素平、陆建波易华录信息技术股份有限公司35 二等奖2019-F-2-008大型混凝土构件拼装连接系统的关键技术谢正元、朱万旭、龙跃、苏强、付委、陈学军、吴东明、曾杰桂林理工大学、柳州欧维姆机械股份有限公司广西壮族自治区教育厅36 二等奖2019-F-2-009土壤重金属污染修复及其安全风险防控技术开发与应用朱宗强、莫凌云、冯国杰、李淑彩、覃礼堂、张立浩、朱义年、吕正勇桂林理工大学、北京高能时代环境技术股份有限公司广西壮族自治区教育厅37 二等奖2019-F-2-010中医药治疗广西重大疾病创新技术建立及产品研发邓鑫、梁健、（空缺）、文彬、赵晓芳、林江、黄龙坚、黄建民广西中医药大学广西壮族自治区教育厅38 三等奖2019-F-3-001广西大叶地方茶树品种不同的茶黄秀兰、黄大雄、罗国包、覃丽青、广西职业技术学院、广西浪伏茶广西壮族自治区农垦局11类研制与产品开发廖旭辉、梁裕、黄妙姑业股份有限公司39 三等奖2019-F-3-002富含高氮和中微量元素缓释水溶肥生产技术研究与推广应用陈成、罗培繁、吴宁、余义发、潘巨武、林杰、吴志雄南宁汉和生物科技股份有限公司南宁市科学技术局40 三等奖2019-F-3-003水性涂料用超微细磷硅酸铝钙的研制与应用开发廖欢、王富丽、王俊虹、胡容平、吴良、李开成、梁渝柠广西新晶科技有限公司、广西化工研究院有限公司、广西三晶化工科技有限公司广西化学化工学会41 三等奖2019-F-3-004塑料机械专用链铗关键技术开发及应用冯勇刚、赖福刚、李雪明、朱凌云、焦文辉、谭海疆、廖文靖桂林电器科学研究院有限公司桂林市科学技术局42 三等奖2019-F-3-005车身高质量自动潘海涛、尧永春、上汽通用五菱汽柳州市科学12焊技术开发与应用余志坤、周江奇、孟大庆、蒙文范、杨旭磊车股份有限公司技术局43 三等奖2019-F-3-006高铁泥化氧化锌矿浮选溶液化学调控关键技术开发与应用魏宗武、余慧群、黄科林、李适应、穆枭、张雪旺、何春林广西大学、广西北山矿业发展有限责任公司、广西化工研究院有限公司、中国科技开发院广西分院广西壮族自治区教育厅44 三等奖2019-F-3-007X波段新型磁性吸波材料的制备及应用潘顺康、成丽春、黄伟超、周怀营、李容军、汤盛龙、李兵桂林电子科技大学、中铝广西有色金源稀土有限公司广西壮族自治区教育厅45 三等奖2019-F-3-008变频器用超高压电极箔制备技术杨小飞、蔡小宇、熊传勇、陆宝琳、广西贺州市桂东电子科技有限责贺州市科学技术局13开发及应用刘继林、钟春洪、李耀伟任公司46 三等奖2019-F-3-009结构微应变高精度测试技术与设备郝天之、王龙林、刘世建、黎力韬、关敬文、周晓蓉、杨涛广西交通科学研究院有限公司、广西大学、广西路桥工程集团有限公司、广西瑞宇建筑科技有限公司广西壮族自治区交通运输厅47 三等奖2019-F-3-010公路小桥涵水毁防治新技术研发及工程应用周晓蓉、张云、田华、罗光、王龙林、陈齐风、黄佳栋广西大学、广西翔路建设有限责任公司、广西交通科学研究院有限公司广西壮族自治区教育厅48 三等奖2019-F-3-011河口海湾生态环境容量估算及突张广平、张晨晓、邓绍云、卢士强、北部湾大学、上海市环境科学研钦州市科学技术局14发事故影响预测预警关键技术王彪、鲁栋梁、田五六究院49 三等奖2019-F-3-012新资源食品L-阿拉伯糖的应用李典鹏、杨子明、眭维国、秦桂云、蒋海英、邹贵勉、张厚瑞广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所、中国人民解放军联勤保障部队第九二四医院、广西壮族自治区南溪山医院广西科学院科学技术进步类50 一等奖2019-J-1-001冬瓜优异种质创新、多样化品种选育及提质增效技术研究与应用吴永官、黎炎、谢大森、李文嘉、刘文睿、王益奎、康德贤、蒋雅琴、张白鸽、甘桂云、车广西壮族自治区农业科学院蔬菜研究所、广东省农业科学院蔬菜研究所广西壮族自治区农业科学院15江旅、江彪、赵坤、梁益珍、张朝明51 一等奖2019-J-1-002面向物料多样化的铲装机械作业装置高效节能关键技术及应用徐武彬、陈羽、金隼、李冰、李贝、孙有平、罗维、杨小龙、向上升、冯豪、谌炎辉、蔡登胜、何锐波、梁蔓安、梁春芝广西科技大学、广西柳工机械股份有限公司、上海交通大学、广西腾智投资有限公司、广西中源机械有限公司广西壮族自治区教育厅52 一等奖2019-J-1-003超低排放柴油机气道及模具关键技术开发与产业化陈金元、周梁坚、吕登红、向本杰、许振冲、谢正良、谢永泽、覃道业、覃懋华、池昭就、卢祥林、何化、王浩、覃文、宁科明广西玉柴机器股份有限公司玉林市科学技术局1653 一等奖2019-J-1-004高精度北斗时空服务网络关键技术及应用孙希延、王守华、杜保强、纪元法、边涛、王晓琳、姜军毅、黄海遵、刘朴、付文涛、李立、黄志强、严素清、符强、吴孙勇桂林电子科技大学、北方激光研究院有限公司、柳州欧维姆结构检测技术有限公司、深圳思凯微电子有限公司、郑州轻工业学院、广西壮族自治区遥感中心、广西西江开发投资集团有限公司、中电科东盟卫星导航运营服务有限公司、广州中海达卫星导广西壮族自治区教育厅17航技术股份有限公司54 一等奖2019-J-1-005南宁强透水复杂地层地铁深大基坑设计施工关键技术创新与应用黄钟晖、谢雄耀、张世荣、张双铃、杨磊、任国宏、黄云飞、周洋、高涛、罗文静、唐景儒、张子新、吴健、邬疆、杨礼明南宁轨道交通集团有限责任公司、同济大学、广东省基础工程集团有限公司、中铁隧道局集团有限公司、北京城建勘测设计研究院有限责任公司、广州地铁设计研究院股份有限公司、广西交通设计集团有限公司、广西大学、南宁市科学技术局18中建广西投资发展有限公司55 一等奖2019-J-1-006原发性肝癌手术适应证的拓展与临床应用黎乐群、钟鉴宏、吴飞翔、向邦德、马良、袁卫平、赵荫农、张志明、邬国斌、龚文锋、彭宁福、陈洁、朱少亮、陈祖舜、白涛广西壮族自治区肿瘤防治研究所广西壮族自治区卫生健康委员会56 二等奖2019-J-2-001配电网状态感知、故障自愈及清洁能源接入控制关键技术与应用高立克、俞小勇、珺梁朔、周杨、宋旭东、吴争荣、张镱议、李珊、侯剑、陈绍南广西电网有限责任公司电力科学研究院、广西电网有限责任公司南宁供电局、广西大学、南方电网科学研究院有广西电网有限责任公司19限责任公司、广东电网有限责任公司电力科学研究院、广州思泰信息技术有限公司、广东电网有限责任公司中山供电局57 二等奖2019-J-2-002电网运营数据驱动提升供电可靠性和客户满意度关键技术及应用尹立群、郭丽娟、胡军、张炜、张玉波、吴宛潞、颜海俊、吴丽芳、韦国惠、陶松梅广西电网有限责任公司电力科学研究院、清华大学、广西电网有限责任公司、深圳市康拓普信息技术有限公司、宁波理工环境能广西电网有限责任公司20源科技股份有限公司58 二等奖2019-J-2-003铁矿评价及优化配矿模型研发与应用阮志勇、王子宏、龙红明、唐天明、春铁军、甘牧原、刘华、莫龙桂、谢运强、唐志宏广西柳州钢铁集团有限公司、安徽工业大学柳州市科学技术局59 二等奖2019-J-2-004大型机场航站楼建造关键技术及应用唐际宇、戈祥林、王维、薛建阳、安晓文、陈宗平、李书文、莫凡、唐阁威、张皆科中国建筑第八工程局有限公司广西分公司、广西建工集团第五建筑工程有限责任公司、广西大学、云南省地震工程研究院、西安建筑科技大学南宁市科学技术局2160 二等奖2019-J-2-005海洋承灾体监测预警关键技术与大规模应用许贵林、陈波、邬满、刘金、元昌安、李焰、莫志明、胡宝清、严小敏、文莉莉南宁师范大学、国家海洋信息中心、北京大学、广西壮族自治区海洋研究院、桂林电子科技大学、广东科迪隆科技有限公司广西壮族自治区教育厅61 二等奖2019-J-2-006注射用青蒿琥酯的产业化刘玮、潘梅、郑清四、钟喻海、黄勤、杜惠娟、陈青华、罗丹凤、廖文斌、李遇基桂林南药股份有限公司广西壮族自治区工业和信息化厅62 二等奖2019-J-2-007免人工授粉火龙果新品种选育及优质高效栽培技陈东奎、梁桂东、黄凤珠、黄黎芳、任惠、邓海燕、宁广西壮族自治区农业科学院园艺研究所、南宁振广西壮族自治区农业科学院22术研究与应用丰南、王小媚、陆贵锋、胡子有企农业科技有限公司、博白县东平镇新业火龙果种植专业合作社、广西南宁市黄龙果业科技有限责任公司、广西农业职业技术学院63 二等奖2019-J-2-008“四季蜜芒”的选育及其反季节栽培技术的创制与应用推广方中斌、黄台明、沈方科、韦爱琳、徐炯志、宋淑芳、罗聪、陈迪山、黄荣春、黄慧俐广西大学、广西百色市现代农业技术研究推广中心、广西壮乡河谷农业科技有限公司、南宁华侨投资区农业科学广西壮族自治区教育厅23研究所64 二等奖2019-J-2-009华南地区油茶种质资源收集评价与挖掘利用叶航、杨世雄、马锦林、韦晓娟、韦维、陈国臣、杨漓、曾雯珺、刘凯、王东雪广西壮族自治区林业科学研究院、中国科学院昆明植物研究所、岑溪市软枝油茶种子园、百色市林业科学研究所、广西益元油茶产业发展有限公司广西壮族自治区林业局65 二等奖2019-J-2-010糖能兼用甘蔗关键技术研究与应用李杨瑞、吴建明、邓智年、王伦旺、雷敬超、宋修鹏、杨柳、邢永秀、刘昔辉、张保青广西壮族自治区农业科学院、广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所、广西大学、广西壮族自治区农业科学院24中国农业科学院甘蔗研究中心66 二等奖2019-J-2-011广西红壤肥力与生态功能协同演变机制与调控赵其国、谭宏伟、（空缺）、黄国勤、李伏生、何园球、潘贤章、刘永贤、罗兴录、周柳强中国科学院南京土壤研究所、江西农业大学、广西壮族自治区农业科学院、广西大学广西壮族自治区农业科学院67 二等奖2019-J-2-012猪重要疫病快速检测方法研究及净化技术集成创新与应用吴健敏、覃绍敏、刘金凤、林晓、曹玉美、马玲、陈凤莲、杨厚德、林俊、秦树英广西壮族自治区兽医研究所、南宁市牧泰智能科技开发有限公司、广西农垦永新畜牧集团有限公司良圻原种猪场、广西一遍天广西壮族自治区农业农村厅25原种猪有限责任公司、广西农垦永新畜牧集团西江有限公司、广西农垦永新畜牧集团金光有限公司、广西里建桂宁种猪有限公司68 二等奖2019-J-2-013广西跨境重要动物疫病综合防控技术创新与应用谢芝勋、谢志勤、谢丽基、刘加波、张民秀、罗思思、王盛、李孟、范晴、熊文婕广西壮族自治区兽医研究所广西壮族自治区农业农村厅69 二等奖2019-J-2-014基于广西地方猪种的优质肉猪配套选育及生产关谢炳坤、唐中林、刘明君、张冰、覃兆鲜、陈宝剑、吴广西壮族自治区畜牧研究所、中国农业科学院北广西壮族自治区农业农村厅26键技术创新与推广应用永绍、潘天彪、熊正贤、王崇洲京畜牧兽医研究所、广西神龙王农牧食品集团有限公司、广西红谷农业投资集团有限公司、广西晨康力食品股份有限公司70 二等奖2019-J-2-015香蕉成熟调控与深加工关键技术创新与应用何全光、张雅媛、韦绍龙、洪雁、李明娟、黄梅华、卫萍、淡明、周葵、梁晓君广西壮族自治区农业科学院农产品加工研究所、江南大学、广西壮族自治区农业科学院生物技术研究所、广西铂洋果业科技有限广西壮族自治区农业科学院27公司71 二等奖2019-J-2-016多元化原料共线高效制备燃料乙醇关键技术与产业化佟毅、罗虎、孙振江、黄加军、黄刚、李凡、王小艳、冯家勋、李永恒、许旺发广西中粮生物质能源有限公司、中粮营养健康研究院有限公司、广西大学北海市科学技术局72 二等奖2019-J-2-017工程机械性能数字样机关键技术研究与应用赵云峰、冯豪、向上升、陈羽、李贝、杨胜清、林博、肖青松、吕兴业、王素燕广西柳工机械股份有限公司柳州市科学技术局73 二等奖2019-J-2-018氧硫混合型铅锌矿尾矿资源化和减量化高效利用技术开发与应用许毓海、李玉琼、董宪久、刘益龙、苏振华、罗佳、唐运坚、赵翠华、宋恒、易建湘广西中金岭南矿业有限责任公司、广西大学、长沙矿山研究院有限责任公司来宾市科学技术局2874 二等奖2019-J-2-019高品质乘用车传动轴-后桥系统关键技术研究与大规模应用徐劲力、姚佐平、黄丰云、赵亮、卢杰、秦启斌、潘昊、韦勇、张晓帆、麦承贤上汽通用五菱汽车股份有限公司、武汉理工大学、广西汽车集团有限公司柳州市科学技术局75 二等奖2019-J-2-020跨级别跨车型的共平台乘用车设计技术及创新应用许冰、赵亮、韦宝侣、姚博炜、危学兵、吕俊成、李淑英、董新文、许文光、崔硕上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州市科学技术局76 二等奖2019-J-2-021罐车用大规格铝合金板材短流程制备技术集成开发与应用许磊、刘栩、邵健、戴青松、邓运来、陈卫嘉、王乃贤、黄前斌、张伟、赵明伟广西柳州银海铝业股份有限公司、中南大学、北京科技大学柳州市科学技术局77 二等奖2019-J-2-022重型绕桩式风电陈懿、玉誉斌、邹中船华南船舶机梧州市科学29安装起重机关键技术研究及应用韬、李新献、杜春江、王江、梁兆环、李文、焦鹤、郭安罗械有限公司技术局78 二等奖2019-J-2-023基于态势感知的网络安全智能防御系统的研制与工程应用谢铭、吴克河、陈祖斌、翁小云、袁勇、蒙亮、黎新、韦思思、覃智君、胡继军广西电网有限责任公司电力科学研究院、华北电力大学、广西电网有限责任公司南宁供电局、中电运行（北京）信息技术有限公司、广西大学、广西电网有限责任公司桂林供电局、北京奇安信广西电网有限责任公司30科技有限公司79 二等奖2019-J-2-024转炉一次烟气干法除尘技术研究与应用洪忠强、张仕保、陆坚、甘贵平、阎骏、张艾红、陆忠庆、张志伟、龚毅、韦军尤广西柳州钢铁集团有限公司、西安西矿环保科技有限公司柳州市科学技术局80 二等奖2019-J-2-025军地兼用光传送抗毁组网与智能运维技术体系化研究及应用鞠涛、秦志斌、姚飞、朱磊、俞璐、杨健、童玮、肖丹谊、郑翔、邹仕祥中国电子科技集团公司第三十四研究所、中国人民解放军陆军工程大学、桂林聚联科技有限公司桂林市科学技术局81 二等奖2019-J-2-026沿海湿热地区耐久性沥青路面提升技术及工程应用沙爱民、陈华梁、蒋玮、黄新颜、胡力群、刘佳、王振军、朱志勤、王亚广西交通投资集团有限公司、长安大学广西壮族自治区交通运输厅31。

背包式SLAM三维激光扫描系统在房地一体测量中的应用

2023/ 10 37背包式SLAM三维激光扫描系统在房地一体测量中的应用作者简介：欧阳乐（1989-），男，汉族，本科，工程师，注册测绘师，主要从事工程测量、测绘地理信息工作。

E-mail：****************欧阳乐（广东省地质局第七地质大队，广东惠州 516000）摘　要：针对传统房地一体测量方法存在劳动强度大、外业效率低、房屋密集处GPS 信号差、容易造成数据遗漏等不足，将背包式 S LAM 三维激光扫描系统应用于房地一体测量中。

研究结果表明：背包式SLAM 三维激光扫描系统具有环境适应强、数据采集全面等优势，有效解决了房地一体测量中隐蔽点难以采集的难题，精度完全满足相关规范的要求，为房地一体测量工作提供了一套高效的数据获取方案。

关键词：SLAM；背包式三维激光扫描系统；房地一体；点云1 引言房地一体测量是不动产登记的基础工作。

房地一体，即同步开展农村地籍测量和房产测量，从而形成统一的农村土地和房屋空间信息数据，在此基础上进行统一确权登记，为广大农民合法拥有的不动产颁发房地一体不动产权证书。

传统的房地一体测量方法存在劳动强度大、外业效率低、房屋密集处GPS 信号差、容易造成数据遗漏等不足[1]；航空摄影测量技术虽然得到了广泛应用，但受制于农村房屋普遍存在房檐，且房屋间相互遮挡严重，当遇到狭窄巷道时，航空摄影测量技术也难以获取全方位的房屋数据。

当前，三维激光扫描技术因具有高精度、非接触、能获取物体三维坐标信息等优势而被广泛关注[2]。

在不同搭载平台下，架站式激光扫描仪因需要架设多个测站，效率不高，且点云拼接工作量较大；车载式激光扫描仪受路况限制导致点云不够全面，整体工作效率相较于传统作业方式也不显著。

背包式SLAM 三维激光扫描系统弥补了以上两种激光扫描仪的不足，不仅可以深入房屋密集区域采集数据，还可以同时采集室内三维点云数据，将点云数据进行解算和处理后导入成图软件即可绘制不动产图件，有效解决了不动产调查中数据采集不全、调查效率缓慢等问题。

热情创新合作——科研三要素

56 科学中国人 2014年11月·综合【创新之路】Way of Innovation做任何事似乎都离不开热情。

正如泰戈尔所说：热情，是鼓满船帆的风，风有时会把船帆吹断；但没有风，帆船就不能航行。

创新和合作则应是掌舵人的必备条件。

三者皆备，则扬帆远航，缺一不可。

而这三要素始终贯穿于钟若飞的学术研究中。

所以，当我们满怀热情和敬意走进钟若飞的科研世界，会发现其在移动测绘行业中的成就是偶然也是必然的。

偶然性：学生到老师的一个专业转变钟若飞本科、硕士、博士先后毕业于在测绘与遥感领域享有较好声誉的武汉测绘科技大学、武汉大学与中国科学院遥感应用研究所，一直从事遥感与G I S的应用研究。

于2005年博士毕业后加入首都师范大学任教。

然而其任教过程并未十分理想。

首先，他并未延续在博士期间从事的定量遥感相关领域研究，而是根据热情创新合作——科研三要素——记首都师范大学资源环境与旅游学院钟若飞教授本刊记者徐芳芳实际情况在所在的三维信息获取与应用教育部重点实验室的安排下从事车载激光移动道路测量系统的研究。

因不曾深入研究，所以面对车载项目的钟若飞必须让自己具备更加深厚的移动测量相关的专业知识。

然而，各个学科本是相通的，所以对于干劲十足的钟若飞不是大问题。

其次，他在科研的同时还担任着教学工作，而教学工作本身对于一个刚开始进入教学环境的新老师是极其有挑战性的。

在这种双重压力下，正是对科研的探索精神，对工作生活的热情让钟若飞更加积极，迎难而上。

这种工作上的偶然性让钟若飞开始了一个国内新兴领域的研究，也改变了自己的人生轨迹。

必然性：热情充沛，思维创新，团队合作对科研充满热情，保持精力充沛，是钟若飞一直持有的。

当然，光有一腔热情不够，还得同时拥有以下两点：想法和团队。

一个好的想法要有创新性，同时，不善合作的人难有大成就，齐心协力则共享成功，拥有一个完美的科研团队更是必不可少。

钟若飞说，热情、创新、合作是他们这个团队所追求的，而幸好这些他和他的团队都具备了。

基于三维激光、可见光的无人机自动驾驶智能电力巡检技术

基于三维激光、可见光的无人机自动驾驶智能电力巡检技术发布时间：2022-12-13T00:43:00.654Z 来源：《中国电业与能源》2022年第14期作者：李欣江黄双得邝思聪[导读] 本文从我国电力系统中的无人机巡检的情况出发，针对当前的问题，介绍了一种采用三维激光扫描仪进行输电线路巡视的新技术。

李欣江黄双得邝思聪云南电网有限责任公司昆明供电局云南昆明650000摘要：本文从我国电力系统中的无人机巡检的情况出发，针对当前的问题，介绍了一种采用三维激光扫描仪进行输电线路巡视的新技术。

利用激光系统、GPS、空中测量平台、IMU/INS和数字摄像机等技术，实现了对塔架的全方位三维扫描，并在地面系统的准确指导下，实现了高效、快捷的巡视。

这种新的检测技术在线路故障监测中得到了广泛的运用，解决了人工巡检查找故障的难题，保证了电力系统的正常工作。

关键词：三维激光；无人机自动驾驶；电力巡检；技术；分析；探讨引言输电线路是电力系统的重要组成部分，我国的电力传输线工程年均复合增长速度将会超过6%，超过世界平均水平的3%。

在这样的施工速率和方式下，电网稳定性、供电设备可靠性、线路巡视困难等一大批问题已经引起了人们的广泛重视。

在手工巡视的情况下，1个检查者1天可以进行10个塔的巡视，而在云南边远地区，1个小时最多可以巡视2个杆子，不仅工作量大，而且检查的速度也慢，不符合当下电力传输系统的快速建设的需求。

而使用无人驾驶车辆进行巡检，1小时内即可进行1天的人工巡视，其工作速度快、费用低廉，可以有效地防止人员伤亡。

随着无人机在电力系统中的广泛使用，具有多种性能的无人机也随之出现。

为了更好地利用无人机进行巡检，必须对其进行改进。

1、无人机巡检方法及存在的问题多旋翼无人机搭载双光镜头（红外热成像、可见光）对杆塔进行定点巡视，多数采用的手动飞行的模式对杆塔进行监测，对线路金具、绝缘子、绝缘子串、附属设施、杆塔本体等，多旋翼式无人机因其对操作者的技术水平的高而难以保障。

三维激光扫描与多传感器集成移动测绘技术与应用 钟若飞