没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
基于matlab的太阳影子定位方案设计以及结果分析.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 106 浏览量
2024-05-02
18:08:23
上传
评论
收藏 320KB DOCX 举报
温馨提示
![preview](https://dl-preview.csdnimg.cn/89254177/0001-fb5d73583adb6004eb3d4d79c78c0666_thumbnail-wide.jpeg)
![preview-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/scale.ab9e0183.png)
试读
48页
本文档是课题研究的研究报告内含调研以及源码设计以及结果分析
资源推荐
资源详情
资源评论
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![docx](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083331.png)
![zip](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083736.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![doc](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083327.png)
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89254177/bg1.jpg)
1
太阳影子定位
摘要
本文首先根据几何关系给出了直杆的太阳影子长度变化模型, 进而通过“反
问题”思维, 借助直杆太阳影子变化建立数学优化模型推算出直杆的位置、日期
等信息。最后,利用视频截屏技术和优化模型确定了视频的拍摄地点和拍摄日期。
问题 1,首先找到可以衡量影子长度变化的几个参数然后从三方面分析了太
阳影子关于各参数长度变化的规律。我们发现影长不仅会随着太阳高度角增加而
减小,而且还会受季节的影响。 而后用 MATLAB 软件画出了附件 1
中直杆影长
变化的曲线图。
问题 2,使用最小二乘近似法以及遗传算法建立了一个完整的优化模型,将
杆长与直杆地理纬度作为变量参数,进行 100 次迭代,得出 20 组可能的解, 通
过合理性比较得出最可能地点在海南岛东部。
问题 3,在问题 2 优化模型的基础上, 增加日期一个变量,利用与问题 2 相
似的解法求得附件 2 可能的地点与日期为印度南部、 2-3
月份,附件 3 可能的地
点与日期为越南东南部、8-9 月份。
问题 4,利用截屏技术将视频每隔一分钟截一幅图,将截取的 40 张图片用
MATLAB 进行边缘处理得到坐标数据,利用相似变换将像素坐标转换为物理坐
标。在日期已知情况下, 建立最小二乘近似法模型, 并使用模拟退火算法得到视
频中可能的地点为呼和浩特市附近。在日期未知的情况下, 增加变量日期, 再利
用此题的优化模型求解,确定了地点与日期。
本文的亮点是, 考虑到遗传算法自身有局部搜索能力差、存在未成熟收敛和
随机游走等缺陷,先使用拟合的方法将直杆可能所在位置的地理经度确定, 再运
用遗传算法或者模拟退火算法求解模型。
关键词:最小二乘近似法; 遗传算法; 优化模型;模拟退火算法;近似变换
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89254177/bg2.jpg)
2
一 问题重述
如何确定视频的拍摄地点和拍摄日期是视频数据分析的重要方面, 太阳影子
定位技术就是通过分析视频中物体的太阳影子变化, 确定视频拍摄的地点和日期
的一种方法。
问题 1.建立影子长度变化的数学模型,分析影子长度关于各个参数的变化
规律,并应用你们建立的模型画出 2015 年 10 月 22 日北京时间 9:00-15:00 之间
天安门广场(北纬 39 度 54 分 26 秒,东经 116 度 23 分 29 秒) 3 米高的直杆的太
阳影子长度的变化曲线。
问题 2.根据某固定直杆在水平地面上的太阳影子顶点坐标数据,建立数学
模型确定直杆所处的地点。将你们的模型应用于附件 1 的影子顶点坐标数据, 给
出若干个可能的地点。
问题 3. 根据某固定直杆在水平地面上的太阳影子顶点坐标数据, 建立数学
模型确定直杆所处的地点和日期。将你们的模型分别应用于附件 2 和附件 3 的影
子顶点坐标数据,给出若干个可能的地点与日期。
问题 4.附件 4 为一根直杆在太阳下的影子变化的视频, 并且已通过某种方
式估计出直杆的高度为 2 米。请建立确定视频拍摄地点的数学模型, 并应用你们
的模型给出若干个可能的拍摄地点。
如果拍摄日期未知,你能否根据视频确定出拍摄地点与日期?
二 问题分析
问题 1 的分析
问题 1 在太阳光是平行光的假设下, 可以将此题看作一个简单的数学求解问
题。该问题的关键在于找出各个参数与影长的联系。我们考虑到,物体在某一点
的影子的形状(长度和位置) 由太阳在天体中对地球上这一点的相对位置决定,
而这个相对位置由当地的的地理纬度、季节(日、月) 和时间(这里的时间准确
来说指时刻) 三个因素决定, 由于问题 1 中我们只需考虑影子的长度, 所以我们
可以用地理纬度( )、太阳赤纬角( )、太阳高度角(ℎ)及时角( )等参数建立影子
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89254177/bg3.jpg)
2
长度变化的数学模型,并分析影长关于它们几个参数的变化规律。
而后, 利用上述建立好的模型及 MATLAB 软件, 以北京时间 9:00 到 15:00 内
的时刻为变量,编写程序就可以画出题目要求的时间段内杆子的影长变化曲线。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89254177/bg4.jpg)
3
问题 2 的分析
问题 2 与问题 3 都是给出某固定直杆在水平地面上的太阳影子顶点坐标数据,
要求是建立数学模型, 给出若干个可能的地点或地点和日期, 这是一种典型的“反
问题”,即需要我们由果推因。 首先利用已有数据进行二次函数拟合,基本确定
直杆的地理经度, 然后再采用有关“反问题”比较经典的做法——最小二乘近似
法建立模型求解其他变量参数。其中, 直杆长度也不确定, 由于杆长不同所在的
位置也可能不同, 所以将杆长 设置为变量参数之一。进而, 用遗传算法的思想
求解模型,可以得出直杆几个可能的位置。
问题 3 的分析
问题 3 与问题 2 比较, 除了需要确定直杆所处的地点位置之外, 同时需要确
定拍摄日期, 我们将问题二的最小二乘近似法模型稍加改进, 增加参数日期(用
积日 来衡量),从而建立起一个三参数的优化模型,利用与问题 2 相似的算法
可以得出直杆一些可能的位置与日期。
问题 4 的分析
附件 4 视频较大,直接用 MATLAB 处理比较困难,所以我们需要对视频进
行一些处理, 然后再利用 MATLAB 软件导出直杆影子在像素坐标系下的坐标数
据,利用坐标变换方法中的相似变换将像素坐标系转换为物理坐标系。在日期给
定时, 建立最小二乘近似法的优化模型, 并首先考虑遗传算法, 再用模拟退火算
法改进, 可以得出可能的地点。如果日期没有给定, 建立的优化模型将是一个四
参数问题,利用本题建立的优化模型将确定可能的地点与日期。
三 模型假设和符号说明
3.1 模型假设
(1)假设太阳光为平行光,没有折射;
(2)假设海拔高度常常可以忽略;
(3)假设时区是东八区 ;
3.2 符号说明:
符号
符号说明
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/89254177/bg5.jpg)
3
太阳光照下影子的长度
杆的高度
ℎ 太阳高度角
剩余47页未读,继续阅读
资源评论
![avatar-default](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/lazyLogo2.1882d7f4.png)
![avatar](https://profile-avatar.csdnimg.cn/f62fbb2c17a9404795551a60e3b1502a_weixin_32393347.jpg!1)
小码蚁.
- 粉丝: 2676
- 资源: 4542
![benefits](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-1.c8e153b4.png)
下载权益
![privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-2.ec46750a.png)
C知道特权
![article](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-3.fc5e5fb6.png)
VIP文章
![course-privilege](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-4.320a6894.png)
课程特权
![rights](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/vip-rights-icon.fe0226a8.png)
开通VIP
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 展开
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助
![voice](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/voice.245cc511.png)
![center-task](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/center-task.c2eda91a.png)
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
![dialog-icon](https://csdnimg.cn/release/downloadcmsfe/public/img/green-success.6a4acb44.png)