Modeling gross primary production of alpine ecosystems in the Tibetan Plateau using MODIS images and climate data

The eddy covariance technique provides measurements of net ecosystem exchange (NEE) Of CO2 between the atmosphere and terrestrial ecosystems, which is widely used to estimate ecosystem respiration and gross primary production (GPP) at a number Of CO2 eddy flux tower sites. In this paper, canopy-level maximum light use efficiency, a key parameter in the satellite-based Vegetation Photosynthesis Model (VPM), was estimated by using the observed CO2 flux data and photosynthetically active radiation (PAR) data from eddy flux tower sites in an alpine swamp ecosystem, an alpine shrub ecosystem and an alpine meadow ecosystem in Qinghai-Tibetan Plateau, China. The VPM model uses two improved vegetation indices (Enhanced Vegetation Index (EVI), Land Surface Water Index (LSWI)) derived from the Moderate Resolution Imaging Spectral radiometer (MODIS) data and climate data at the flux tower sites, and estimated the seasonal dynamics of GPP of the three alpine grassland ecosystems in Qinghai-Tibetan Plateau. The seasonal dynamics of GPP predicted by the VPM model agreed well with estimated GPP from eddy flux towers. These results demonstrated the potential of the satellite-driven VPM model for scaling-up GPP of alpine grassland ecosystems, a key component for the study of the carbon cycle at regional and global scales. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Effect of spatial variation on areal evapotranspiration simulation in Haibei, Tibet plateau, China

Quantification of areal evapotranspiration from remote sensing data requires the determination of surface energy balance components with support of field observations. Much attention should be given to spatial resolution sensitivity to the physics of surface heterogeneity. Using the Priestley-Taylor model, we generated evapotranspiration maps at several spatial resolutions for a heterogeneous area at Haibei, and validated the evapotranspiration maps with the flux tower data. The results suggested that the mean values for all evapotranspiration maps were quite similar but their standard deviations decreased with the coarsening of spatial resolution. When the resolution transcended about 480 m, the standard deviations drastically decreased, indicating a loss of spatial structure information of the original resolution evapotranspiration map. The absolute values of relative errors of the points for evapotranspiration maps showed a fluctuant trend as spatial resolution of input parameter data layers coarsening, and the absolute value of relative errors reached minimum when pixel size of map matched up to measuring scale of eddy covariance system. Finally, based on the analyses of the semi-variogram of the original resolution evapotranspiration map and the shapes of spatial autocorrelation indices of Moran and Geary for evapotranspiration maps at different resolutions, an appropriate resolution was suggested for the areal evapotranspiration simulation in this study area.

Assessing the potential of VEGETATION sensor data for mapping snow and ice cover: a Normalized Difference Snow and Ice Index

The VEGETATION (VGT) sensor in SPOT 4 has four spectral bands that are equivalent to Landsat Thematic Mapper (TM) bands (blue, red, near-infrared and mid-infrared spectral bands) and provides daily images of the global land surface at a 1-km spatial resolution. We propose a new index for identifying and mapping of snow ice cover, namely the Normalized Difference Snow/Ice Index (NDSII), which uses reflectance values of red and mid-infrared spectral bands of Landsat TM and VGT. For Landsat TM data, NDSII is calculated as NDSIITM =(TM3 -TM5)/(TM3 +TM5); for VGT data, NDSII is calculated as NDSIIVGT =(B2- MIR)/(B2 + MIR). As a case study we used a Landsat TM image that covers the eastern part of the Qilian mountain range in the Qinghai-Xizang (Tibetan) plateau of China. NDSIITM gave similar estimates of the area and spatial distribution of snow/ice cover to the Normalized Difference Snow Index (NDSI=(TM2-TM5)/(TM2+TM5)) which has been proposed by Hall et al. The results indicated that the VGT sensor might have the potential for operational monitoring and mapping of snow/ice cover from regional to global scales, when using NDSIIVGT.

基于对称极多项式曲线的移动机器人平滑路径生成

详细分析了对称极多项式曲线作为移动机器人跟踪路径所具有的各种优异的几何特性,并将对称极多项式曲线应用于移动机器人的平滑路径生成,提高了移动机器人的灵活性,同时将有助于改善移动机器人的路径跟踪精度,扩展移动机器人的应用领域.

三维蛇形机器人巡视者Ⅱ的开发

蛇形机器人具有比传统移动机器人更强的运动能力,为实现机器人的三维运动而开发的蛇形机器人巡视者II是一个具有强驱动力和高机动性的三维蛇形机器人。它由具有3自由度的模块化单元组成,该单元具有俯仰、偏航和回转3自由度,单元的俯仰和偏航运动是通过由3个伞齿轮组成的差速机构耦合驱动。该单元的圆柱形外壳周围安装有一系列的被动轮来增加机器人运动灵活性。对蛇形机器人模块单元的自由度作了详细分析,并基于机器人的运动机动性设计三维蛇形机器人的单元结构。给出蛇形机器人的控制系统结构,并对耦合变量进行解耦。将蛇形机器人的蜿蜒运动和扭转运动两种基本步伐应用到巡视者II上,试验结果证明了该三维蛇形机器人具有很强的机动性和运动能力。

全地形轮式移动机器人运动学建模与分析

提出全地形轮式移动机器人的正逆运动学问题。将机器人看成一个混合串-并联多刚体系统,从每个轮-地接触点到机器人车体分别构成一个串联子系统,抛弃车轮纯滚动假设,在轮-地接触点处建立瞬时坐标系,考虑车轮的平面滑移,从而对每个串联子系统形成一个封闭的速度链。对于每个速度闭链,可直接在驱动轮轮心处写出从机器人各驱动轮到机器人本体之间的运动方程,将每个速度闭链的运动方程合并即可得到机器人的整体运动学模型。以一个具有被动柔顺机构的六轮全地形移动机器人为对象进行推导,该方法既考虑了地形不平的影响,又考虑了车轮的前向、侧向及转向滑移,已知机构参数后就可以直接写出机器人的速度方程,且便于运动学求解。该方法对于轮式移动机器人的运动学建模具有一般性,且具有物理意义明确、推导过程简洁等特点。

基于主动视觉和超声的机器人目标跟踪系统

运动目标跟踪技术是未知环境下移动机器人研究领域的一个重要研究方向。该文提出了一种基于主动视觉和超声信息的移动机器人运动目标跟踪设计方法,利用一台SONY EV-D31彩色摄像机、自主研制的摄像机控制模块、图像采集与处理单元等构建了主动视觉系统。移动机器人采用了基于行为的分布式控制体系结构,利用主动视觉锁定运动目标,通过超声系统感知外部环境信息,能在未知的、动态的、非结构化复杂环境中可靠地跟踪运动目标。实验表明机器人具有较高的鲁棒性,运动目标跟踪系统运行可靠。

移动机器人激光测距仪性能综述

对当前移动机器人上常用的激光测距仪的性能研究进行了全面的总结。分析了检测SICK、Perceptron、Explorer等常用激光测距仪各方面特性的各种实验结果。根据影响激光测距仪测量性能的方式,把激光测距仪的时变特性、角度偏移、数据传输影响、混合象素现象、色度亮度干扰现象、辐射干扰现象等,分为内因和外因两大类进行了分类讨论。

全地形移动机器人轮-地几何接触角估计

研究全地形移动机器人在不平坦地形中轮-地几何接触角的实时估计问题.本文以带有被动柔顺机构的六轮全地形移动机器人为对象,抛弃轮-地接触点位于车轮支撑臂延长线上这一假设,通过定义轮-地几何接触角δ来反映轮-地接触点在轮缘上位置的变化和地形不平坦给机器人运动带来的影响,将机器人看成是一个串-并联多刚体系统,基于速度闭链理论建立考虑地形不平坦和车轮滑移的机器人运动学模型,并针对轮-地几何接触角δ难以直接测量的问题,提出一种基于模型的卡尔曼滤波实时估计方法.利用卡尔曼滤波对机器人内部传感器的测量值进行噪声处理,基于机器人整体运动学模型对各个轮-地几何接触角进行实时估计,物理实验数据的处理结果验证了本文方法的有效性,从而为机器人运动学的精确计算和高质量的导航控制奠定了基础.

轮式移动机器人与地形交互运动仿真研究

分析了轮式移动机器人(WMR)在不平坦的三维地形上运动的运动学模型.利用速度投影法,得到了WMR运动模型的一种新形式.基于虚拟现实技术,利用VC++OpenGL实现了WMR虚拟漫游系统.该系统具有较强的交互性和实时性,为星球探测机器人的虚拟导航、遥操作等提供了验证平台.

全地形移动机器人建模与控制研究综述

本文主要针对复杂地形给移动机器人机动性和安全性所带来的相关问题,从机器人建模、轮—地接触模型、车轮滑移、牵引力控制及稳定性控制等方面,对全地形移动机器人建模与控制的相关研究进行了全面综述,并分析了国内外研究现状,特别是近年来所取得的最新成果.最后,指出了目前存在的问题及将来可能的发展趋势.

移动机器人遥操作中力反馈技术的研究

在已有的遥操作系统中增加力反馈,通过计算移动机器人与周围障碍物之间的虚拟交互力,并将其映射到操纵杆上变成操作者可以感知的力,这样操作者能感觉到机器人与环境之间的作用力,从而有效地完成操作任务.实验结果表明该方法能够有效控制机器人行走,显示了在非结构性环境下临场感在增强人机交互能力方面的优越性.

基于运动描述语言的轮式移动机器人控制

介绍了一种基于运动描述语言的轮式移动机器人控制方法.运动描述语言不仅可以有效地描述机器人系统中离散和连续动力学过程的相互作用,而且可以定量地描述操纵机器人的复杂性.利用该方法对具有非完整约束的轮式移动机器人的位姿镇定问题进行了研究,仿真结果验证了该方法的有效性.

基于UKF的移动机器人主动建模及模型自适应控制方法

利用基于无色卡尔曼滤波(UnscentedKalmanFilter,UKF)的状态和参数联合估计方法对移动机器人进行在线主动建模,基于该主动模型的逆动力学控制方法,实现了移动机器人对其自身不确定因素的自主性.在针对全方位移动机器人的仿真实验中,验证了UKF对时变的状态和参数的收敛性和跟踪能力,并给出了不确定界.基于主动建模的逆动力学控制方法与常值PID控制方法的比较结果,验证了该方法的有效性.

利用GPRS系统控制移动机器人的方法研究

以移动探察机器人为平台,介绍了一种利用GPRS通讯系统控制机器人的新方法.重点介绍了对GPRS通信进行端到端加密的改进方法,该方法在ELGam al公开密钥算法中加入时间标志,增强了系统的安全性.最后,给出了实验结果.