【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)視覺(jué)、組合導(dǎo)航等，具體涉及一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、高樓、立交橋、樹(shù)木等物體產(chǎn)生的無(wú)線電信號(hào)遮擋是當(dāng)前衛(wèi)星導(dǎo)航定位中的主要技術(shù)瓶頸。當(dāng)車輛、割草機(jī)等載體周圍存在建筑物和樹(shù)木等物體影響時(shí)，導(dǎo)航衛(wèi)星信號(hào)一是會(huì)由于遮擋而導(dǎo)致失鎖或丟失；二是會(huì)由于繞射、反射以及多徑效應(yīng)而產(chǎn)生非視距(non-line?of?sight，nlos)測(cè)距誤差。
2、上述兩類情況對(duì)用戶定位的影響方式有所不同。其中，第一種情況會(huì)使得可視衛(wèi)星數(shù)量減少、衛(wèi)星星座精度因子(geometric?dilution?of?precision，dop)惡化，從而導(dǎo)致定位精度下降甚至可視衛(wèi)星數(shù)量過(guò)少。第二種情況的處理更為棘手。復(fù)雜定位環(huán)境下大量的繞射、反射和多徑效應(yīng)影響，會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)測(cè)距誤差較大且難以檢測(cè)，從而難以達(dá)到標(biāo)稱定位精度。目前，為抑制衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)的nlos誤差影響，在硬件上通常需要為終端配備扼流圈天線以抑制多徑誤差；在軟件上則一般采用接收機(jī)自主完好性監(jiān)測(cè)(receiverautonomous?integrity?monitoring，raim)算法對(duì)具有較大測(cè)距誤差的衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和剔除。然而，扼流圈天線通常成本高昂、體積較大，不利于車載、割草機(jī)、無(wú)人機(jī)等載體導(dǎo)航終端的小型化低成本部署；raim算法則最早起源于航空導(dǎo)航領(lǐng)域中的單衛(wèi)星故障條件假設(shè)，難以有效實(shí)現(xiàn)對(duì)多衛(wèi)星故障以及較小量級(jí)測(cè)距誤的檢測(cè)，也無(wú)法在可視衛(wèi)星數(shù)少于或等于4顆的情況下工作。
3、近年來(lái)，隨著傳感器技術(shù)、
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)實(shí)施例提出了一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的如下問(wèn)題：gnss衛(wèi)星信號(hào)容易受到高樓和樹(shù)木等物體的遮擋而產(chǎn)生非視距誤差，影響衛(wèi)星測(cè)距和定位性能，傳統(tǒng)前視視覺(jué)定位系統(tǒng)(視覺(jué)里程計(jì)、視覺(jué)slam)容易受到道路前方動(dòng)態(tài)物體干擾以及載體和道路震動(dòng)等因素的影響，難以與衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)魯棒融合。
2、為實(shí)現(xiàn)上述本專利技術(shù)的目的，一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，包括：
3、s1，相機(jī)經(jīng)過(guò)內(nèi)參和畸變參數(shù)標(biāo)定后采集圖像，識(shí)別圖像中的天空區(qū)域和非天空區(qū)域；
4、s2，接收gnss衛(wèi)星信號(hào)，解析衛(wèi)星星歷并計(jì)算得到各gnss衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系下的世界坐標(biāo)；同時(shí)，通過(guò)粗略定位得到所述相機(jī)在地球坐標(biāo)系下的粗略世界坐標(biāo)；
5、s3，測(cè)量并計(jì)算得到所述相機(jī)的俯仰角和橫滾角，并與所述相機(jī)的偏航角共同構(gòu)成姿態(tài)角；
6、s4，利用所述相機(jī)的姿態(tài)角、所述相機(jī)的粗略世界坐標(biāo)、所述相機(jī)的內(nèi)參和畸變參數(shù)和所述各gnss衛(wèi)星的世界坐標(biāo)，將所述各gnss衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系下的世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在圖像中的像素坐標(biāo)；
7、s5，刪除像素坐標(biāo)落在圖像中非天空區(qū)域的gnss衛(wèi)星，并計(jì)算剩余gnss衛(wèi)星的數(shù)量或者pdop值；當(dāng)剩余gnss衛(wèi)星的數(shù)量大于等于某一閾值n，或者pdop值小于等于某一閾值k時(shí)，執(zhí)行步驟s6，否則，執(zhí)行步驟s7；
8、s6，利用剩余gnss衛(wèi)星進(jìn)行定位解算，獲得載體在地球坐標(biāo)系下的精確世界坐標(biāo)，從而完成對(duì)載體位置坐標(biāo)的更新；
9、s7，從圖像中提取特征點(diǎn)，刪除來(lái)自天空區(qū)域的特征點(diǎn)，匹配、跟蹤來(lái)自非天空區(qū)域的特征點(diǎn)，對(duì)位姿相對(duì)變化量進(jìn)行估計(jì)，從而完成對(duì)載體位置坐標(biāo)的更新。
10、優(yōu)選地，所述s1中：采用經(jīng)過(guò)內(nèi)參和畸變參數(shù)標(biāo)定的上視360°環(huán)視相機(jī)采集圖像；采用邊緣檢測(cè)、機(jī)器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)方法識(shí)別圖像中的天空區(qū)域和非天空區(qū)域。
11、優(yōu)選地，所述s2中：通過(guò)與所述相機(jī)固連的gnss接收機(jī)接收gnss衛(wèi)星信號(hào)。
12、優(yōu)選地，所述s3中：通過(guò)與所述相機(jī)固連的imu模塊進(jìn)行加速度和角速率測(cè)量；所述相機(jī)的偏航角由gnss接收機(jī)粗略定位得到，或者由與所述相機(jī)固連的磁羅盤(pán)模塊測(cè)量得到。
13、優(yōu)選地，所述s5中：對(duì)于單gnss星座，閾值n取4或者5；對(duì)于雙gnss星座，閾值n取5或者6；閾值k在[5,10]之間取值。
14、優(yōu)選地，所述s7中：采用視覺(jué)里程計(jì)或視覺(jué)慣性里程計(jì)方式對(duì)位姿相對(duì)變化量進(jìn)行估計(jì)。
15、另一方面，本專利技術(shù)實(shí)施例還提供一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位裝置，包括：上視360°環(huán)視相機(jī)，用于采集天空?qǐng)D像；gnss接收機(jī)，與所述相機(jī)固連，用于接收gnss衛(wèi)星信號(hào)，解析衛(wèi)星星歷，計(jì)算gnss衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系下的世界坐標(biāo)。
16、優(yōu)選地，還包括：磁羅盤(pán)模塊，與所述相機(jī)固連，用于測(cè)量所述相機(jī)的偏航角。
17、本專利技術(shù)實(shí)施例的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，通過(guò)相機(jī)對(duì)天空區(qū)域和非天空區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和區(qū)分，既可以篩選和剔除非視距誤差(nlos)衛(wèi)星、有效避免偽距和載波測(cè)量誤差過(guò)大的衛(wèi)星對(duì)載體定位精度的影響，又可以通過(guò)跟蹤圖像中的視覺(jué)特征點(diǎn)，在衛(wèi)星信號(hào)遮擋嚴(yán)重的環(huán)境下切換或融合使用視覺(jué)里程計(jì)、視覺(jué)slam，改善和增強(qiáng)載體在復(fù)雜遮擋環(huán)境下的連續(xù)定位能力。相機(jī)優(yōu)選采用上視相機(jī)，由于采用上視工作方式，因此可以有效避免道路前方動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)對(duì)于視覺(jué)里程計(jì)、視覺(jué)slam的干擾影響。并且，在跟蹤視覺(jué)特征點(diǎn)時(shí)，還進(jìn)一步刪除了來(lái)自天空區(qū)域的特征點(diǎn)、僅保留來(lái)自非天空區(qū)域的特征點(diǎn)，從而避免了使用深度和距離過(guò)大的特征點(diǎn)進(jìn)行視覺(jué)定位所造成的視差過(guò)小、定位誤差大的問(wèn)題。同時(shí)，還考慮到了樹(shù)葉遮擋容易引起衛(wèi)星信號(hào)多徑誤差的問(wèn)題，當(dāng)識(shí)別到所述非天空區(qū)域?yàn)闃?shù)木或者植物時(shí)對(duì)二值化圖像進(jìn)行腐蝕濾波處理，以減小樹(shù)葉縫隙，從而幫助進(jìn)一步篩選掉從樹(shù)葉縫隙之間傳輸和接收的衛(wèi)星信號(hào)。
18、根據(jù)本專利技術(shù)的方法和裝置能夠充分利用衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)視覺(jué)兩種技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，巧妙結(jié)合、相互補(bǔ)充，兼具先進(jìn)性和實(shí)用性，從而有效提升gnss-視覺(jué)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的精度和性能，及其在城市、樓宇、樹(shù)木等遮擋環(huán)境下的導(dǎo)航連續(xù)性和可靠性，尤其是適用于智能割草機(jī)、港口agv、巡檢機(jī)器人、robot?taxi/bus等復(fù)雜場(chǎng)景下的自動(dòng)駕本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述S1中：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述S2中：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述S3中：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述S5中：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述S7中：
7.一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位裝置，其特征在于，所述裝置包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位裝置，其特征在于，還包括：
9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)內(nèi)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述s1中：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述s2中：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述s3中：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視覺(jué)增強(qiáng)衛(wèi)星定位方法，其特征在于，所述s5中：
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉成，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京眸星科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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