可量測影像實(shí)景導(dǎo)航關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航和位置服務(wù)融合了信息業(yè)、制造業(yè)、服務(wù)業(yè)等多行業(yè),也成為智能手機(jī)等終端設(shè)備的必備功能。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)圈的形成,衛(wèi)星導(dǎo)航定位和基于位置的服務(wù)(LBS)必將給互聯(lián)網(wǎng)、無線通信、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)帶來日新月異的變化,改變?nèi)粘Ｉ罘绞?。作為國家大力培育的?zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),衛(wèi)星導(dǎo)航與位置服務(wù)也是世界各國搶占未來競爭的戰(zhàn)略制高點(diǎn),正成為繼互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信之后的全球第三大信息技術(shù)和新的增長點(diǎn)。
　　快速發(fā)展和應(yīng)用的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代,用戶體驗(yàn)

2、直接決定一個(gè)產(chǎn)品或應(yīng)用模式的生存。在導(dǎo)航定位與位置服務(wù)中,用戶需要在路徑引導(dǎo)過程中采用更加接近人們空間交際的方式組織和表達(dá)路徑信息,以直觀、漸進(jìn)、多模式的表達(dá)多源導(dǎo)航信息,提高導(dǎo)航認(rèn)知的可視性、真實(shí)性和可靠性,提高導(dǎo)航位置服務(wù)用戶體驗(yàn)?？闪繙y實(shí)景影像綜合了海量實(shí)景影像可視化和可量測定位的特點(diǎn),為位置導(dǎo)航提供了一種全新數(shù)據(jù)源,一方面可以提高位置導(dǎo)航應(yīng)用的體驗(yàn)和真實(shí)性,為導(dǎo)航提供了更多、更高分辨率和更精細(xì)的數(shù)據(jù)資源,另一方面,可量測實(shí)景影像

3、具有嚴(yán)密的內(nèi)、外方位元素,可基于可量測實(shí)景影像進(jìn)行測量計(jì)算,通過可量測實(shí)景影像與實(shí)時(shí)影像、衛(wèi)星定位數(shù)據(jù)和慣導(dǎo)數(shù)據(jù)的融合處理,為提高導(dǎo)航定位的精準(zhǔn)性和可靠性奠定了基礎(chǔ)。
　　本文著眼于來自車載移動(dòng)道路測量的海量可量測影像在導(dǎo)航定位和實(shí)景位置導(dǎo)航可視化服務(wù)兩方面的技術(shù)開展研究,將可量測影像與二維導(dǎo)航數(shù)字地圖、衛(wèi)星導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)、CCD實(shí)時(shí)影像數(shù)據(jù)、慣導(dǎo)數(shù)據(jù)和里程數(shù)據(jù)有機(jī)融合,為實(shí)景導(dǎo)航位置服務(wù)提供一種基于可量測影像實(shí)景導(dǎo)航的新思路。本文

4、主要開展了如下研究工作:
　　1)從空間認(rèn)知入手,系統(tǒng)探討了各種位置導(dǎo)航方法,提出了可量測影像實(shí)景導(dǎo)航概念和特點(diǎn),分析了基于可量測影像的實(shí)景位置導(dǎo)航的必要性和可行性。研究了基于車載移動(dòng)測量系統(tǒng)的可量測影像采集與更新技術(shù),在此基礎(chǔ)上提出了基于可量測影像的多源信息融合實(shí)景導(dǎo)航技術(shù)框架。
　　2)研究了基于可量測影像的多源信息融合實(shí)景導(dǎo)航數(shù)據(jù)模型。針對可量測影像實(shí)景導(dǎo)航數(shù)據(jù)的特點(diǎn),提出了實(shí)景導(dǎo)航地圖的概念模型,進(jìn)一步研究了實(shí)景導(dǎo)航

5、地圖數(shù)據(jù)組織和高效檢索顯示方法。提出了二維導(dǎo)航數(shù)字地圖的“多級四叉樹+R樹+LOD”的索引結(jié)構(gòu)、可量測實(shí)景影像的動(dòng)態(tài)分段索引結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分層存儲(chǔ)模型,實(shí)現(xiàn)了可量測實(shí)景影像與二維導(dǎo)航數(shù)字地圖的有效融合,提高了數(shù)據(jù)檢索效率,適應(yīng)了可量測實(shí)景影像的多種應(yīng)用模式。在此基礎(chǔ)上研究了車道級路線導(dǎo)引與可量測實(shí)景影像相集成的實(shí)景導(dǎo)航表達(dá)方法。
　　3)在可量測影像實(shí)景導(dǎo)航定位方面,研究了基于可量測實(shí)景影像與實(shí)時(shí)影像匹配的導(dǎo)航定位方法。由于實(shí)時(shí)影像與

6、可量測實(shí)景影像獲取時(shí)具有不同的光照、視角,給影像匹配帶來困難。本文提出了一種旋轉(zhuǎn)尺度不變的SIFT特征進(jìn)行兩種影像的匹配,有效解決不同照度、不同視角下的兩種影像匹配的關(guān)鍵問題。進(jìn)一步提出了基于可量測實(shí)景影像匹配的車輛導(dǎo)航定位方法。通過可量測實(shí)景影像與實(shí)時(shí)影像匹配實(shí)驗(yàn)及定位實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的合理性和有效性。
　　4)研究了可量測實(shí)景影像實(shí)時(shí)匹配定位結(jié)果與衛(wèi)星定位/慣性導(dǎo)航/里程計(jì)等多源數(shù)據(jù)融合處理導(dǎo)航定位方法。在對IMU零偏溫度特性分

7、析基礎(chǔ)上,提出了IMU零溫補(bǔ)償模型,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了模型的可靠性。進(jìn)一步研究了可量測實(shí)景影像實(shí)時(shí)匹配定位與GPS、IMU和里程計(jì)數(shù)據(jù)的聯(lián)邦 Kalman濾波導(dǎo)航計(jì)算方法,通過實(shí)際跑車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了方法的有效性。
　　5)可量測影像實(shí)景導(dǎo)航原型構(gòu)建與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證工作:以基于可量測實(shí)景影像的某型武器無依托發(fā)射導(dǎo)航系統(tǒng)原型為例,對可量測影像實(shí)景導(dǎo)航的技術(shù)體系、可量測影像實(shí)景導(dǎo)航的數(shù)據(jù)組織、實(shí)時(shí)匹配定位和融合處理導(dǎo)航計(jì)算等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)與精度