可量測影像實景導(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),也成為智能手機等終端設(shè)備的必備功能。隨著移動互聯(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,正成為繼互聯(lián)網(wǎng)、移動通信之后的全球第三大信息技術(shù)和新的增長點。
　　快速發(fā)展和應(yīng)用的移動互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)時代,用戶體驗

2、直接決定一個產(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路徑信息,以直觀、漸進、多模式的表達多源導(dǎo)航信息,提高導(dǎo)航認知的可視性、真實性和可靠性,提高導(dǎo)航位置服務(wù)用戶體驗?？闪繙y實景影像綜合了海量實景影像可視化和可量測定位的特點,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)用的體驗和真實性,為導(dǎo)航提供了更多、更高分辨率和更精細的數(shù)據(jù)資源,另一方面,可量測實景影像

3、具有嚴密的內(nèi)、外方位元素,可基于可量測實景影像進行測量計算,通過可量測實景影像與實時影像、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)航定位的精準性和可靠性奠定了基礎(chǔ)。
　　本文著眼于來自車載移動道路測量的海量可量測影像在導(dǎo)航定位和實景位置導(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實時影像數(shù)據(jù)、慣導(dǎo)數(shù)據(jù)和里程數(shù)據(jù)有機融合,為實景導(dǎo)航位置服務(wù)提供一種基于可量測影像實景導(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景導(dǎo)航概念和特點,分析了基于可量測影像的實景位置導(dǎo)航的必要性和可行性。研究了基于車載移動測量系統(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景導(dǎo)航數(shù)據(jù)模型。針對可量測影像實景導(dǎo)航數(shù)據(jù)的特點,提出了實景導(dǎo)航地圖的概念模型,進一步研究了實景導(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)、可量測實景影像的動態(tài)分段索引結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)分層存儲模型,實現(xiàn)了可量測實景影像與二維導(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)引與可量測實景影像相集成的實景導(dǎo)航表達方法。
　　3)在可量測影像實景導(dǎo)航定位方面,研究了基于可量測實景影像與實時影像匹配的導(dǎo)航定位方法。由于實時影像與

6、可量測實景影像獲取時具有不同的光照、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。進一步提出了基于可量測實景影像匹配的車輛導(dǎo)航定位方法。通過可量測實景影像與實時影像匹配實驗及定位實驗驗證了方法的合理性和有效性。
　　4)研究了可量測實景影像實時匹配定位結(jié)果與衛(wèi)星定位/慣性導(dǎo)航/里程計等多源數(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零溫補償模型,并通過實驗驗證了模型的可靠性。進一步研究了可量測實景影像實時匹配定位與GPS、IMU和里程計數(shù)據(jù)的聯(lián)邦 Kalman濾波導(dǎo)航計算方法,通過實際跑車實驗驗證了方法的有效性。
　　5)可量測影像實景導(dǎo)航原型構(gòu)建與實驗驗證工作:以基于可量測實景影像的某型武器無依托發(fā)射導(dǎo)航系統(tǒng)原型為例,對可量測影像實景導(dǎo)航的技術(shù)體系、可量測影像實景導(dǎo)航的數(shù)據(jù)組織、實時匹配定位和融合處理導(dǎo)航計算等關(guān)鍵技術(shù)進行了試驗與精度