GNSS在视觉导航与测量中的应用

发布时间：2020-10-09 22:48

　　 现今,以卫星信号和视觉传感器为基础的测量或导航技术有了很大进展。随着人们对于导航与测绘需求的不断提高,依靠单一传感器往往不能满足人们实时定位与感知的需要。如何将卫星定位与视觉传感器融合,为人们提供便捷的测量手段与鲁棒性的导航功能,提供更加智能化的位置服务,是值得探讨的课题。本文从卫星导航定位和计算机视觉出发,首先介绍了 GNSS(Global Navigation Satellite System)码伪距和载波伪距单点定位的理论方法以及计算公式;介绍了观测方程的线性组合、GNSS静态和动态相对定位等公式;介绍了摄影测量中空间后方交会、空间前方交会和光束法平差理论,并给出了公式推导和求解过程。其次,研究了 GNSS在无人机/航空摄影测量中的应用。通过我国某地区和葡萄牙波尔图地区的实测数据,进行了单像空间后方交会实验、多像空间前方交会实验和小区域的光束法平差试验,并对定位精度进行了评估。在这个过程中,提出了一种用于探测稀疏控制点粗差定位定值的方法,解决了实验中由于地面控制点存在粗差而导致的算法迭代不收敛的问题;之后将该算法应用于GNSS辅助的小区域光束法平差中,取得了较好的效果。利用无人机对山东大学(威海)校园进行了三维重建,并在操场区域检验了三维模型的精度。之后,设计和实现GNSS与单目相机组合导航实验,通过数据平滑,旋转矩阵求解等完成了两个系统之间的导航轨迹转换,并分析了坐标转换误差。通过卡尔曼滤波和贝叶斯估计对两种算法进行融合,取得了比较好的定位效果。着重分析了短时间移动载体经过遮挡区域的定位精度,可达到米级。最后:以手机为载体,分析了GNSS与视觉里程计组合定位的方法和实验。首先通过手机单点定位实验评估了手机定位的精度,然后介绍了手机定位坐标系向当地坐标系的转换过程,比较了不同时长的位置数据匹配效果;最后利用卡尔曼滤波、贝叶斯估计对手机GNSS和视觉里程计组合定位,其定位精度和可靠性均有所提高。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：P228.4
【部分图文】：

第１章绪论逡逑１．１研究背景及意义逡逑当今，卫星导航定位己经逐渐发展成为被广泛使用、技术相对成熟的一逡逑种定位技术。它依靠全球卫星导航系统（Ｇｌｏｂａｌ邋Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ邋Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ邋Ｓｙｓｔｅｍ，逡逑ＧＮＳＳ）来实现定位与导航的功能。目前，ＧＮＳＳ已经被成功地应用于智慧城逡逑市交通出行、森林防火及抢险救灾、山体滑坡泥石流监测、渔业水利、特殊逡逑关爱和建筑测绘等行业，大到国家的建设与发展，小至个人生活均离不开定逡逑位与导航。逡逑我国自主发展的北斗卫星导航系统己经于２０１８年１２月２７日开始正式逡逑地为全球用户提供服务。预计直到２０３５年，我们将继续发展、建设和完善逡逑更加泛在、更加融合、更加智能的综合时空体系［１］。逡逑

逦？＊０？逦４－１２０＊邋？ＩＳＯ＊逦ＩＳＯ＊逡逑Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ逡逑图１．邋１北斗卫星全球可视情况（２０１９年３月１０日２：００）邋１逡逑北斗卫星导航系统的用户段不仅包含导航系统的芯片、模块、天线等产逡逑品，还包含了终端产品、应用系统与应用服务等内容。研究如何将ＧＮＳＳ卫逡逑星导航定位技术应用于更多的领域，扩展我国定位导航技术的应用空间，满逡逑足国家和人民的重大需求，具有重大的现实意义。逡逑近十几年，越来越多的硬件设备厂商为摄影测量的发展提供了助力，比逡逑１邋图片来源于邋ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｂｅｉｄｏｕ．ｇｏｖ．ｃｎ／ｘｔ／ｊｃｐｇ／逡逑１逡逑

行前方交会，计算一些地面加密点。最后进行所有地面点和相机位姿的联合逡逑平差，这被称之为光束法平差［７］。逡逑图１．邋２携带ＧＰＳ天线的六旋翼无人机２逡逑如今的摄影测量一般会利用ＧＮＳＳ技术进行空中相机的定位以及控制逡逑点的坐标计算。在进行光束法平差时，如果地面控制点中包含粗差，最终的逡逑成图质量将会大打折扣。因此，有必要利用具有高粗差崩溃污染率的算法来逡逑识别粗差并予以剔除。逡逑摄影测量中的光束法平差和计算机视觉中的“捆绑调整”或者“集束调逡逑２邋图片来源于邋ｈｔｔｐｓ：／７ｗｗｗ．ｄｊｉ．ｃｏｍ／ｃｎ逡逑２逡逑

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林波;;GNSS跟踪测量技术研究[J];信息技术与信息化;2019年08期

2 国际;王田;刘成;苏牡丹;薛仁魁;;浅谈GNSS测试方案设计[J];数字技术与应用;2019年07期

3 ;2002国际GPS/GNSS学术年会[J];国际学术动态;2004年01期

4 刘畅;丁凡;田淼清;;GNSS安全——网络空间安全的新战场[J];全球定位系统;2019年01期

5 张双成;戴凯阳;南阳;张勤;瞿伟;李振宇;赵迎辉;;GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2018年02期

6 李加群;王健;赵向东;;GNSS观测数据解算检查及自动存储研究[J];测绘与空间地理信息;2017年12期

7 白帆;;海上复杂环境对GNSS天线信号影响的分析[J];数字通信世界;2018年03期

8 熊寻安;龚春龙;曹梦成;曹志德;;茜坑水库主坝表面GNSS变形监测系统设计与实现[J];人民长江;2018年12期

9 钟梓敏;;略论几种常见引起GNSS测量出现误差的因素[J];科技资讯;2018年10期

10 张鹏飞;徐泮林;;多系统GNSS在弱信号环境下的比较研究与精度评估[J];北京测绘;2018年08期

相关会议论文 前10条

1 王凯龙;郭杭;田宝连;王海涛;;GNSS车载相对定位实验研究[A];卫星导航定位与北斗系统应用2016——星参北斗 位联世界[C];2016年

2 ;GNSS系统的研究与发展[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年

3 Lingxuan Wang;Yu Gan;Erhu Wei;Lifen Sui;Xuexi Liu;;INS-Aided Single-Frequency Cycle-Slip Detection for Real-Time Kinematic GNSS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S10 多源融合导航技术[C];2018年

4 Yaozong Zhou;Cuilin Kuang;Shaohua Dou;Ziping Liu;;Development and Assessment of GNSS Online Differential Data Processing System Based on HNCORS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S02 导航与位置服务[C];2018年

5 Peng Hu;Guanwen Huang;Qin Zhang;Xiaolei Wang;Min Mao;;Algorithm and Performance of Precipitable Water Vapor Retrieval Using Multiple GNSS Precise Point Positioning Technology[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

6 Zhengxun He;Shuangcheng Zhang;Yang Nan;Kai Liu;Wei Qu;Huilin Wu;Qi Liu;;Analysis of Sea Surface Multipath and Impact on GNSS Precision Positioning[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

7 Ran Zeng;Yang Liu;;Clock Jump Repair of high-rate GNSS data for earthquake monitoring in Japan[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

8 肖岭;李向;白明玄;潘静璇;;GNSS压制欺骗信号特征分析[A];第十二届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2018年

9 张文金;;差分GNSS在无人机上的应用[A];云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C];2016年

10 刘艳祥;;松阳县南城区块一级GNSS测量的设计与实施[A];“践行‘五大发展理念’，提升地质服务能力”——浙江省地质学会2016年学术年会论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 包海　彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年

2 王立彬;中国全球卫星导航系统,夺下千万美元大单[N];新华每日电讯;2007年

3 本报记者 陈锦锋;华测导航加快核心业务发展 多元化发力驱动业绩稳定增长[N];通信信息报;2018年

4 王娜;我GNSS技术打破国外垄断[N];科技日报;2007年

5 本报记者 杨蕾;计量更准导航才能更准[N];中国质量报;2014年

6 中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任 曹冲;全球卫星导航系统的现状和前景[N];中国测绘报;2009年

7 王雅丽;实施国际化战略[N];中国测绘报;2010年

8 北京合众思壮科技股份有限公司 彭玉群;移动GIS蓄势待发[N];计算机世界;2008年

9 文湘北邋田力;全面认识全球导航卫星系统[N];中国测绘报;2007年

10 中国地震局地质研究所研究员 甘卫军;“陆态网络”监测地壳运动[N];北京日报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 夏敬潮;融合泛在无线信号与GNSS的室内外定位方法研究[D];武汉大学;2015年

2 吕海洋;基于车行GNSS轨迹数据的道路网络构建与增强方法研究[D];南京师范大学;2017年

3 徐广辉;新信号体制GNSS接收机信号同步与干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

4 徐鉴;市区环境下GNSS多径信号盲处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

5 王笑蕾;地基GNSS近地空间水环境遥感监测研究[D];长安大学;2018年

6 丁楠;地基GNSS水汽层析关键技术研究[D];中国矿业大学;2018年

7 张洪阳;GNSS弱信号载波跟踪技术[D];西安电子科技大学;2018年

8 丁茂华;GNSS对流层湿延迟及其加权平均温度研究[D];东南大学;2018年

9 岳鹏;远程火箭弹GFMINS/GNSS组合导航系统滤波技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

10 王镇;GNSS导航基带信号捕获算法与电路关键技术研究[D];东南大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱肖光;基于真实场景回放的导航接收机测试评估方法研究[D];上海交通大学;2017年

2 李宏磊;基于空域和稀疏域的高动态GNSS抗干扰技术研究[D];吉林大学;2019年

3 杨鸿毅;GNSS双天线定姿研究及软件实现[D];中国矿业大学;2019年

4 李洪涛;卫星部分遮蔽条件下GNSS载波相位动态测速模型研究[D];中国矿业大学;2019年

5 杨晓伟;GNSS精密单点定位算法研究与精度分析[D];中国矿业大学;2019年

6 丰秋林;基于机器学习的GNSS反射信号土壤湿度反演方法研究[D];中国矿业大学;2019年

7 何义磊;多GNSS间系统偏差建模与预报方法研究[D];中国矿业大学;2019年

8 刘晨;地基GNSS水汽的空间插值与层析方法[D];中国矿业大学;2019年

9 刘洋洋;地基GNSS技术的实时反演大气水汽研究[D];中国测绘科学研究院;2019年

10 杨威;面向桥梁监测的GNSS单频单历元定位关键模型研究[D];中国矿业大学;2019年

本文编号：2834318