视觉传感器辅助的高精度组合导航定位技术研究
发布时间：2021-09-01 11:02
随着“数字地球”、“智慧城市”等理念的不断普及,人们对室内外高精度定位、导航、授时服务的数量、质量及其更新速度的需求日趋复杂。传统、单一的导航定位手段已无法满足位置服务的需求。融合多种传感器,适应复杂应用环境,高效、稳健的室内外无缝导航定位系统成为了实时获取空间信息的一种新趋势。本文以实现室内外一体高精度导航定位为研究目标,在卫星/惯性组合导航定位技术的基础上,以视觉传感器辅助高精度导航定位方法为主要研究内容,围绕高精度时空信息配准、高精度视觉定位、鲁棒高效融合算法和导航定位精度评估等关键问题进行了研究,论文主要的主要工作和创新点总结如下:1、结合室内外一体导航定位的实际应用环境和精度需求,设计了一套高精度视觉传感器Spatial CAM,可在氙气闪光灯、近红外LED灯和自然光照辅助下清晰成像。采用近红外光源辅助成像时,可有效地避免出现光照污染的情况,提高了室内导航定位的实用性。同时,采用十参数/有限元混合模型对镜头畸变进行精确校正,使视觉传感器的理论测量精度达到八万分之一,满足室内高精度定位的需求。2、针对目前传感器高精度空间信息配准方法公开文献较少的情况,提出了三种可行的传感器空间...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高精度导航定位技术的应用
c.NAVSOP 示意图 d.室内外无缝导航系统示意图图 1.2 新型多源融合导航系统示意图目前，国内外对多源融合导航的新兴研究主要方向主要有：（1）全源导航定位技术（All Source Navigation and Navigation, ASPN）[23]从多种传感器和测量源接收数据，并利用导航过滤（融合）算法从中提取导航信息，从而实现精确导航。同时，采用即插即用的方式快速增加传感器，接收数信息，并利用导航融合算法从中提取导航信息，从而实现精确导航。（2）微型导航定位授时技术（Micro Positioning, Navigation and Timing, Micro-PNT）[13]利用微惯性技术和芯片原子钟技术，通过对授时、惯性导航装置和其他非惯性传感器的微小型化与集成，实现芯片级的自主导航。该技术主要用于在提高导航设备导航可靠性的同时，降低导航设备的成本与功耗。（3）随机信号导航技术（Navigation via Signals of Opportunity, NAVSOP）[14]主要利用充斥在用户周围成百上千种不同的信号（诸如 Wi-Fi 信号、无线电台信号、蜂窝基站信号等）来计算位置信息。该技术可以抵抗卫星信号的干扰和欺骗，通过识别和利用未知信号获取精确和可靠的定位结果。如英国 BAE 公司开发的 NAVSOP 系统，国内北邮研制的
a.传感器平面示意图 b.相关性能参数图 3.1 PYTHON 12K CMOS 传感器 3.1（a）为本文使用的图像传感器，与测量精度相关的参数如图 3.1(b)所的快门为全局快门，像素分辨率为 1250 万，像元大小为 4.5um。此外，该红外光源辅助照明的模式下进行图像信息的采集。具体的，PYTHON 12K 子曲线图如图 3.2 所示。a.彩色影像与黑白影像感光对比 a.黑白影像与近红外影像感光对图 3.2 PYTHON 12K 图像传感器感光量子效率曲线 3.2 为 PYTHON 12K 传感器在彩色模式（Color）、黑白模式（Mono）和近
【参考文献】：
期刊论文
[1]新一代空间交会对接光学成像敏感器[J]. 刘启海,龚德铸,华宝成,钟俊,郑岩,赵春晖. 空间控制技术与应用. 2018(02)
[2]基于IGG3的数字工业摄影测量抗差光束法平差[J]. 王俊威,西勤,冯其强,郭迎钢,向民志. 测绘科学技术学报. 2017(04)
[3]从摄影测量到计算机视觉[J]. 龚健雅,季顺平. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(11)
[4]车载POS系统测量合作目标安置参数解算方法[J]. 周阳林,李广云,王力,周帅峰,符京杨,董明. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(10)
[5]OptiTrack系统点位测量的精度测试[J]. 王俊威,西勤,冯其强,骆思. 北京测绘. 2017(S1)
[6]北斗地基导航信号网络测试方法研究[J]. 符京杨,王力,汤廷松,赵娜,周锋. 地理空间信息. 2017(05)
[7]基于传感器联合测量的车载POS精度检测系统设计[J]. 周阳林,李广云,王力,周帅峰,宗文鹏,董明. 仪器仪表学报. 2017(04)
[8]高动态科学级CMOS相机设计与成像分析[J]. 孙宏海,何舒文,吴培,王延杰. 液晶与显示. 2017(03)
[9]车载三维激光扫描系统安置参数一站式标定[J]. 王力,李广云,杨新永,王永乐,周阳林,崔谦. 红外与激光工程. 2016(11)
[10]结合光流跟踪和三焦点张量约束的双目视觉里程计[J]. 程传奇,郝向阳,张振杰,赵漫丹. 中国惯性技术学报. 2016(04)
博士论文
[1]基于目标特征的单目视觉位置姿态测量技术研究[D]. 赵连军.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]可量测影像与GPS/IMU融合高精度定位定姿方法研究[D]. 张晓东.解放军信息工程大学 2013
[3]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
[4]空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D]. 江刚武.解放军信息工程大学 2009
[5]车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D]. 徐田来.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]小型天文测量计时器研究[D]. 杨宇飞.解放军信息工程大学 2013
[2]基于人工标志的激光扫描数据自动拼接技术研究[D]. 王力.解放军信息工程大学 2010
[3]非量测型彩色数码相机测量精度研究[D]. 陈新.解放军信息工程大学 2010
[4]精密动态测量精度检测技术研究[D]. 何峰.解放军信息工程大学 2007
[5]GPS接收机综合检定场的建立及其动态检定方法的实现[D]. 孟凡玉.中国人民解放军信息工程大学 2002
本文编号：3376862
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：168 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
高精度导航定位技术的应用
c.NAVSOP 示意图 d.室内外无缝导航系统示意图图 1.2 新型多源融合导航系统示意图目前，国内外对多源融合导航的新兴研究主要方向主要有：（1）全源导航定位技术（All Source Navigation and Navigation, ASPN）[23]从多种传感器和测量源接收数据，并利用导航过滤（融合）算法从中提取导航信息，从而实现精确导航。同时，采用即插即用的方式快速增加传感器，接收数信息，并利用导航融合算法从中提取导航信息，从而实现精确导航。（2）微型导航定位授时技术（Micro Positioning, Navigation and Timing, Micro-PNT）[13]利用微惯性技术和芯片原子钟技术，通过对授时、惯性导航装置和其他非惯性传感器的微小型化与集成，实现芯片级的自主导航。该技术主要用于在提高导航设备导航可靠性的同时，降低导航设备的成本与功耗。（3）随机信号导航技术（Navigation via Signals of Opportunity, NAVSOP）[14]主要利用充斥在用户周围成百上千种不同的信号（诸如 Wi-Fi 信号、无线电台信号、蜂窝基站信号等）来计算位置信息。该技术可以抵抗卫星信号的干扰和欺骗，通过识别和利用未知信号获取精确和可靠的定位结果。如英国 BAE 公司开发的 NAVSOP 系统，国内北邮研制的
a.传感器平面示意图 b.相关性能参数图 3.1 PYTHON 12K CMOS 传感器 3.1（a）为本文使用的图像传感器，与测量精度相关的参数如图 3.1(b)所的快门为全局快门，像素分辨率为 1250 万，像元大小为 4.5um。此外，该红外光源辅助照明的模式下进行图像信息的采集。具体的，PYTHON 12K 子曲线图如图 3.2 所示。a.彩色影像与黑白影像感光对比 a.黑白影像与近红外影像感光对图 3.2 PYTHON 12K 图像传感器感光量子效率曲线 3.2 为 PYTHON 12K 传感器在彩色模式（Color）、黑白模式（Mono）和近
【参考文献】：
期刊论文
[1]新一代空间交会对接光学成像敏感器[J]. 刘启海,龚德铸,华宝成,钟俊,郑岩,赵春晖. 空间控制技术与应用. 2018(02)
[2]基于IGG3的数字工业摄影测量抗差光束法平差[J]. 王俊威,西勤,冯其强,郭迎钢,向民志. 测绘科学技术学报. 2017(04)
[3]从摄影测量到计算机视觉[J]. 龚健雅,季顺平. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(11)
[4]车载POS系统测量合作目标安置参数解算方法[J]. 周阳林,李广云,王力,周帅峰,符京杨,董明. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(10)
[5]OptiTrack系统点位测量的精度测试[J]. 王俊威,西勤,冯其强,骆思. 北京测绘. 2017(S1)
[6]北斗地基导航信号网络测试方法研究[J]. 符京杨,王力,汤廷松,赵娜,周锋. 地理空间信息. 2017(05)
[7]基于传感器联合测量的车载POS精度检测系统设计[J]. 周阳林,李广云,王力,周帅峰,宗文鹏,董明. 仪器仪表学报. 2017(04)
[8]高动态科学级CMOS相机设计与成像分析[J]. 孙宏海,何舒文,吴培,王延杰. 液晶与显示. 2017(03)
[9]车载三维激光扫描系统安置参数一站式标定[J]. 王力,李广云,杨新永,王永乐,周阳林,崔谦. 红外与激光工程. 2016(11)
[10]结合光流跟踪和三焦点张量约束的双目视觉里程计[J]. 程传奇,郝向阳,张振杰,赵漫丹. 中国惯性技术学报. 2016(04)
博士论文
[1]基于目标特征的单目视觉位置姿态测量技术研究[D]. 赵连军.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[2]可量测影像与GPS/IMU融合高精度定位定姿方法研究[D]. 张晓东.解放军信息工程大学 2013
[3]数字工业摄影测量技术研究与实践[D]. 冯其强.解放军信息工程大学 2010
[4]空间目标相对位置和姿态的抗差四元数估计[D]. 江刚武.解放军信息工程大学 2009
[5]车载组合导航信息融合算法研究与系统实现[D]. 徐田来.哈尔滨工业大学 2007
硕士论文
[1]小型天文测量计时器研究[D]. 杨宇飞.解放军信息工程大学 2013
[2]基于人工标志的激光扫描数据自动拼接技术研究[D]. 王力.解放军信息工程大学 2010
[3]非量测型彩色数码相机测量精度研究[D]. 陈新.解放军信息工程大学 2010
[4]精密动态测量精度检测技术研究[D]. 何峰.解放军信息工程大学 2007
[5]GPS接收机综合检定场的建立及其动态检定方法的实现[D]. 孟凡玉.中国人民解放军信息工程大学 2002
本文编号：3376862
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