留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

一种GNSS/视觉观测紧组合导航定位算法研究

冯祎 涂锐 韩军强 张垠 李芳馨 洪菊 张世旋

冯祎, 涂锐, 韩军强, 张垠, 李芳馨, 洪菊, 张世旋. 一种GNSS/视觉观测紧组合导航定位算法研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 49-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021081001
引用本文: 冯祎, 涂锐, 韩军强, 张垠, 李芳馨, 洪菊, 张世旋. 一种GNSS/视觉观测紧组合导航定位算法研究[J]. 全球定位系统, 2021, 46(6): 49-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021081001
FENG Yi, TU Rui, HAN Junqiang, ZHANG Yin, LI Fangxin, HONG Ju, ZHANG Shixuan. Study on a tight integrated navigation and positioning algorithm of GNSS/visual observation[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 49-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021081001
Citation: FENG Yi, TU Rui, HAN Junqiang, ZHANG Yin, LI Fangxin, HONG Ju, ZHANG Shixuan. Study on a tight integrated navigation and positioning algorithm of GNSS/visual observation[J]. GNSS World of China, 2021, 46(6): 49-54. doi: 10.12265/j.gnss.2021081001

一种GNSS/视觉观测紧组合导航定位算法研究

doi: 10.12265/j.gnss.2021081001
基金项目: 国家自然科学基金项目(41974032);中组部、陕西省、中科院高层次人才项目
详细信息
    作者简介:

    冯祎:(1996—),男,硕士研究生,中国科学院国家授时中心,研究方向为多传感器组合导航

    涂锐:(1985—),男,博士,研究员,研究方向为GNSS精密定位,测速,时间传递,灾害监测等

    韩军强:(1989—),男,助理研究员,中国科学院国家授时中心,研究方向GNSS 电离层建模理论研究及高精度定位应用

    通讯作者:

    韩军强 E-mail:rockyhan@yeah.net

  • 中图分类号: P228.4

Study on a tight integrated navigation and positioning algorithm of GNSS/visual observation

  • 摘要: 全球卫星导航系统(GNSS)在弱信号环境下,GNSS信号易受到遮挡或者电磁干扰,严重影响导航定位的可靠性、连续性和精度. 针对此问题,本文作者研究了一种GNSS和视觉观测紧组合导航定位方法. 首先基于相机采集图像数据,利用ORB-SLAM2开源平台求解得到视觉位置结果增量,再联合GNSS伪距观测数据采用卡尔曼滤波(KF)进行组合定位解算. 采用实测的GNSS伪距观测数据和图像数据进行测试,试验结果表明:该算法不仅能有效地提升GNSS弱信号环境下导航定位的连续性和精度,还能在卫星数少于4颗时保持持续导航定位.

     

  • 图  1  针孔成像几何模型图

    图  2  GNSS/视觉紧组合系统框架图

    图  3  试验推车平台示意图

    注:1. 2个Point Grey相机(GS3-U3-23S6C-C);2. 1套NovAtel  天线及接收机设备(NovAtel-SE);3. 1套FSAS惯性导航设备(iMAR-FSAS).                

    图  4  小推车平面轨迹图

    图  5  小推车速度

    图  6  GPS SPP定位结果误差图

    图  7  纯视觉导航结果误差图

    图  8  GNSS/视觉松组合结果误差图

    图  9  GNSS/视觉紧组合结果误差图

    图  10  40~70 s模拟卫星数量少于4颗松组合结果

    图  11  40~70 s模拟卫星数量少于4颗紧组合结果

    表  1  四种方法的误差结果统计 m

    方法误差RMS误差最大值
    ENUENU
    纯视觉2.586.431.42 4.5810.492.51
    GPS SPP1.921.533.667.198.6015.57
    松组合1.430.871.673.393.984.87
    紧组合1.030.861.524.025.415.22
    下载: 导出CSV

    表  2  模拟卫星数量少于4颗时松组合和紧组合误差结果统计 m

    方法误差RMS 误差最大值
    ENUENU
    松组合1.611.791.90 3.394.134.87
    紧组合1.120.951.705.765.415.95
    下载: 导出CSV
  • [1] 杨元喜. 弹性PNT基本框架[J]. 测绘学报, 2018, 47(7): 893-898. DOI: 10.11947/j.AGCS.2018.20180149
    [2] CHEN X, HU W D, ZHANG L F, et al. Integration of low-cost GNSS and monocular cameras for simultaneous localization and mapping[J]. Sensors, 2018, 18(7): 2193. DOI: 10.3390/s18072193
    [3] 冯黎, 郭承军. 基于GNSS/SINS/双目视觉里程计的车载导航系统分析与设计[J]. 汽车技术, 2019(10): 37-41.
    [4] 陈锐志, 王磊, 李德仁, 等. 导航与遥感技术融合综述[J]. 测绘学报, 2019, 48(12): 1507-1522.
    [5] 曾庆喜, 邱文旗, 冯玉朋, 等. GNSS/VO组合导航研究现状及发展趋势[J]. 导航定位学报, 2018, 6(2): 1-6.
    [6] AUMAYER B M, PETOVELLO M G, LACHAPELLE G. Development of a tightly coupled vision/GNSS system[C]// The 27th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation, 2014: 2202-2211.
    [7] 钱闯. 弱GNSS信号区域的GNSS/INS/LiDAR高精度定位方法及其应用研究[D]. 武汉: 武汉大学, 2017.
    [8] 高翔, 张涛. 视觉SLAM十四讲[M]. 北京: 电子工业出版社, 2017.
    [9] MUR-ARTAL R, TARDÓS J D. ORB-SLAM2: an open-source SLAM system for monocular, stereo and RGB-D cameras[J]. 2016, 33(5): 1255-1262. DOI: 10.1109/TRO.2017.2705103
    [10] ZHANG Z Y. A flexible new technique for camera calibration[J]. IEEE transactions on pattern analysis and machine intelligence, 2000, 22(11): 1330-1334. DOI: 10.1109/34.888718
    [11] 冯祎, 涂锐, 韩军强, 等. 双目视觉辅助GNSS在恶劣环境下导航定位[J]. 全球定位系统, 2020, 45(3): 48-53.
  • 加载中
图(11) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  478
  • HTML全文浏览量:  124
  • PDF下载量:  45
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-10
  • 录用日期:  2021-08-10
  • 网络出版日期:  2021-12-29

目录

    /

    返回文章
    返回