可量測影像實景導航關鍵技術研究.pdf

1、衛(wèi)星導航和位置服務融合了信息業(yè)、制造業(yè)、服務業(yè)等多行業(yè),也成為智能手機等終端設備的必備功能。隨著移動互聯(lián)網生態(tài)圈的形成,衛(wèi)星導航定位和基于位置的服務(LBS)必將給互聯(lián)網、無線通信、物聯(lián)網、車聯(lián)網帶來日新月異的變化,改變日常生活方式。作為國家大力培育的戰(zhàn)略性新興產業(yè),衛(wèi)星導航與位置服務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、移動通信之后的全球第三大信息技術和新的增長點。
　　快速發(fā)展和應用的移動互聯(lián)網絡時代,用戶體驗

2、直接決定一個產品或應用模式的生存。在導航定位與位置服務中,用戶需要在路徑引導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航信息,提高導航認知的可視性、真實性和可靠性,提高導航位置服務用戶體驗。可量測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,為位置導航提供了一種全新數據源,一方面可以提高位置導航應用的體驗和真實性,為導航提供了更多、更高分辨率和更精細的數據資源,另一方面,可量測實景影像

3、具有嚴密的內、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)星定位數據和慣導數據的融合處理,為提高導航定位的精準性和可靠性奠定了基礎。
　　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航定位和實景位置導航可視化服務兩方面的技術開展研究,將可量測影像與二維導航數字地圖、衛(wèi)星導航定位數據、CCD實時影像數據、慣導數據和里程數據有機融合,為實景導航位置服務提供一種基于可量測影像實景導航的新思路。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)探討了各種位置導航方法,提出了可量測影像實景導航概念和特點,分析了基于可量測影像的實景位置導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,在此基礎上提出了基于可量測影像的多源信息融合實景導航技術框架。
　　2)研究了基于可量測影像的多源信息融合實景導航數據模型。針對可量測影像實景導航數據的特點,提出了實景導航地圖的概念模型,進一步研究了實景導航

5、地圖數據組織和高效檢索顯示方法。提出了二維導航數字地圖的“多級四叉樹+R樹+LOD”的索引結構、可量測實景影像的動態(tài)分段索引結構和數據分層存儲模型,實現(xiàn)了可量測實景影像與二維導航數字地圖的有效融合,提高了數據檢索效率,適應了可量測實景影像的多種應用模式。在此基礎上研究了車道級路線導引與可量測實景影像相集成的實景導航表達方法。
　　3)在可量測影像實景導航定位方面,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鍵問題。進一步提出了基于可量測實景影像匹配的車輛導航定位方法。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果與衛(wèi)星定位/慣性導航/里程計等多源數據融合處理導航定位方法。在對IMU零偏溫度特性分

7、析基礎上,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和里程計數據的聯(lián)邦 Kalman濾波導航計算方法,通過實際跑車實驗驗證了方法的有效性。
　　5)可量測影像實景導航原型構建與實驗驗證工作:以基于可量測實景影像的某型武器無依托發(fā)射導航系統(tǒng)原型為例,對可量測影像實景導航的技術體系、可量測影像實景導航的數據組織、實時匹配定位和融合處理導航計算等關鍵技術進行了試驗與精度