一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法。使用本發(fā)明能夠僅依靠在線定位而不需事先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)如室內(nèi)、地下、樓群密集等環(huán)境下的定位有很好效果。本發(fā)明利用視頻采集設(shè)備采集移動(dòng)終端周?chē)膱D像信息，對(duì)視頻流進(jìn)行分析處理提取出移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，以此來(lái)輔助修正衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)量到的全局定位信息，最終得到高精度的定位結(jié)果，與傳統(tǒng)方式相比，不需要進(jìn)行事先的數(shù)據(jù)采集，僅需要在線定位過(guò)程即可，大大簡(jiǎn)化了推廣的復(fù)雜度；同時(shí)，本發(fā)明提高了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的定位精度，使得定位精度能達(dá)到亞米級(jí)；并且，對(duì)于遮擋嚴(yán)重的情況或室內(nèi)等條件下能實(shí)現(xiàn)很精確定位。
【專利說(shuō)明】一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，基于位置的服務(wù)(LBS，Locat1n Based Services)被廣泛認(rèn)為是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)，目前，LBS中位置的獲取主要是依靠以GPS為主要代表的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigat1n Satellite System,GNSS),GNSS 具有定位精度高、全球 24 小時(shí)可用，以及不易受天氣等因素影響的優(yōu)勢(shì)，但衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)本身具有信號(hào)弱、易受遮擋的先天性不足，這使得GNSS的應(yīng)用場(chǎng)景大大受限，例如在市區(qū)的街道和高架橋下等區(qū)域，其定位性能將嚴(yán)重受限，在室內(nèi)、地下等區(qū)域?qū)缀鯊氐资?。因此，基于蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)、WLAN網(wǎng)絡(luò)、視覺(jué)等方式的定位手段應(yīng)用而生，這些輔助定位手段通常作為衛(wèi)星導(dǎo)航的一種輔助定位方式，在連續(xù)性、精度等方面對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航進(jìn)行增強(qiáng)。
[0003]目前，基于圖像、視頻的導(dǎo)航定位主要集中在景像匹配方面，傳統(tǒng)的景像匹配定位方法通常分為兩個(gè)步驟:離線采集階段和在線定位階段。離線采集階段是指預(yù)先通過(guò)搭載攝像頭的采集車(chē)對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行景像采集，建立整個(gè)區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)庫(kù)；在線定位階段，定位終端通過(guò)攝像頭實(shí)時(shí)采集景像信息，然后與之前建立的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，估計(jì)出該目標(biāo)點(diǎn)的地理位置。該方法是實(shí)際的使用中應(yīng)用比較受限，一方面，其需要事先進(jìn)行大量的信息采集，另一方面，由于環(huán)境的變化數(shù)據(jù)庫(kù)需要不斷的更新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，能夠僅依靠在線定位而不需事先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，大大簡(jiǎn)化了推廣的復(fù)雜度，對(duì)如室內(nèi)、地下、樓群密集等環(huán)境下的定位有很好效果。
[0005]本發(fā)明的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法包括如下步驟:
[0006]步驟1，在獲取衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的同時(shí)，利用設(shè)于移動(dòng)終端上的視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從視頻采集部件連續(xù)采集的M幀圖像中提取出靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤；
[0007]步驟2，利用相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息獲得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息；其中，所述參考點(diǎn)為絕對(duì)位置坐標(biāo)已知的點(diǎn)；
[0008]步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0009]其中，所述步驟2中，獲得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息的方法為:
[0010]步驟2.1，將衛(wèi)星導(dǎo)航定位成功，并且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為h時(shí)刻，此時(shí)移動(dòng)終端的位置記為參考點(diǎn)位置；
[0011]步驟2.2，在時(shí)刻，令衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取的導(dǎo)航定位結(jié)果作為移動(dòng)終端最終定位結(jié)果輸出，同時(shí)，利用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量靜態(tài)目標(biāo)到移動(dòng)終端之間的距離；
[0012]步驟2.3，在\時(shí)刻，i≥2，對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤匹配，若匹配成功，則轉(zhuǎn)到步驟2.4 ;若匹配不成功，則在前M幀圖像信息中提取新的靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ；
[0013]步驟2.4，利用V1和\時(shí)刻的視頻流信息，提取出靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端在和\時(shí)刻的相對(duì)位置變化信息，同時(shí)利用移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化的歷史信息求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息。
[0014]進(jìn)一步地，可以根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔或距離對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行更新，即換一個(gè)絕對(duì)位置已知的點(diǎn)作為參考點(diǎn)，并將此時(shí)刻記為h,重復(fù)步驟2.2~步驟3。
[0015]進(jìn)一步地，可以在進(jìn)行步驟3之前先判斷是否需要進(jìn)行視覺(jué)輔助，具體方法如下:對(duì)所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進(jìn)行視覺(jué)輔助；如果該定位結(jié)果不可信，則需要進(jìn)行視覺(jué)輔助，采用步驟3獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)并作為移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果輸出。
[0016]進(jìn)一步地，還可以包括步驟4:對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)融合，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果；其中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)的權(quán)值根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度進(jìn)行分配。
[0017]本發(fā)明的視覺(jué)輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機(jī)，包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺(jué)信息處理模塊和綜合處理模塊，其中，綜合處理模塊與衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺(jué)信息處理模塊連接；
[0018]其中，衛(wèi)星導(dǎo)航模塊根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)計(jì)算出移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果，并將移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊；
[0019]視覺(jué)信息處理模塊包括視頻采集部件和圖像處理部件；其中，視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集到的視頻流信息輸出給圖像處理部件；圖像處理部件根據(jù)視頻流信息抓取靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，求取相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息，并結(jié)合參考點(diǎn)與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息獲得移動(dòng)終端與參考點(diǎn)的位置變化信息，即移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，其中，參考點(diǎn)為絕對(duì)位置坐標(biāo)已知的點(diǎn)；圖像處理部件將移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊；
[0020]綜合處理模塊根據(jù)視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對(duì)移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0021]其中，所述圖像處理部件包括靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元和輸出單元; [0022]其中，靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元連接；移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元與綜合處理模塊連接；輸出單元與綜合處理模塊連接；
[0023]其中，所述靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元接收視頻采集部件采集的連續(xù)M幀圖像，提取出靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標(biāo)發(fā)送給靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元；[0024]計(jì)時(shí)判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為h時(shí)亥IJ，開(kāi)始計(jì)時(shí)并進(jìn)行計(jì)時(shí)判定，如果處于ti時(shí)刻，i < 2，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時(shí)刻，i ^ 2，則令靜態(tài)目標(biāo)匹配單元進(jìn)行靜態(tài)目標(biāo)匹配；
[0025]靜態(tài)目標(biāo)匹配單元在\時(shí)刻，i≤2，對(duì)本幀圖像中的靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標(biāo)；
[0026]靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元利 用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量移動(dòng)終端到靜態(tài)目標(biāo)之間的距離，并計(jì)算出相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化信息，其中h時(shí)刻移動(dòng)終端位置為參考點(diǎn)位置；將相對(duì)位置變化信息發(fā)送給移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元;
[0027]移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元利用移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化的歷史信息求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給輸出單元；
[0028]輸出單元將移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，t!時(shí)刻，輸出單元的輸出結(jié)果為O A時(shí)刻，i ^ 2，輸出單元輸出移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息。
[0029]所述綜合處理模塊包括衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元、視覺(jué)輔助定位單元和加權(quán)融合單元；
[0030]其中，衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果并進(jìn)行可信度分析，將分析結(jié)果發(fā)送給加權(quán)融合單元；
[0031]視覺(jué)輔助定位單元接收視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)，稱為視覺(jué)輔助定位結(jié)果；將視覺(jué)輔助定位結(jié)果發(fā)送給加權(quán)融合單元；
[0032]加權(quán)融合單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果以及視覺(jué)輔助定位單元輸出的視覺(jué)輔助定位結(jié)果，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元的分析結(jié)果分配衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和視覺(jué)輔助定位結(jié)果的權(quán)值，并進(jìn)行加權(quán)處理，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0033]有益效果:
[0034](I)本發(fā)明與傳統(tǒng)方式相比，不需要進(jìn)行事先的數(shù)據(jù)采集，僅需要在線定位過(guò)程即可，大大簡(jiǎn)化了推廣的復(fù)雜度；同時(shí)，本發(fā)明提高了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的定位精度，使得定位精度能達(dá)到亞米級(jí)；并且，對(duì)于遮擋嚴(yán)重的情況或室內(nèi)等條件下能實(shí)現(xiàn)很精確定位。
[0035](2)本發(fā)明在h時(shí)刻，由于圖像信息少，視覺(jué)輔助系統(tǒng)不起作用，采用衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果作為最終定位結(jié)果；t2及其以后時(shí)刻可以根據(jù)靜態(tài)目標(biāo)到移動(dòng)終端之間的位置變化信息獲取移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，然后根據(jù)移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果以及參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)計(jì)算出移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果。
[0036](3) \時(shí)刻，先對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行匹配，如果匹配不成功則重新抓取靜態(tài)目標(biāo)，可以實(shí)時(shí)更新靜態(tài)目標(biāo)。
[0037](4)本發(fā)明對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行更新，避免誤差隨時(shí)間的推移而累積，這里的更新，指參考點(diǎn)絕對(duì)位置坐標(biāo)由視覺(jué)輔助后的導(dǎo)航定位確定，同時(shí)也包括更換新的參考點(diǎn)。
[0038](5)本發(fā)明首先對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行可信度分析，從而確定是否需要進(jìn)行視覺(jué)輔助；并且，可以根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度分配衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和視覺(jué)輔助定位結(jié)果的權(quán)值，對(duì)兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行加權(quán)處理獲得最終的更為可靠的定位結(jié)果。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖2為本發(fā)明圖像處理部件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖3為本發(fā)明綜合處理模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0043]本發(fā)明提供了一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，利用視頻采集設(shè)備采集移動(dòng)終端周?chē)膱D像信息，對(duì)視頻流進(jìn)行分析處理提取出移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，以此來(lái)輔助修正衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)量到的全局定位信息，最終得到高精度的定位結(jié)果。
[0044]本發(fā)明定位方法基 于視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位機(jī)，所述定位機(jī)包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺(jué)信息處理模塊和綜合處理模塊，如圖1所示。
[0045]其中，衛(wèi)星導(dǎo)航模塊為通用的多系統(tǒng)低精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)，其接收GPS、北斗等導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)，通過(guò)至少四顆衛(wèi)星的偽距、偽距率信號(hào)以及相應(yīng)星歷數(shù)據(jù)
實(shí)時(shí)計(jì)算移動(dòng)終端的位置,并將衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果實(shí)時(shí)發(fā)送給綜合處理模塊。
[0046]視覺(jué)信息處理模塊包括視頻采集部件和圖像處理部件，視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集到的視頻流信息輸出給圖像處理部件。圖像處理部件接收視頻采集部件輸出的視頻流信息并進(jìn)行處理，分析提取移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化情況，從而獲得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的坐標(biāo)位置(可以建立以參考點(diǎn)為原點(diǎn)的坐標(biāo)系，進(jìn)而得到移動(dòng)終端在該坐標(biāo)系中的坐標(biāo))，即局部定位結(jié)果，并將局部定位結(jié)果發(fā)送至綜合處理模塊。
[0047]其中，所述圖像處理部件包括靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元和輸出單元，如圖2所示。
[0048]其中，靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元連接；移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元與綜合處理模塊連接；輸出單元與綜合處理模塊連接；
[0049]其中，所述靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元接收視頻采集部件采集的連續(xù)M幀圖像，提取出靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標(biāo)發(fā)送給靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元；
[0050]計(jì)時(shí)判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為h時(shí)亥IJ，開(kāi)始計(jì)時(shí)并進(jìn)行計(jì)時(shí)判定，如果處于\時(shí)刻，i < 2，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時(shí)刻，i ^ 2，則令靜態(tài)目標(biāo)匹配單元進(jìn)行靜態(tài)目標(biāo)匹配；[0051]靜態(tài)目標(biāo)匹配單元在\時(shí)刻，i≥2，對(duì)本幀圖像中的靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標(biāo)；
[0052]靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元利用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量移動(dòng)終端到靜態(tài)目標(biāo)之間的距離，并計(jì)算出相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化信息，其中h時(shí)刻移動(dòng)終端位置為參考點(diǎn)位置；將相對(duì)位置變化信息發(fā)送給移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元;
[0053]移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元利用移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化的歷史信息求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給輸出單元；
[0054]輸出單元將移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，t!時(shí)刻，輸出單元的輸出結(jié)果為O A時(shí)刻，i ≥ 2，輸出單元輸出移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息。
[0055]綜合處理模塊根據(jù)視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)(即全局定位坐標(biāo))，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對(duì)移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理 模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0056]所述綜合處理模塊包括衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元、視覺(jué)輔助定位單元和加權(quán)融合單元，如圖3所示。
[0057]其中，衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果并進(jìn)行可信度分析，將分析結(jié)果發(fā)送給加權(quán)融合單元；
[0058]視覺(jué)輔助定位單元接收視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)；將移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)發(fā)送給加權(quán)融合單元；
[0059]加權(quán)融合單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果以及視覺(jué)輔助定位單元輸出的移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元的分析結(jié)果分配衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)的權(quán)值，并進(jìn)行加權(quán)處理，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0060]本發(fā)明的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法具體包括如下步驟:
[0061]步驟1，通過(guò)衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取移動(dòng)終端的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果。與此同時(shí)，利用視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從視頻采集部件連續(xù)采集的M幀圖像中抓取定位終端周?chē)撵o態(tài)目標(biāo)(例如橋梁、樹(shù)木、大樓等)，保存靜態(tài)目標(biāo)的特征，對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與跟蹤。將衛(wèi)星導(dǎo)航定位成功，并且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為tQ時(shí)亥Ij,此時(shí)移動(dòng)終端的位置記為參考點(diǎn)位置。
[0062]步驟2，計(jì)算移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，即移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位信息，其中，參考點(diǎn)為絕對(duì)位置坐標(biāo)已知的點(diǎn)，參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)由衛(wèi)星導(dǎo)航定位獲得或由視覺(jué)輔助后的衛(wèi)星導(dǎo)航定位獲得，具體包括如下步驟:
[0063]步驟2.1，在&時(shí)刻，由于圖像信息少，視覺(jué)輔助系統(tǒng)不起作用，局部定位結(jié)果為O，衛(wèi)星導(dǎo)航模塊的導(dǎo)航定位結(jié)果作為最終定位結(jié)果(Xi，yi，Zi)向外輸出；同
時(shí)，利用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量靜態(tài)目標(biāo)到移動(dòng)終端之間的位置變化信息。
[0064]步驟2.2，在tji≥2)時(shí)刻，對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤匹配，若匹配不成功則轉(zhuǎn)到步驟
2.3，否則轉(zhuǎn)到步驟2.4 ;
[0065]步驟2.3，對(duì)前M幀連續(xù)圖像的信息進(jìn)行分析處理，提取新的靜態(tài)目標(biāo)，保存靜態(tài)目標(biāo)的特征，并進(jìn)行跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ;
[0066]步驟2.4，利用V1和\時(shí)刻的視頻流信息，提取出移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)在和\時(shí)刻的相對(duì)位置變化信息，轉(zhuǎn)到步驟2.5 ;所述V1和\時(shí)刻的相對(duì)位置變化信息可以通過(guò)\時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息減去時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息獲得；
[0067]步驟2.5,利用歷史信息(移動(dòng)終端在V2至V1之間、ti_3至V2之間、......、ti
至h之間的位置變化情況)，求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，即移動(dòng)終端相對(duì)
于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果。
[0068]步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0069]步驟4，對(duì)衛(wèi) 星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進(jìn)行視覺(jué)輔助；如果該定位結(jié)果不可信，則轉(zhuǎn)到步驟5。
[0070]步驟5，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度，分配由步驟3獲得的移動(dòng)終端的絕對(duì)位
置坐標(biāo)和移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的權(quán)值，對(duì)這兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行加
權(quán)計(jì)算，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果(Xi^pZi)發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
[0071]其中，為了避免誤差隨時(shí)間的推移而累積，對(duì)參考點(diǎn)的信息需要進(jìn)行定期更新，選取新的參考點(diǎn)，移動(dòng)終端的初始位置可以作為初始參考點(diǎn)。
[0072]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1，在獲取衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的同時(shí)，利用設(shè)于移動(dòng)終端上的視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，從視頻采集部件連續(xù)采集的M幀圖像中提取出靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤； 步驟2，利用相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息獲得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息；其中，所述參考點(diǎn)為絕對(duì)位置坐標(biāo)已知的點(diǎn)； 步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，所述步驟2中，獲得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息的方法為: 步驟2.1，將衛(wèi)星導(dǎo)航定位成功，并且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為h時(shí)刻，此時(shí)移動(dòng)終端的位置記為參考點(diǎn)位置； 步驟2.2，在h時(shí)刻，令衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取的導(dǎo)航定位結(jié)果作為移動(dòng)終端最終定位結(jié)果輸出，同時(shí)，利用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量靜態(tài)目標(biāo)到移動(dòng)終端之間的距離； 步驟2.3，在\時(shí)刻，i≤2，對(duì)靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤匹配，若匹配成功，則轉(zhuǎn)到步驟2.4;若匹配不成功，則在前M幀圖像信息中提取新的靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ； 步驟2.4，利用和\時(shí)刻的視頻流信息，提取出靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端在V1和\時(shí)刻的相對(duì)位置變化信息，同時(shí)利用移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化的歷史信息求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息。
3.如權(quán)利要求2所述的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，根據(jù)設(shè)定的時(shí)間間隔或距離對(duì)參考點(diǎn)進(jìn)行更新，即換一個(gè)絕對(duì)位置已知的點(diǎn)作為參考點(diǎn)，并將此時(shí)刻記為tQ，重復(fù)步驟2.2~步驟3。
4.如權(quán)利要求1或2所述的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟3之前先判斷是否需要進(jìn)行視覺(jué)輔助，具體方法如下:對(duì)所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進(jìn)行視覺(jué)輔助；如果該定位結(jié)果不可信，則需要進(jìn)行視覺(jué)輔助，采用步驟3獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)并作為移動(dòng)終端的最終定位結(jié)果輸出。
5.如權(quán)利要求4所述的視覺(jué)輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，還包括步驟4:對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)進(jìn)行加權(quán)融合，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果；其中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)的權(quán)值根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度進(jìn)行分配。
6.一種視覺(jué)輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機(jī)，其特征在于，包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺(jué)信息處理模塊和綜合處理模塊，其中，綜合處理模塊與衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺(jué)信息處理模塊連接； 其中，衛(wèi)星導(dǎo)航模塊根據(jù)導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)播發(fā)的導(dǎo)航信號(hào)計(jì)算出移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果，并將移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊； 視覺(jué)信息處理模塊包括視頻采集部件和圖像處理部件；其中，視頻采集部件對(duì)移動(dòng)終端周?chē)膱D像進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將采集到的視頻流信息輸出給圖像處理部件；圖像處理部件根據(jù)視頻流信息抓取靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，求取相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息，并結(jié)合參考點(diǎn)與靜態(tài)目標(biāo)的位置變化信息獲得移動(dòng)終端與參考點(diǎn)的位置變化信息，即移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，其中，參考點(diǎn)為絕對(duì)位置坐標(biāo)已知的點(diǎn)；圖像處理部件將移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊； 綜合處理模塊根據(jù)視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果和參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對(duì)移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動(dòng)終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
7.如權(quán)利要求6所述的視覺(jué)輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機(jī)，其特征在于，所述圖像處理部件包括靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元和輸出單元； 其中，靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計(jì)時(shí)判定單元、靜態(tài)目標(biāo)匹配單元、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元連接；移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元與綜合處理模塊連接；輸出單元與綜合處理模塊連接； 其中，所述靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元接收視頻采集部件采集的連續(xù)M幀圖像，提取出靜態(tài)目標(biāo)并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標(biāo)發(fā)送給靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元； 計(jì)時(shí)判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標(biāo)的時(shí)刻記為h時(shí)刻，開(kāi)始計(jì)時(shí)并進(jìn)行計(jì)時(shí) 判定，如果處于\時(shí)刻，i < 2，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時(shí)刻，i ≥2，則令靜態(tài)目標(biāo)匹配單元進(jìn)行靜態(tài)目標(biāo)匹配； 靜態(tài)目標(biāo)匹配單元在\時(shí)刻，i ^ 2，對(duì)本幀圖像中的靜態(tài)目標(biāo)進(jìn)行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元計(jì)算移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標(biāo)抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標(biāo)； 靜態(tài)目標(biāo)與移動(dòng)終端距離計(jì)算單元利用視覺(jué)測(cè)量的方法測(cè)量移動(dòng)終端到靜態(tài)目標(biāo)之間的距離，并計(jì)算出相鄰時(shí)刻移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化信息，其中h時(shí)刻移動(dòng)終端位置為參考點(diǎn)位置；將相對(duì)位置變化信息發(fā)送給移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元；移動(dòng)終端與參考點(diǎn)距離計(jì)算單元利用移動(dòng)終端與靜態(tài)目標(biāo)的相對(duì)位置變化的歷史信息求得移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息，并將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給輸出單元； 輸出單元將移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，A時(shí)亥IJ，輸出單元的輸出結(jié)果為O山時(shí)刻，i > 2，輸出單元輸出移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的位置變化信息。
8.如權(quán)利要求6或7所述的視覺(jué)輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機(jī)，其特征在于，所述綜合處理模塊包括衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元、視覺(jué)輔助定位單元和加權(quán)融合單元； 其中，衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果并進(jìn)行可信度分析，將分析結(jié)果發(fā)送給加權(quán)融合單元； 視覺(jué)輔助定位單元接收視覺(jué)信息處理模塊輸出的移動(dòng)終端相對(duì)于參考點(diǎn)的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點(diǎn)的絕對(duì)位置坐標(biāo)，計(jì)算獲得移動(dòng)終端的絕對(duì)位置坐標(biāo)，稱為視覺(jué)輔助定位結(jié)果；將視覺(jué)輔助定位結(jié)果發(fā)送給加權(quán)融合單元； 加權(quán)融合單元接收衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果以及視覺(jué)輔助定位單元輸出的視覺(jué)輔助定位結(jié)果，根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航可信度分析單元的分析結(jié)果分配衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和視覺(jué)輔助定位結(jié)果的權(quán)值，并進(jìn)行加權(quán)處理，獲得最終的移動(dòng)終端定位結(jié)果并輸出；同時(shí)，將最終 的移動(dòng)終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺(jué)信息處理模塊，為下一個(gè)參考點(diǎn)提供絕對(duì)位置坐標(biāo)。
【文檔編號(hào)】G01S19/48GK104035115SQ201410250663
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】魏東巖, 李祥紅, 袁洪, 徐穎, 來(lái)奇峰, 公續(xù)平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電研究院