[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)、方法及介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210189088.0
• 申請(qǐng)日: 2022-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN114660641A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉峰;李廓;賴乙宗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S19/45
• 分類號(hào): G01S19/45;G01S19/39;G01S19/47;G01C21/16;G01C21/00;G06T7/70;G06V10/26
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本發(fā)明公開了一種自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)、方法及介質(zhì)，包括GNSS/INS信息采集模塊、視覺信息處理模塊及自適應(yīng)融合模塊；所述GNSS/INS信息采集模塊包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；所述視覺信息處理模塊：用于采集載體前方區(qū)域的圖像，進(jìn)行語(yǔ)義分割后獲得天空區(qū)域在原始圖像中的區(qū)域占比，進(jìn)一步獲得位姿數(shù)據(jù)；所述自適應(yīng)融合模塊：通過對(duì)天空區(qū)域在原始圖像中的區(qū)域占比動(dòng)態(tài)調(diào)整GPS數(shù)據(jù)在卡曼爾濾波的融合過程的估計(jì)權(quán)重，獲得濾波后的估計(jì)位姿；本發(fā)明不僅可以去除視覺位姿估計(jì)中對(duì)天空區(qū)域的誤匹配，而且可以使得移動(dòng)機(jī)器人在處于城市峽谷狀態(tài)下時(shí)可以獲得更好的位姿估計(jì)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)融合定位領(lǐng)域，具體涉及一種自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)、方法及介質(zhì)。

背景技術(shù)

在多傳感器信息融合系統(tǒng)中，各個(gè)傳感器會(huì)對(duì)不同參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，然而得到的測(cè)量值不僅會(huì)受傳感器本身制造結(jié)構(gòu)以及信息采集方法的影響，而且會(huì)受到環(huán)境因素的影響。GPS是一個(gè)易受到環(huán)境影響的傳感器，其在室內(nèi)無法接收到衛(wèi)星信號(hào)從而無法對(duì)當(dāng)前位置進(jìn)行計(jì)算，而其處于室外時(shí)仍然會(huì)有信號(hào)被遮擋或被干擾的可能性出現(xiàn)，這種情況往往會(huì)出現(xiàn)在城市峽谷的環(huán)境中，由于城市中的高樓會(huì)對(duì)GPS的接收信號(hào)進(jìn)行遮擋，致使衛(wèi)星的跟蹤精度差；相機(jī)是一個(gè)相對(duì)比較穩(wěn)定的傳感器，但其定位精度會(huì)受到視覺算法本身的一些錯(cuò)誤影響，其中特征點(diǎn)誤匹配就是一個(gè)重要的影響因素，實(shí)際應(yīng)用過程中天空區(qū)域是一個(gè)較容易出現(xiàn)誤匹配的區(qū)域。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)、方法及介質(zhì)。

本發(fā)明克服兩個(gè)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，一個(gè)是在不同環(huán)境下GPS所得數(shù)據(jù)精度不同對(duì)整個(gè)多傳感器信息融合系統(tǒng)精度的影響，另一個(gè)是視覺位姿估計(jì)算法中對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行錯(cuò)誤匹配問題，提供了一種魯棒性強(qiáng)的自適應(yīng)GPS數(shù)據(jù)融合方法，不僅可以去除視覺位姿估計(jì)中對(duì)天空區(qū)域的誤匹配，而且可以使得移動(dòng)機(jī)器人在處于城市峽谷狀態(tài)下時(shí)可以獲得更好的位姿估計(jì)。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)，包括：

GNSS/INS信息采集模塊：包括全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)；

視覺信息處理模塊：用于采集載體前方區(qū)域的圖像，進(jìn)行語(yǔ)義分割后獲得天空區(qū)域在原始圖像中的區(qū)域占比，進(jìn)一步獲得位姿數(shù)據(jù)；

自適應(yīng)融合模塊：通過對(duì)天空區(qū)域在原始圖像中的區(qū)域占比動(dòng)態(tài)調(diào)整GPS數(shù)據(jù)在卡曼爾濾波的融合過程的估計(jì)權(quán)重，獲得濾波后的估計(jì)位姿；

上述模塊均設(shè)置在同一載體上。

進(jìn)一步，所述視覺信息處理模塊包括圖像信息采集單元，語(yǔ)義分割單元、圖像特征提取與匹配單元及視覺位姿估計(jì)單元。

進(jìn)一步，所述圖像信息采集單元平行于地面安裝，且安裝高度應(yīng)大于60cm。

進(jìn)一步，所述圖像信息采集單元包括雙目相機(jī)。

一種基于自適應(yīng)GPS融合定位系統(tǒng)的融合定位方法，包括：

獲得載體在世界坐標(biāo)系下的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)及慣性導(dǎo)航系統(tǒng)獲得載體運(yùn)動(dòng)學(xué)信息；

實(shí)時(shí)采集運(yùn)動(dòng)載體前方區(qū)域的多幀圖像，并記錄每一幀圖像的序列號(hào)；

將圖像按照序列號(hào)順序進(jìn)行語(yǔ)義分割，將分割后的天空區(qū)域存儲(chǔ)于MASK矩陣中；不存在天空區(qū)域，則矩陣存為空白R(shí)GB矩陣；

對(duì)MASK矩陣進(jìn)行膨脹處理，計(jì)算天空區(qū)域的圖像面積，及其在原始圖像面積的區(qū)域占比；

依據(jù)圖像序列號(hào)對(duì)雙目圖像進(jìn)行特征點(diǎn)匹配，獲得匹配點(diǎn)；