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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

    通信作者:

    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
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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

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