一種視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種視覺輔助的衛(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行數(shù)據(jù)采集，對如室內(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)備采集移動終端周圍的圖像信息，對視頻流進行分析處理提取出移動終端相對于參考點的位置變化信息，以此來輔助修正衛(wèi)星導(dǎo)航接收機測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，不需要進行事先的數(shù)據(jù)采集，僅需要在線定位過程即可，大大簡化了推廣的復(fù)雜度；同時，本發(fā)明提高了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的定位精度，使得定位精度能達到亞米級；并且，對于遮擋嚴重的情況或室內(nèi)等條件下能實現(xiàn)很精確定位。
【專利說明】一種視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及導(dǎo)航定位【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法及定位機。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，基于位置的服務(wù)(LBS，Locat1n Based Services)被廣泛認為是信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢，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 小時可用，以及不易受天氣等因素影響的優(yōu)勢，但衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)本身具有信號弱、易受遮擋的先天性不足，這使得GNSS的應(yīng)用場景大大受限，例如在市區(qū)的街道和高架橋下等區(qū)域，其定位性能將嚴重受限，在室內(nèi)、地下等區(qū)域?qū)缀鯊氐资АＲ虼?，基于蜂窩移動通信網(wǎng)絡(luò)、WLAN網(wǎng)絡(luò)、視覺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、精度等方面對衛(wèi)星導(dǎo)航進行增強。
[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)先通過搭載攝像頭的采集車對目標區(qū)域進行景像采集，建立整個區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)庫；在線定位階段，定位終端通過攝像頭實時采集景像信息，然后與之前建立的數(shù)據(jù)庫進行匹配，估計出該目標點的地理位置。該方法是實際的使用中應(yīng)用比較受限，一方面，其需要事先進行大量的信息采集，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行數(shù)據(jù)采集，大大簡化了推廣的復(fù)雜度，對如室內(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，利用設(shè)于移動終端上的視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，從視頻采集部件連續(xù)采集的M幀圖像中提取出靜態(tài)目標并跟蹤；
[0007]步驟2，利用相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息獲得移動終端相對于參考點的位置變化信息；其中，所述參考點為絕對位置坐標已知的點；
[0008]步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動終端相對于參考點的位置變化信息和參考點的絕對位置坐標獲得移動終端的絕對位置坐標。
[0009]其中，所述步驟2中，獲得移動終端相對于參考點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)目標的時刻記為h時刻，此時移動終端的位置記為參考點位置；
[0011]步驟2.2，在時刻，令衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取的導(dǎo)航定位結(jié)果作為移動終端最終定位結(jié)果輸出，同時，利用視覺測量的方法測量靜態(tài)目標到移動終端之間的距離；
[0012]步驟2.3，在\時刻，i≥2，對靜態(tài)目標進行跟蹤匹配，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)目標并跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ；
[0013]步驟2.4，利用V1和\時刻的視頻流信息，提取出靜態(tài)目標與移動終端在和\時刻的相對位置變化信息，同時利用移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化的歷史信息求得移動終端相對于參考點的位置變化信息。
[0014]進一步地，可以根據(jù)設(shè)定的時間間隔或距離對參考點進行更新，即換一個絕對位置已知的點作為參考點，并將此時刻記為h,重復(fù)步驟2.2~步驟3。
[0015]進一步地，可以在進行步驟3之前先判斷是否需要進行視覺輔助，具體方法如下:對所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進行視覺輔助；如果該定位結(jié)果不可信，則需要進行視覺輔助，采用步驟3獲得移動終端的絕對位置坐標并作為移動終端的最終定位結(jié)果輸出。
[0016]進一步地，還可以包括步驟4:對衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動終端的絕對位置坐標進行加權(quán)融合，獲得最終的移動終端定位結(jié)果；其中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動終端的絕對位置坐標的權(quán)值根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度進行分配。
[0017]本發(fā)明的視覺輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機，包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺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)航信號計算出移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果，并將移動終端衛(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，視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，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)目標并跟蹤，求取相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息，并結(jié)合參考點與靜態(tài)目標的位置變化信息獲得移動終端與參考點的位置變化信息，即移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，其中，參考點為絕對位置坐標已知的點；圖像處理部件將移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊；
[0020]綜合處理模塊根據(jù)視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果和參考點的絕對位置坐標，計算獲得移動終端的絕對位置坐標；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對移動終端的絕對位置坐標和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行加權(quán)計算，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
[0021]其中，所述圖像處理部件包括靜態(tài)目標抓取跟蹤單元、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、移動終端與參考點距離計算單元和輸出單元; [0022]其中，靜態(tài)目標抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元連接；移動終端與參考點距離計算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標與移動終端距離計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)目標并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標發(fā)送給靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元；[0024]計時判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標的時刻記為h時亥IJ，開始計時并進行計時判定，如果處于ti時刻，i < 2，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時刻，i ^ 2，則令靜態(tài)目標匹配單元進行靜態(tài)目標匹配；
[0025]靜態(tài)目標匹配單元在\時刻，i≤2，對本幀圖像中的靜態(tài)目標進行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標；
[0026]靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元利 用視覺測量的方法測量移動終端到靜態(tài)目標之間的距離，并計算出相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化信息，其中h時刻移動終端位置為參考點位置；將相對位置變化信息發(fā)送給移動終端與參考點距離計算單元;
[0027]移動終端與參考點距離計算單元利用移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化的歷史信息求得移動終端相對于參考點的位置變化信息，并將計算結(jié)果發(fā)送給輸出單元；
[0028]輸出單元將移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，t!時刻，輸出單元的輸出結(jié)果為O A時刻，i ^ 2，輸出單元輸出移動終端相對于參考點的位置變化信息。
[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]視覺輔助定位單元接收視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點的絕對位置坐標，計算獲得移動終端的絕對位置坐標，稱為視覺輔助定位結(jié)果；將視覺輔助定位結(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)果以及視覺輔助定位單元輸出的視覺輔助定位結(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)果和視覺輔助定位結(jié)果的權(quán)值，并進行加權(quán)處理，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
[0033]有益效果:
[0034](I)本發(fā)明與傳統(tǒng)方式相比，不需要進行事先的數(shù)據(jù)采集，僅需要在線定位過程即可，大大簡化了推廣的復(fù)雜度；同時，本發(fā)明提高了衛(wèi)星導(dǎo)航定位的定位精度，使得定位精度能達到亞米級；并且，對于遮擋嚴重的情況或室內(nèi)等條件下能實現(xiàn)很精確定位。
[0035](2)本發(fā)明在h時刻，由于圖像信息少，視覺輔助系統(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及其以后時刻可以根據(jù)靜態(tài)目標到移動終端之間的位置變化信息獲取移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，然后根據(jù)移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果以及參考點的絕對位置坐標計算出移動終端的最終定位結(jié)果。
[0036](3) \時刻，先對靜態(tài)目標進行匹配，如果匹配不成功則重新抓取靜態(tài)目標，可以實時更新靜態(tài)目標。
[0037](4)本發(fā)明對參考點進行更新，避免誤差隨時間的推移而累積，這里的更新，指參考點絕對位置坐標由視覺輔助后的導(dǎo)航定位確定，同時也包括更換新的參考點。
[0038](5)本發(fā)明首先對衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行可信度分析，從而確定是否需要進行視覺輔助；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)果和視覺輔助定位結(jié)果的權(quán)值，對兩個結(jié)果進行加權(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。
【具體實施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖并舉實施例，對本發(fā)明進行詳細描述。
[0043]本發(fā)明提供了一種視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，利用視頻采集設(shè)備采集移動終端周圍的圖像信息，對視頻流進行分析處理提取出移動終端相對于參考點的位置變化信息，以此來輔助修正衛(wèi)星導(dǎo)航接收機測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 于視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位機，所述定位機包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺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，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，通過至少四顆衛(wèi)星的偽距、偽距率信號以及相應(yīng)星歷數(shù)據(jù)
實時計算移動終端的位置,并將衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果實時發(fā)送給綜合處理模塊。
[0046]視覺信息處理模塊包括視頻采集部件和圖像處理部件，視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，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行處理，分析提取移動終端相對于參考點的位置變化情況，從而獲得移動終端相對于參考點的坐標位置(可以建立以參考點為原點的坐標系，進而得到移動終端在該坐標系中的坐標)，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)目標抓取跟蹤單元、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、移動終端與參考點距離計算單元和輸出單元，如圖2所示。
[0048]其中，靜態(tài)目標抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元連接；移動終端與參考點距離計算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標與移動終端距離計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)目標并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標發(fā)送給靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元；
[0050]計時判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標的時刻記為h時亥IJ，開始計時并進行計時判定，如果處于\時刻，i < 2，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時刻，i ^ 2，則令靜態(tài)目標匹配單元進行靜態(tài)目標匹配；[0051]靜態(tài)目標匹配單元在\時刻，i≥2，對本幀圖像中的靜態(tài)目標進行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標；
[0052]靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元利用視覺測量的方法測量移動終端到靜態(tài)目標之間的距離，并計算出相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化信息，其中h時刻移動終端位置為參考點位置；將相對位置變化信息發(fā)送給移動終端與參考點距離計算單元;
[0053]移動終端與參考點距離計算單元利用移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化的歷史信息求得移動終端相對于參考點的位置變化信息，并將計算結(jié)果發(fā)送給輸出單元；
[0054]輸出單元將移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，t!時刻，輸出單元的輸出結(jié)果為O A時刻，i ≥ 2，輸出單元輸出移動終端相對于參考點的位置變化信息。
[0055]綜合處理模塊根據(jù)視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果和參考點的絕對位置坐標(即全局定位坐標)，計算獲得移動終端的絕對位置坐標；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對移動終端的絕對位置坐標和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行加權(quán)計算，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理 模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
[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]視覺輔助定位單元接收視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點的絕對位置坐標，計算獲得移動終端的絕對位置坐標；將移動終端的絕對位置坐標發(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)果以及視覺輔助定位單元輸出的移動終端的絕對位置坐標，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)果和移動終端的絕對位置坐標的權(quán)值，并進行加權(quán)處理，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
[0060]本發(fā)明的視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法具體包括如下步驟:
[0061]步驟1，通過衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取移動終端的衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果。與此同時，利用視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，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圍的靜態(tài)目標(例如橋梁、樹木、大樓等)，保存靜態(tài)目標的特征，對靜態(tài)目標進行實時監(jiān)測與跟蹤。將衛(wèi)星導(dǎo)航定位成功，并且首次提取出靜態(tài)目標的時刻記為tQ時亥Ij,此時移動終端的位置記為參考點位置。
[0062]步驟2，計算移動終端相對于參考點的位置變化信息，即移動終端相對于參考點的局部定位信息，其中，參考點為絕對位置坐標已知的點，參考點的絕對位置坐標由衛(wèi)星導(dǎo)航定位獲得或由視覺輔助后的衛(wèi)星導(dǎo)航定位獲得，具體包括如下步驟:
[0063]步驟2.1，在&時刻，由于圖像信息少，視覺輔助系統(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，利用視覺測量的方法測量靜態(tài)目標到移動終端之間的位置變化信息。
[0064]步驟2.2，在tji≥2)時刻，對靜態(tài)目標進行跟蹤匹配，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，對前M幀連續(xù)圖像的信息進行分析處理，提取新的靜態(tài)目標，保存靜態(tài)目標的特征，并進行跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ;
[0066]步驟2.4，利用V1和\時刻的視頻流信息，提取出移動終端與靜態(tài)目標在和\時刻的相對位置變化信息，轉(zhuǎn)到步驟2.5 ;所述V1和\時刻的相對位置變化信息可以通過\時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息減去時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息獲得；
[0067]步驟2.5,利用歷史信息(移動終端在V2至V1之間、ti_3至V2之間、......、ti
至h之間的位置變化情況)，求得移動終端相對于參考點的位置變化信息，即移動終端相對
于參考點的局部定位結(jié)果。
[0068]步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動終端相對于參考點的位置變化信息和參考點的絕對位置坐標獲得移動終端的絕對位置坐標。
[0069]步驟4，對衛(wèi) 星導(dǎo)航定位結(jié)果進行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進行視覺輔助；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獲得的移動終端的絕對位
置坐標和移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的權(quán)值，對這兩個結(jié)果進行加
權(quán)計算，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果(Xi^pZi)發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
[0071]其中，為了避免誤差隨時間的推移而累積，對參考點的信息需要進行定期更新，選取新的參考點，移動終端的初始位置可以作為初始參考點。
[0072]綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種視覺輔助的衛(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，利用設(shè)于移動終端上的視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，從視頻采集部件連續(xù)采集的M幀圖像中提取出靜態(tài)目標并跟蹤； 步驟2，利用相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息獲得移動終端相對于參考點的位置變化信息；其中，所述參考點為絕對位置坐標已知的點； 步驟3，結(jié)合步驟2獲得的移動終端相對于參考點的位置變化信息和參考點的絕對位置坐標獲得移動終端的絕對位置坐標。
2.如權(quán)利要求1所述的視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，所述步驟2中，獲得移動終端相對于參考點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)目標的時刻記為h時刻，此時移動終端的位置記為參考點位置； 步驟2.2，在h時刻，令衛(wèi)星導(dǎo)航模塊獲取的導(dǎo)航定位結(jié)果作為移動終端最終定位結(jié)果輸出，同時，利用視覺測量的方法測量靜態(tài)目標到移動終端之間的距離； 步驟2.3，在\時刻，i≤2，對靜態(tài)目標進行跟蹤匹配，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)目標并跟蹤，轉(zhuǎn)到步驟2.4 ； 步驟2.4，利用和\時刻的視頻流信息，提取出靜態(tài)目標與移動終端在V1和\時刻的相對位置變化信息，同時利用移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化的歷史信息求得移動終端相對于參考點的位置變化信息。
3.如權(quán)利要求2所述的視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，根據(jù)設(shè)定的時間間隔或距離對參考點進行更新，即換一個絕對位置已知的點作為參考點，并將此時刻記為tQ，重復(fù)步驟2.2~步驟3。
4.如權(quán)利要求1或2所述的視覺輔助的衛(wèi)星導(dǎo)航定位方法，其特征在于，在進行步驟3之前先判斷是否需要進行視覺輔助，具體方法如下:對所述衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行可信度分析，如果該定位結(jié)果可信，則該定位結(jié)果作為移動終端的最終定位結(jié)果輸出，不需要進行視覺輔助；如果該定位結(jié)果不可信，則需要進行視覺輔助，采用步驟3獲得移動終端的絕對位置坐標并作為移動終端的最終定位結(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:對衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動終端的絕對位置坐標進行加權(quán)融合，獲得最終的移動終端定位結(jié)果；其中，衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果和由步驟3獲得的移動終端的絕對位置坐標的權(quán)值根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可信度進行分配。
6.一種視覺輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機，其特征在于，包括衛(wèi)星導(dǎo)航模塊、視覺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)航信號計算出移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果，并將移動終端衛(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，視頻采集部件對移動終端周圍的圖像進行實時采集，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)目標并跟蹤，求取相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的位置變化信息，并結(jié)合參考點與靜態(tài)目標的位置變化信息獲得移動終端與參考點的位置變化信息，即移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，其中，參考點為絕對位置坐標已知的點；圖像處理部件將移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果發(fā)送給綜合處理模塊； 綜合處理模塊根據(jù)視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果和參考點的絕對位置坐標，計算獲得移動終端的絕對位置坐標；根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果的可靠性，對移動終端的絕對位置坐標和衛(wèi)星導(dǎo)航模塊輸出的移動終端衛(wèi)星導(dǎo)航定位結(jié)果進行加權(quán)計算，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
7.如權(quán)利要求6所述的視覺輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機，其特征在于，所述圖像處理部件包括靜態(tài)目標抓取跟蹤單元、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、移動終端與參考點距離計算單元和輸出單元； 其中，靜態(tài)目標抓取跟蹤單元與視頻采集部件、計時判定單元、靜態(tài)目標匹配單元、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元連接；移動終端與參考點距離計算單元與綜合處理模塊、靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元、輸出單元連接；靜態(tài)目標與移動終端距離計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)目標并跟蹤，將提取的靜態(tài)目標發(fā)送給靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元； 計時判定單元將衛(wèi)星導(dǎo)航模塊定位成功且首次提取出靜態(tài)目標的時刻記為h時刻，開始計時并進行計時 判定，如果處于\時刻，i < 2，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的位置信息，并令輸出單元輸出結(jié)果為O ;如果處于\時刻，i ≥2，則令靜態(tài)目標匹配單元進行靜態(tài)目標匹配； 靜態(tài)目標匹配單元在\時刻，i ^ 2，對本幀圖像中的靜態(tài)目標進行匹配，如果匹配成功，則令靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元計算移動終端與靜態(tài)目標的距離；如果匹配不成功，則令靜態(tài)目標抓取跟蹤單元重新提出靜態(tài)目標； 靜態(tài)目標與移動終端距離計算單元利用視覺測量的方法測量移動終端到靜態(tài)目標之間的距離，并計算出相鄰時刻移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化信息，其中h時刻移動終端位置為參考點位置；將相對位置變化信息發(fā)送給移動終端與參考點距離計算單元；移動終端與參考點距離計算單元利用移動終端與靜態(tài)目標的相對位置變化的歷史信息求得移動終端相對于參考點的位置變化信息，并將計算結(jié)果發(fā)送給輸出單元； 輸出單元將移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果輸出給綜合處理模塊，其中，A時亥IJ，輸出單元的輸出結(jié)果為O山時刻，i > 2，輸出單元輸出移動終端相對于參考點的位置變化信息。
8.如權(quán)利要求6或7所述的視覺輔助衛(wèi)星導(dǎo)航定位機，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； 視覺輔助定位單元接收視覺信息處理模塊輸出的移動終端相對于參考點的局部定位結(jié)果，并結(jié)合參考點的絕對位置坐標，計算獲得移動終端的絕對位置坐標，稱為視覺輔助定位結(jié)果；將視覺輔助定位結(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)果以及視覺輔助定位單元輸出的視覺輔助定位結(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)果和視覺輔助定位結(jié)果的權(quán)值，并進行加權(quán)處理，獲得最終的移動終端定位結(jié)果并輸出；同時，將最終 的移動終端定位結(jié)果發(fā)送給視覺信息處理模塊，為下一個參考點提供絕對位置坐標。
【文檔編號】G01S19/48GK104035115SQ201410250663
【公開日】2014年9月10日 申請日期: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, 來奇峰, 公續(xù)平 申請人:中國科學(xué)院光電研究院