一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统，包括数据预处理模块、视觉SLAM模块、参数解算模块、数据管理模块和位置解算模块；本发明专利技术还公开了一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，解决了卫星信号间断拒止条件下，现有单目视觉导航方法无法提供地理位置服务的问题。当卫星导航失效的情况下，利用本发明专利技术中设计的方法，可以利用卫星导航信息解算出单目视觉缺少的尺度因子以及视觉坐标系与地理坐标系之间变换关系；进一步地，结合单目视觉SLAM技术继续输出地理位置服务信息。

A machine vision positioning system and method based on satellite assistant

【技术实现步骤摘要】
一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统及方法
本专利技术涉及定位导航
，特别是一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统及方法。
技术介绍
全球导航卫星系统(GlobalNavigationSatelliteSystem，简称GNSS)，是利用导航卫星所建立的覆盖全球的全天侯无线电导航系统，能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位。目前,卫星导航无论从理论研究还是从应用层面都是相对较为成熟的导航方式，也是常用的导航方法之一。全球导航卫星系统极大地促进了导航定位理论与应用的变革和相关产业的发展。基于位置服务(LocationBasedServices，简称LBS)是指围绕地理位置数据而展开的服务，其由移动终端使用无线通信网络(或卫星定位系统)，基于空间数据库获取用户的地理位置坐标信息并与其他信息集成以向用户提供所需的与位置相关的增值服务。但是随着应用环境的不断复杂和用户需求的不断提高，系统发展面临着新的问题与挑战。视觉传感设备的技术革新与计算机视觉技术的飞速发展促使机器人、自动驾驶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统，其特征在于，包括数据预处理模块、视觉SLAM模块、参数解算模块、数据管理模块和位置解算模块；其中，/n数据预处理模块，用于将不同工作频率获取的视觉传感器数据与卫星接收机数据进行插值处理，以获取每帧图像对应的卫星数据，进一步用于后续生成卫星数据集；/n视觉SLAM模块，用于将图像和卫星数据作为输入，在单目视觉SLAM基础上加入图像之间相对卫星定位信息的约束，进行全局地图的构建，生成视觉地图数据集，并实时输出载体当前在视觉坐标系下的位置信息；/n参数解算模块，用于筛选并求解关键帧视觉坐标系与地理坐标系之间的变换关系，生成坐标转换参数集；/n数据管理模块，用于...

【技术特征摘要】
1.一种基于卫星辅助的机器视觉定位系统，其特征在于，包括数据预处理模块、视觉SLAM模块、参数解算模块、数据管理模块和位置解算模块；其中，
数据预处理模块，用于将不同工作频率获取的视觉传感器数据与卫星接收机数据进行插值处理，以获取每帧图像对应的卫星数据，进一步用于后续生成卫星数据集；
视觉SLAM模块，用于将图像和卫星数据作为输入，在单目视觉SLAM基础上加入图像之间相对卫星定位信息的约束，进行全局地图的构建，生成视觉地图数据集，并实时输出载体当前在视觉坐标系下的位置信息；
参数解算模块，用于筛选并求解关键帧视觉坐标系与地理坐标系之间的变换关系，生成坐标转换参数集；
数据管理模块，用于管理视觉SLAM模块生成的视觉地图数据集、与视觉地图关键帧对应的卫星数据集、参数解算模块求解的坐标转换参数集以及这三者之间的映射表；
位置解算模块，用于利用视觉SLAM模块输出的视觉坐标系下载体当前位置，结合从数据管理模块中提取到坐标转换参数，计算定位结果并将其输出。


2.一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，其特征在于，包括卫星信号可用情况下的定位方法，具体步骤如下：
步骤1、在卫星导航系统可用的情况下运行单目视觉SLAM程序，获取关键帧对应的卫星定位信息；
步骤2、在全局地图的构建中，加入卫星定位信息的约束条件；
步骤3、利用最小二乘估算出视觉坐标系与地理坐标系之间变换关系，计算定位结果并将其输出；
步骤4、当运行轨迹回环，进行全局地图优化后，更新坐标转换参数集。


3.根据权利要求2所述的一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，其特征在于，所述步骤1包括：
步骤11：同步获取每帧图像的卫星定位数据，并运行SLAM的制图模式；
步骤12：剔除关键帧之外图像的卫星导航数据。


4.根据权利要求2所述的一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，其特征在于，所述步骤2包括：
步骤21：提取关键帧的卫星定位数据；
步骤22：计算关键帧之间的相对卫星定位信息；
步骤23：将相对卫星定位信息加入全局地图构建的约束条件，并进行全局地图的构建。


5.根据权利要求2所述的一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，其特征在于，所述步骤3包括：
步骤31：建立视觉坐标系与地理坐标系之间的相似变换模型；
步骤32：对当前关键帧建立待求解的目标函数，求目标函数的最小二乘解；
步骤33：将获得的当前关键帧视觉坐标系/地理坐标系变换关系存入数据管理模型；
步骤34：建立视觉地图数据集、卫星数据集和坐标转换参数集三者的映射表；
步骤35：将视觉定位的结果转换并输出。


6.根据权利要求3所述的一种基于卫星辅助的机器视觉定位方法，其特征在于，所述步骤11中获取每帧图像的卫星定位数据，采用对实时采集图像与卫星数据进行插值处理的方案。


7.根据权利要求5所述的一种基于卫星辅助的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵科东，孙永荣，薛源，赵伟，李荣冰，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32