用于使用图像捕获设备来定位交通工具的方法和系统技术方案

一种定位交通工具(N)的方法，该交通工具设置有连接到非光学定位设备(3、4)和用于拍摄外部图像的光学设备(5)两者的电子处理器单元(2)，该电子处理器单元(2)包括地标数据库，该地标数据库至少包括每个地标的地理位置和描述每个地标的描述元素，该方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用图像捕获设备来定位交通工具的方法和系统
[0001]专利技术背景
[0002]本专利技术涉及野外导航，并且尤其是海上导航。
[0003]传统地，海岸附近的导航依赖于对已知且据此可通过三角测量来计算船只位置的位置的地标(即定位为在海上和/或海岸上可见的可标识对象)进行方位测量。这种导航技术由操作员执行，并且相对耗时。此外，这种导航技术的不准确度随着船只速度的增加而增加。
[0004]如通过作为示例的gps、glonass、伽利略和北斗系统中所提供的卫星定位(通常被称为术语“全球导航卫星系统”(GNSS))的专利技术已经将导航彻底改变为卫星定位已迅速成为最广泛的导航方法的程度。具体而言，这些定位系统被设计成以高效且准确的方式来自动确定设置有卫星信号接收器的交通工具在靠近海岸和公海两者的位置。
[0005]然而，在卫星信号接收器出现故障的情况下或卫星信号不可用的情况下(例如，由于干扰或卫星故障)，导航系统的准确度会降低。
[0006]还存在包括惯性导航系统的导航设备，该导航系统检测交通工具的移动，并能够确定交通工具所遵循的路径。因此，知道交通工具的起点，就可能确定交通工具的当前位置以及交通工具自其起点以来所遵循的路径。然而，虽然大多数导航系统在短期内是准确的，但它们需要定期重置。
[0007]专利技术目的
[0008]本专利技术的特定目的是提供独立、自动且易于使用的装置，并且其适于校正和/或重置基准导航设备，例如诸如卫星导航或惯性导航。

技术实现思路

[0009]为此，根据本专利技术，提供了一种定位交通工具的方法，该交通工具设置有连接到非光学定位设备和用于拍摄外部图像的光学设备两者的电子处理器单元，该电子处理器单元包括地标数据库，该地标数据库至少包括每个地标的地理位置和描述每个地标的描述元素(诸如图像或提及其一个或多个特性)。该方法包括以下步骤：
[0010]·
借助于非光学定位设备估计交通工具的第一地理位置；
[0011]·
从数据库中，预先选择地理位置位于交通工具的第一地理位置周围预定半径内的地标；
[0012]·
选择至少一个地标三元组；
[0013]·
控制用于拍摄外部图像的光学设备，以拍摄所述至少一个所选地标三元组的地标的图像；
[0014]·
选择地标在其中确实可见的图像，标识图像中的地标，并从图像中测量每个可见地标相对于基准方向的角度(测得的角度是绝对或相对方位)；以及
[0015]·
根据针对所选地标三元组测量的角度来确定交通工具的第二地理位置，地标三元组已经被选择成在确定第二地理位置时使几何误差最小化。
[0016]因此，通过尽可能使人为干预最小化，预先选择地标使得相对快速地获取第二地
理位置成为可能。此外，作为选择最佳的地标三元组的结果，第二地理位置是相对准确的。第二地理位置可被用于验证(诸)非光学定位设备所获取的定位准确度。
[0017]在优选方案中，交通工具的第二地理位置是根据测得角度同时将在拍摄所选三元组的地标的图像时交通工具的移动纳入考虑来确定的。
[0018]第二地理位置则更加准确。
[0019]然后，有利地，测量交通工具在拍摄与所选地标三元组相关的图像之间的移动，并且电子处理器单元确定在拍摄每个图像和拍摄所选地标三元组的最后一个图像之间的移动的移动向量，获取与测得的角度相对应的地标的方向，并沿所讨论的移动向量偏移它们，并在以此方式偏移时计算地标的方向之间的交点处的经校正的第二地理位置。
[0020]根据特定特性，该方法包括，对于每个所选地标三元组，确定交通工具与每个预选地标之间的距离，以及在拍摄每个地标的图像时控制用于拍摄外部图像的光学设备以根据所述地标距交通工具的距离来调整其图像拍摄场的步骤。
[0021]优选地，选择用于确定第二地理位置的地标三元组包括以下步骤：
[0022]·
对于每个地标三元组，确定三个圆，所有圆都通过根据针对每个地标三元组中的三个地标测量的角度来估计的位置，并且每个圆都通过相应的一对地标；
[0023]·
确定由每个地标三元组的圆的圆心定义的三角形的面积；以及
[0024]·
基于三角形的面积来计算每个三元组的质量得分，所选择的三元组是具有最佳质量得分的三元组。
[0025]优选地，该方法包括将借助于非光学定位设备获取的最新近地理位置与借助于非光学定位设备获取的诸地理位置进行比较的步骤。
[0026]本专利技术还提供了一种布置成执行该方法的交通工具导航系统。
[0027]在阅读了以下对本专利技术的特定且非限制性实现的描述之后，本专利技术的其他特征及优点将变得显而易见。
[0028]附图的简要说明
[0029]参考附图，在附图中：
[0030][图1]图1是示出本专利技术是如何实现的示意图；
[0031][图2]图2是本专利技术的导航系统的框图；
[0032][图3]图3是示出如何在不考虑交通工具移动的情况下计算第二地理位置的示意图；
[0033][图4]图4是示出如何在考虑交通工具移动的同时计算第二地理位置的示意图。
[0034]本专利技术的具体描述
[0035]参照这些附图，本专利技术在下面描述了其应用于具有给出总体参考1的导航系统的船只N的导航，该导航系统包括电子处理器单元2，该电子处理单元连接到卫星定位设备3、连接到惯性定位设备4、以及连接到用于拍摄外部图像并给出总体参考5的光学系统。
[0036]卫星定位设备3本身就是已知的，包括卫星信号接收器和电子处理器电路，电子处理器电路用于基于卫星接收器从构成卫星导航系统(GNSS)(例如，诸如GPS、伽利略、glonass、北斗等系统)的一部分的卫星星座中的至少四颗卫星接收到的信号，来计算卫星接收器的地理位置。
[0037]惯性定位设备4(其本身也是已知的)包括惯性导航系统，该惯性导航系统具有位
于测量参考系的轴上的加速度计和布置成检测测量参考系相对于基准参考系的旋转的陀螺仪。惯性导航系统提供船只在基准参考系中的移动向量的分量。
[0038]用于拍摄外部图像的光学设备5包括桅杆6，其上安装有至少一个光学传感器7，诸如在可见光域和/或红外域中操作的相机。桅杆6与用于将光学传感器7沿着给定的方位指向的电机驱动的瞄准构件8相关联。光学传感器7和瞄准构件8连接到电子处理器单元9，电子处理器单元9被编程以：
[0039]控制瞄准设备8以将光学传感器7指向图像拍摄方向；
[0040]·
控制光学传感器7以调整其图像拍摄参数(诸如其光场)以便拍摄一个或多个图像；
[0041]·
取决于光学传感器7的所瞄准的方向来获取方位角方位；以及
[0042]处理图像并加时间戳以用于转发给电子处理器单元2。
[0043]电子处理器单元2包括包含导航计算机程序和地标数据库的存储器，该地标数据库包括每个地标的地理位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种定位交通工具(N)的方法，所述交通工具设置有连接到非光学定位设备(3、4)和用于拍摄外部图像的光学设备(5)两者的电子处理器单元(2)，所述电子处理器单元(2)包括地标数据库(M1、M2、M3、M4)，所述地标数据库至少包括每个地标的地理位置和描述每个地标的描述元素，所述方法包括以下步骤：
·
借助于所述非光学定位设备(3、4)估计所述交通工具(N)的第一地理位置(P1e)；
·
从所述数据库中，预先选择地理位置位于所述交通工具(N)的第一地理位置周围预定半径内的地标；
·
选择至少一个地标三元组；
·
控制用于拍摄外部图像的所述光学设备(5)，以拍摄所述至少一个所选地标三元组的地标的图像；
·
选择所述地标在其中确实可见的图像，标识所述图像中的地标，并从所述图像中测量相对于每个可见地标的基准方向的角度；以及
·
根据所选地标三元组测量的角度确定所述交通工具的第二地理位置(POraw；POc)，所述地标三元组已经被选择成在确定所述第二地理位置时使几何误差最小化。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述交通工具(N)的所述第二地理位置(POraw；POc)是根据测得角度同时将在拍摄所述三元组的地标的图像时所述交通工具(N)的移动纳入考虑来确定的。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，测量所述交通工具(N)在拍摄与所选地标三元组相关的图像之间的移动，并且所述电子处理器单元确定在拍摄每个图像和拍摄所选地标三元组的最后一个图像之间的移动的移动向量(U13、U23)，获取与测得的角度相对应的地标的方向，并沿所讨论的移动向量偏移它们，并在以此方式偏移时计算地标的方向之间的交点处的经校正的第二地理位置(Poc)。4.如权利要求1或权利要求2或权利要求3所述的方法，其特征在于，包括对于每个所选地标三元组，确定所述交...

【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：赛峰电子与防务公司，
类型：发明
国别省市：