[发明专利]一种自适应GPS融合定位系统、方法及介质

说明书

本发明公开了一种自适应GPS融合定位系统、方法及介质，包括GNSS/INS信息采集模块、视觉信息处理模块及自适应融合模块；所述GNSS/INS信息采集模块包括全球卫星导航系统和惯性导航系统；所述视觉信息处理模块：用于采集载体前方区域的图像，进行语义分割后获得天空区域在原始图像中的区域占比，进一步获得位姿数据；所述自适应融合模块：通过对天空区域在原始图像中的区域占比动态调整GPS数据在卡曼尔滤波的融合过程的估计权重，获得滤波后的估计位姿；本发明不仅可以去除视觉位姿估计中对天空区域的误匹配，而且可以使得移动机器人在处于城市峡谷状态下时可以获得更好的位姿估计。

技术领域

本发明涉及数据融合定位领域，具体涉及一种自适应GPS融合定位系统、方法及介质。

背景技术

在多传感器信息融合系统中，各个传感器会对不同参数进行测量，然而得到的测量值不仅会受传感器本身制造结构以及信息采集方法的影响，而且会受到环境因素的影响。GPS是一个易受到环境影响的传感器，其在室内无法接收到卫星信号从而无法对当前位置进行计算，而其处于室外时仍然会有信号被遮挡或被干扰的可能性出现，这种情况往往会出现在城市峡谷的环境中，由于城市中的高楼会对GPS的接收信号进行遮挡，致使卫星的跟踪精度差；相机是一个相对比较稳定的传感器，但其定位精度会受到视觉算法本身的一些错误影响，其中特征点误匹配就是一个重要的影响因素，实际应用过程中天空区域是一个较容易出现误匹配的区域。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点与不足，本发明提供一种自适应GPS融合定位系统、方法及介质。

本发明克服两个现有技术存在的问题，一个是在不同环境下GPS所得数据精度不同对整个多传感器信息融合系统精度的影响，另一个是视觉位姿估计算法中对特定区域进行错误匹配问题，提供了一种鲁棒性强的自适应GPS数据融合方法，不仅可以去除视觉位姿估计中对天空区域的误匹配，而且可以使得移动机器人在处于城市峡谷状态下时可以获得更好的位姿估计。

本发明采用如下技术方案：

一种自适应GPS融合定位系统，包括：

GNSS/INS信息采集模块：包括全球卫星导航系统和惯性导航系统；

视觉信息处理模块：用于采集载体前方区域的图像，进行语义分割后获得天空区域在原始图像中的区域占比，进一步获得位姿数据；

自适应融合模块：通过对天空区域在原始图像中的区域占比动态调整GPS数据在卡曼尔滤波的融合过程的估计权重，获得滤波后的估计位姿；

上述模块均设置在同一载体上。

进一步，所述视觉信息处理模块包括图像信息采集单元，语义分割单元、图像特征提取与匹配单元及视觉位姿估计单元。

进一步，所述图像信息采集单元平行于地面安装，且安装高度应大于60cm。

进一步，所述图像信息采集单元包括双目相机。

一种基于自适应GPS融合定位系统的融合定位方法，包括：

获得载体在世界坐标系下的运动坐标及惯性导航系统获得载体运动学信息；

实时采集运动载体前方区域的多帧图像，并记录每一帧图像的序列号；

将图像按照序列号顺序进行语义分割，将分割后的天空区域存储于MASK矩阵中；不存在天空区域，则矩阵存为空白RGB矩阵；

对MASK矩阵进行膨胀处理，计算天空区域的图像面积，及其在原始图像面积的区域占比；

依据图像序列号对双目图像进行特征点匹配，获得匹配点；