基于图像匹配的高精度室内定位技术研究

本文提出了一种新的室内定位方法,上传由手机摄像头拍摄的照片,在定位图像库中进行场景选择、图像匹配,得到最佳匹配图像,根据该图像的预留信息实现准确的室内定位。首先,利用深度卷积神经网络特征和无监督学习方法进行场景选择,然后采用ASIFT(Affine Scale Invariant Feature Transform)算法对既定场景的图像逐一匹配,同时加入对极几何约束,进一步提高定位精度和速度。这种基于图像匹配的室内定位技术能够同时得到用户的位置信息和拍照时的方向信息。     

顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法

现有道路网匹配方法中,大多利用道路自身结点和弧段特征进行匹配,而较少注意道路邻域要素在道路网匹配中的重要定位参考作用,从而影响匹配效率和正确率的进一步提高。针对上述问题,本文提出了一种顾及上下级空间关系相似性的道路网联动匹配方法,即模仿人在读图时通过特征地物和空间关联寻找目标地物的思维过程,将匹配看作是一种特征目标寻找、信息关联传递的推理过程。首先,运用Stroke技术将复杂道路网进行等级划分。其次,通过道路骨架关联关系树构建道路网联动匹配模型。最后,选取高等级骨干道路作为起始特征对象,计算道路间的上下级空间关系相似性,逐级迭代使匹配信息在道路网联动匹配模型中传递,从而得到匹配结果。试验表明,本文算法缩小了待匹配数据的搜索范围,能够有效提高匹配正确率和效率,尤其在数据位移较大、存在非系统性几何位置偏差的情况下优势明显。     

一种室内位置指纹数据库构建方法

针对室内定位导航服务很大程度上依赖于数据库的支撑,高精度参考点位置指纹数据库的构建与更新需要耗费大量的人力劳动的问题,该文提出一种快速构建室内位置指纹数据库的方法,该方法通过智能手机采集惯性传感器数据和视频数据,使用改进的图像匹配方法连续匹配视频图像,结合运动恢复结构方法和惯性航位推算方法进行行人运动轨迹的几何重建与位置估计,进而实现室内位置指纹数据库的快速构建。实验结果表明,该方法得到的位置标注结果平均误差为0.53 m,构建得到的位置指纹数据库可直接用于室内定位。     

顾及速度与航向信息的轨迹匹配方法

现有轨迹匹配方法具有一定局限性,其匹配精度无法满足车辆导航定位的需求。针对拓扑匹配方法对于起始匹配位置的依赖性,提出了顾及速度与航向信息的轨迹匹配方法。该方法综合利用速度、距离和航向约束改进起始匹配路段和起始位置的判定,并通过后续时刻车辆的正确匹配位置修正起始位置,避免了传统拓扑匹配方法中起始位置匹配错误导致的误差传递累积,提高匹配路段的准确性。同时以起始位置为基础,速度与时间信息为约束确定匹配点。为验证所提方法的有效性,选取多条复杂程度各异的路线进行实验,并与现有的几何匹配方法和拓扑匹配方法进行比较。实验结果表明,该方法在不同复杂程度的城市路网下具有良好的匹配效果,准确率可达93.53%。在匹配准确率方面优于现有的两种方法,在匹配效率方面能满足定位导航的需求。     

导航卫星自主定轨时轨道机动问题的处理方法

在各种摄动因素的作用下,导航卫星将逐渐偏离其预定轨道,因而需要通过轨道机动的方法来予以纠正。但轨道机动后,由预报轨道所提供的轨道先验信息将失去作用,这是用星间距离观测值和先验轨道信息进行导航卫星自主定轨时必须要解决的问题。提出机动后,机动卫星采用几何法来确定自己的位置,然后用动力学法来进行轨道拟合和轨道预报,在机动后第二天就能恢复正常的自主定轨。即使有多个卫星在同一天发生机动,个别卫星因可观测卫星不足4个而无法定轨,在第二天就能实现几何法定位,不会影响整个系统的导航定位功能。     

参考样本库的线状道路空间数据比例尺估算

针对许多开源数据缺少比例尺信息的问题,该文建立了同一地理区域两个比例尺的样本空间数据库,在分析不同比例尺同名道路网匹配目标之间几何特征差异的基础上,提出了一种道路空间数据比例尺估算方法,通过路网匹配算法快速提取多尺度道路网空间数据中的匹配目标进行几何特征差异的计算,并且参考同一地理区域样本库空间数据,探究了几何特征差异与比例尺之间的关系。实验采用1∶500 000和开源地图的同一地区道路网空间数据验证了本文所提方法的有效性,比例尺估算模型误差较小,数据处理效率提高。     

一种改进的组合定权的指纹定位算法

室内场景复杂、WiFi信号不稳定等因素,造成基于信号空间K最近邻法的WiFi指纹定位算法匹配的邻近点会出现偏差,使用偏差较大的点计算待定点位置会直接影响定位结果。本文提出了一种改进的组合定权的指纹定位算法,对K个邻近点的几何结构进行分析,剔除其中偏离邻近点几何中心较远的点后,同时分析匹配邻近点中心同待定点几何位置存在理论上的关联,利用选择后的邻近点与其中心点的几何距离、待定点与指纹点欧氏距离组合定权,加权求取坐标。与KNN、WKNN算法定位结果分别进行比较,表明该方法提高了定位准确性和精度。     

一种融合轨检信息的GNSS动态单历元多路径误差提取方法

随着中国高铁的发展,全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)动态定位技术在列车定位及轨道检测中具有广阔的应用前景,但其精度目前难以满足轨道检测要求。多路径效应是影响GNSS动态定位精度的一个主要误差源,目前已有的多路径误差削弱方法大多适用于静态测量环境,尚无有效的方法削弱动态多路径误差。分别采用传统算法和以轨检几何信息作为约束条件的算法解算GNSS观测数据,并将受到多路径影响的测量结果与轨检信息进行对比分析,同时利用小波多尺度分解算法分离坐标残差序列中的多路径误差和噪声,得到"干净"的轨道坐标序列。实验结果表明,由于信息量增加,融合轨检信息的GNSS数据解算方法可以有效提取多路径误差和观测噪声;利用小波相关分析能进一步削弱坐标域中的多路径误差,提高GNSS动态定位的精度,满足高铁轨道测量的需求。     

基于微惯性技术的室内定位理论及应用

室内定位方法的可行性及准确性成为位置信息服务体系的研究热点,针对移动智能终端普及率的提高,提出了基于内置微惯性传感器的定位理念。通过采用Allan方差分析惯性器件误差参数,并基于频谱分析采用滤波降噪方案提高器件输出信噪比,结合人体运动特征准确判定步态,为零速修正算法的实现提供依据,通过建立局部区域的地磁信息数据库,实现磁匹配零速修正卡尔曼组合误差修正。实验结果验证了基于微惯性技术的室内定位方法的可行性。     

正则化距离准则的Wi-Fi位置指纹室内定位方法

针对K-近邻法中常规指纹相似度匹配准则未能充分利用测试点和参考点的几何距离信息问题,该文提出了正则化距离准则的Wi-Fi位置指纹室内定位方法。该方法较常规距离准则兼顾了测试点与参考点的指纹距离和可靠几何距离,仅增加了正则化距离和K-近邻位置估算的迭代流程。而且,该方法仅含一个正则化因子,确定方法简便且可解释性好。密集与稀疏参考点格网间距下智能手机Wi-Fi平面定位实验表明,所提方法在正则化距离准则下能够有效提高约20%的定位精度,其中曼氏和欧氏定位中误差不超过2m。     

Integrated GNSS with different accuracy of track database for safety-critical railway control systems

The primary object of this research is to test and to assess a tightly coupled GNSS and railway track data system for railway applications. One of the key features of this system is its ability to take into account uncertainties in both GPS observables and the spatial railway network data. Since trains travel on pre-defined fixed routes, 3-D positioning becomes a 1-D positioning problem that fixes the position of the train along the track. The spatial railway network database is then used to estimate the other two coordinates. In this way, the accuracy of the railway network database is crucial for the integrated positioning system. Unfortunately, the necessary accuracy of the railway network database is not known. Additionally, the integrity and availability performance of GNSS-based train location system are also essential for the safety-critical railway control systems. The required navigation performances (RNP) for the safety-critical railway applications in terms of accuracy, integrity and availability are investigated. We test different accuracies of the track database for the integrated system. Based on the result, when the GPS is integrated with the track database, the accuracy, integrity and availability are improved. The higher the accuracy of the track database, the better the positioning accuracy is guaranteed. For the integrity and availability performance, the result shows that the medium accuracy of the track database is more cost-effective for the integrated system.     

基于北斗的动车组实时高精度定位系统研究与应用

北斗卫星导航系统（BDS）已向亚太区域提供正式服务并开始建设北斗全球系统。为了评估验证北斗系统在高速移动条件下的实时差分定位精度,本文设计了动车组实时高精度定位系统并建设了高速铁路试验段。实测结果表明,高速移动条件下动车组列车实时定位的水平垂直轨道方向精度优于1 m,具备区分清楚动车组列车所处轨道的能力,一定程度上能满足铁路行业定位应用的迫切需求。     

基于道路的地球同步卫星定位方法

提出了基于道路的同步卫星定位方法，并对定位精度问题进行了讨论。该方法利用高精度的道路数据库作约束来取代高程数据库，从而将3维定位转化为单参数求解。在理论上只需要一颗卫星就能够定位，另一颗卫星的观测量可以作为检核。该方法既提高了系统的定位精度，又增加了系统的可靠性。理论分析和模拟计算表明，方法是有效可行的。     

基于GPS的列控轨道地图数据生成方法研究

为满足列车运行控制及列车定位不同层次的需求,将轨道地图数据分为轨道专用数据、轨道线路数据及地形环境数据,并对轨道地图线路数据按照不同尺度划分为特征点层及插值点层,形成列控轨道地图结构.针对原始GPS地图测量数据,采用多点加权距离检验及Kalman估计差值检验实现错误数据剔除;根据轨道曲线特征对原始数据进行划分,通过在各...     

基于GPS独立定位的道路延伸方向地图匹配算法

针对目前的地图匹配算法普遍只能修正垂直道路方向的GPS定位误差,而对道路延伸方向的定位误差修正方法研究很少,仅有的研究成果应用又不理想的问题,本文通过定量分析GPS速度与定位误差的关系,设计了一种GPS位置修正基准的确定方法,据此设计了一种基于GPS独立定位的地图匹配算法,重点用于修正道路延伸方向的GPS定位误差。运用某大城市的实测GPS数据,进行了上述地图匹配算法的验证。结果表明,相比现有算法,利用文中设计的地图匹配算法获得的GPS定位精度明显有所提高,从而可为GPS数据用户提供更高质量的信息基础。     

基于粒子滤波的PDR/地磁指纹室内定位

针对行人航位推算(PDR)定位存在误差累积和地磁指纹不唯一导致的误匹配问题,本文改进了基于粒子滤波的PDR/地磁指纹室内定位方法.在PDR定位过程中利用地图信息控制粒子权重更新,得到较为准确的位置信息后,利用动态时间规整(DTW)算法在PDR推算位置基础上进行快速序列匹配,获取最优位置估计.试验结果表明,融合定位方法有...     

基于PCA-SMO的CSI指纹定位方法

Wi-Fi信道状态信息(CSI)中包含丰富的特征信息,使得基于CSI的指纹定位方法可以构建更高维度的特征以改善定位精度,但指纹特征中的冗余信息也导致构建的指纹库存储量大、建立定位模型的时间开销变大以及实时定位计算量大等问题.对此,提出使用主成分分析(PCA)的方法对原始指纹特征进行降维,而后利用序列最小最优化算法(SM...     

远距离运动车辆快速跟踪与定位系统设计

为快速跟踪及定位远距离的运动车辆,本文设计了利用单目相机与激光望远测距仪的定位系统。此定位系统装备单目相机、望远测距仪与角度传感器,采用LK光流算法实时跟踪既定目标,构建了相机、测距仪、目标的坐标方程式模型,可实时解算100~300 m外运动目标的位置。该定位系统无需在被测运动车辆上安装任何设施,即可对合作或非合作目标实现跟踪定位。本文以汽车作为运动目标,使用高精度的CORS系统进行精度验证,该系统实时跟踪定位的精度可保持在亚米级。     

数字地图在车辆导航中应用的若干技术问题

分析了对各种车辆导航系统对数字地图的使用需求，提出了车辆导航专用数字地图的特点和建立车辆导航专用数字地图库的必要性，在此基础上对数字地图在车辆导航中的若干技术问题作了一些探讨，并提出了一种在大范围内实现路径规划的技术途径。     

车载GPS导航系统中GPS定位与道路匹配方法研究

对车载GPS导航系统中GPS定位与道路的匹配方法进行了深入的研究 ,利用已有的道路网数据 ,建立了道路网络拓扑关系 ,在此基础上提出了基于网络拓扑关系和电子罗盘方位信息的快速道路匹配算法。通过车载试验证明 ,该算法能够实现GPS定位与道路实时、可靠、高精度的匹配。