CN108496096A - 可视化惯性里程计参考系与卫星定位系统参考系的对准 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于使可视化惯性里程计VIO参考系与卫星定位系统SPS参考系对准的方法，其包含从SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值。所述距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到。所述方法还包含从VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值。所述VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到。接着基于所述距离变化率测量值和所述VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。

Description

可视化惯性里程计参考系与卫星定位系统参考系的对准
技术领域
本公开大体上涉及卫星定位系统(SPS)的使用，且特定来说(但非排它地)，涉及可视化惯性里程计(VIO)参考系与SPS参考系的对准。
背景技术
移动平台提供与移动平台的运动和/或位置定位感测相关联的日益复杂的能力。新的软件应用(例如，与个人生产力、协作式通信、社交网络和/或数据采集相关的软件应用)可使用运动和/或位置传感器来将新的特征和服务提供给消费者。
可使用卫星定位系统(SPS)提供此类运动和/或位置确定能力。然而，基于SPS测量的位置确定可具有约为数米的固有误差。此类准确度对于某些应用来说可能无法满足需要。在移动平台中，可通过用其它可用传感器/系统增强从SPS导出的测量值来改进位置准确度。举例来说，可通过机械里程计补充包含在车辆中的SPS的位置确定。机械里程计可提供来自致动器(例如，旋转编码器)的移动的里程计数据，以便估计车辆随时间的位置改变。里程计数据接着可与SPS数据组合以改进位置确定。然而，机械里程计可能具有精确度问题，这是由于车辆的车轮可在道路/地面上打滑和滑动，产生与基于轮旋转的里程计数据相比不均匀的行进距离。当车辆在不平顺地面上运行时，此误差可复合。随着这些误差随时间累加并复合，此类机械里程计数据可变得越来越不可靠。
发明内容
下文呈现与相关联于本文中所公开的使可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的机构的一或多个方面和/或实施例有关的简化概述。因而，不应将以下概述视为相关于所有预期方面和/或实施例的详尽总览，也不应认为以下概述识别相关于所有预期方面和/或实施例的关键或至关重要的要素，或描绘与任何特定方面和/或实施例相关联的范围。因此，以下概述以简化形式呈现与有关于本文中所公开的使可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的机构的一或多个方面和/或实施例有关的某些概念，随后在下文呈现详细描述。
根据一个方面，一种方法用于使可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的方法包含从SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值。所述距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到。所述方法还包含从VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值。所述VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到。接着基于所述距离变化率测量值和所述VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
根据另一方面，一种用于使可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的设备包含用于从卫星定位系统(SPS)获得移动平台的多个距离变化率测量值的装置，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到。所述设备还包含用于从VIO系统获得所述移动平台的多个可视化惯性里程计(VIO)速度测量值的装置，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到。所述设备另外包含用于基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数的装置。
根据另一个方面，一种用于使可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的设备包含至少一个处理器和耦合到所述至少一个处理器的至少一个存储器。所述至少一个处理器和所述至少一个存储器被配置成引导所述设备：(i)从卫星定位系统(SPS)获得移动平台的多个距离变化率测量值，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；(ii)从可视化惯性里程计(VIO)系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和(iii)基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
根据另一方面，一种非暂时性计算机可读存储媒体包含其上所记录的计算机可执行指令。在一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器：(i)从卫星定位系统(SPS)获得移动平台的多个距离变化率测量值，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；(ii)从可视化惯性里程计(VIO)系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和(iii)基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
所属领域的技术人员基于附图和详细描述将明白与本文中所公开的使本文中所描述的可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系对准的机构相关联的其它目标和优点。
附图说明
随着在结合附图考虑时通过参考以下具体实施方式更好地理解本公开的方面和其许多附带优点，将容易获得对本公开的方面和其许多附带优点的更全面了解，所述附图只是为了说明而不是限制本公开而呈现，且在附图中：
图1说明根据本公开的一个方面的可使用一或多种技术确定位置的移动平台的实例操作环境。
图2说明根据本公开的一个方面的可在操作环境中使用的实例移动平台，其可使用一或多种技术确定位置。
图3说明根据本公开的一个方面的对准可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系的实例方法。
图4说明根据本公开的一个方面的相对于多个时刻的时间滑动窗。
图5说明可在移动平台中采用的组件的数个样本方面，所述组件被配置成支持如本文中所教示的可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系的对准。
具体实施方式
以下描述和相关图式中公开了各种方面。可以在不脱离本公开的范围的情况下设计替代方面。此外，将不会详细描述本公开的众所周知的元件，或将省略所述元件，以免混淆本公开的相关细节。
本文使用词语“示范性”和/或“实例”来意指“充当实例、例子或说明”。本文中描述为“示范性”和/或“实例”的任何方面不必被解释为比其它方面优选或有利。同样，术语“本公开的方面”并不需要本公开的所有方面包含所论述的特征、优点或操作模式。
本文中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，且并不限制任何实施例。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否则单数形式“一”和“所述”意图也包含复数形式。应进一步理解，术语“包括(comprises、comprising)”和/或“包含(includes、including)”当在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但并不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。
另外，就待由例如计算装置的元件执行的动作序列来说描述许多方面。将认识到，本文中所描述的各种动作可由特定电路(例如，专用集成电路(ASIC))执行，由正被一或多个处理器执行的程序指令执行，或由两者的组合执行。另外，本文中所描述的这些动作序列可被视为全部在任何形式的计算机可读存储媒体内体现，在所述计算机可读存储媒体中存储有对应的计算机指令集，所述计算机指令在执行时将致使相关联处理器执行本文中所描述的功能性。因此，本公开的各种方面可以多种不同形式来实施，所述形式全都已经考虑在所主张的标的物的范围内。另外，对于本文所描述的方面中的每一个，任何此类方面的对应形式可在本文中描述为例如“被配置成”执行所描述动作的“逻辑”。
根据本公开的一个方面，图1说明可使用一或多种技术确定其位置的移动平台108的示范性操作环境100。实施例是针对可使用来自卫星定位系统(SPS)114和可视化惯性里程计(VIO)系统116两者的数据确定其位置的移动平台108。由SPS 114产生的SPS测量值124可包含一或多个距离变化率测量值(例如，GPS多普勒测量值)和/或表示移动平台108的速度的一或多个SPS速度测量值。
VIO系统116使用由相机118捕获的数个顺序图像120估计移动平台108的相对位置、速度、加速度和/或定向。相机118可包含单个单目相机、立体相机和/或全向相机。在操作中，VIO系统116获取由相机118产生的的图像120，以便产生VIO速度测量值128。在一个方面中，VIO系统116可将一或多种图像处理技术应用于图像120，检测一或多个特征，使那些特征跨越多个帧所述匹配以构建光学流，以及基于所述光学流估计移动平台108的运动。VIO系统116接着基于估计的运动产生VIO速度测量值128，其表示移动平台108的的经估计速度。
通过将VIO速度测量值128与SPS测量值124组合，移动平台108可增加移动平台108的位置确定的准确度。然而，SPS测量值124和VIO速度测量值128可各自相对于单独坐标系产生。举例来说，SPS测量值124可相对于全局参考系126，例如地心地固(ECEF)坐标系，例如与GPS一起使用的WGS84坐标系，而VIO速度测量值128可相对于单独局部参考系130。虽然全局参考系126可为使用相同卫星定位网络的任何系统已知且常用的，但局部参考系130可部分地取决于移动平台108的特定定向。也就是说，局部参考系130可取决于环境100内的移动平台108的位置和/或定向而改变。因此，为了将VIO速度测量值128与SPS测量值124组合，移动平台108可将局部参考系130与全局参考系126对准。在一个方面中，移动平台108确定一或多个定向参数(例如，旋转矩阵)，以仅基于SPS测量值124和VIO速度测量值128，使局部参考系130与全局参考系126对准。将在下文更详细地描述这些和其它方面。
操作环境100可含有一或多个不同类型的无线通信系统和/或无线定位系统。在图1中所示的实施例中，一或多个卫星定位系统(SPS)卫星102a、102b可用作移动平台108的位置信息的独立来源。移动平台108的SPS 114可包含一或多个专用SPS接收器，其经特别设计以从SPS卫星102a、102b接收用于导出地理方位信息的信号。
操作环境100还可包含一或多个广域网无线接入点(WAN-WAP)104a、104b、104c，其可用于无线语音和/或数据通信，且用作移动平台108的独立位置信息的另一来源。WAN-WAP104a-104c可以是广域无线网络(WWAN)的部分，其可包含已知方位处的蜂窝式基站，以及/或其它广域无线系统，例如全球微波接入互操作性(WiMAX)(例如，IEEE 802.16)。WWAN可包含为简单起见图1中未示出的其它已知网络组件。通常，WWAN内的WAN-WAP 104a-104c中的每一个可从固定位置操作，且提供对大都市市区和/或偏远地区的网络覆盖。
操作环境100可另外包含一或多个局域网无线接入点(LAN-WAP)106a、106b、106c，其可用于无线话音和/或数据通信，以及用作位置数据的另一独立来源。LAN-WAP可以是无线局域网(WLAN)的一部分，其可以在建筑物中操作且执行在比WWAN更小的地理区域上的通信。此类LAN-WAP 106a-106c可以是例如Wi-Fi网络(802.11x)、蜂窝式微微网和/或毫微微小区、蓝牙网络等的一部分。
移动平台108可从SPS卫星102a、102b、WAN-WAP 104a-104c和/或LAN-WAP 106a-106c中的任何一或多个导出位置信息。前述系统中的每一个可针对移动平台108使用不同技术提供位置的独立估计。在一些实施例中，移动平台108可组合从不同类型的接入点中的每一个导出的解以改进位置数据的准确度。当使用SPS卫星102a、102b导出位置时，移动平台108可使用经特别设计以与SPS一起使用的接收器，其使用常规技术从SPS卫星102a、102b发射的多个信号提取位置。
SPS卫星102a和102b是卫星系统的部分，其通常包含经定位成使得实体能够至少部分地基于从发射器接收的信号确定其在地球上或上方的方位的发射器系统。此类发射器通常发射标记有设定数目个码片的重复伪随机噪声(PN)码的信号，且可位于基于地面的控制站、用户设备和/或航天器上。在一特定实例中，此类发射器可位于地球轨道人造卫星(SV)上。举例来说，全球导航卫星系统(GNSS)的群集(例如，全球定位系统(GPS)、伽利略(Galileo)、格洛纳斯(Glonass)或罗盘)中的SV可以发射标记有PN码的信号，所述PN码可区别于由群集中的其它SV发射的PN码(例如，对于如GPS中的每一卫星使用不同PN码，或在如格洛纳斯中的不同频率上使用相同代码)。根据某些方面，本文中所呈现的技术不限于SPS的全球系统(例如，GNSS)。举例来说，本文中所提供的技术可以应用于或以其它方式经启用以用于各种区域系统，例如，日本上方的准天顶卫星系统(QZSS)、印度上方的印度区域导航卫星系统(IRNSS)、中国上方的北斗系统等，和/或可以与一或多个全球的和/或区域性导航卫星系统相关联或以其它方式经启用以与一或多个全球的和/或区域性导航卫星系统一起使用的各种增强系统(例如，基于卫星的增强系统(SBAS))。借助实例但非限制，SBAS可以包含提供完整性信息、差分校正等的增强系统，例如广域增强系统(WAAS)、欧洲地球同步导航叠加服务(EGNOS)、多功能卫星增强系统(MSAS)、GPS辅助地理增强导航或GPS和地理增强导航系统(GAGAN)等等。因此，如本文中所使用，本文所使用的卫星系统可包含一或多个全球的和/或区域性导航卫星系统和/或增强系统的任何组合，且SPS信号可包含SPS、类SPS和/或与此类一或多个SPS相关联的其它信号。
此外，所公开的方法和设备可以与使用伪卫星或卫星和伪卫星的组合的定位确定系统一起使用。伪卫星是基于地面的发射器，其广播在L频带(或其它频率)载波信号上调制的PN码或其它测距码(类似于GPS或CDMA蜂窝式信号)，其可与GPS时间同步。每一此类发射器都可以指派有唯一PN码以便准许由远程接收器识别。伪卫星在其中来自轨道卫星的GPS信号可能不可获得的情境中有用，例如在隧道、矿场、建筑物、城市峡谷或其它封闭区域中。伪卫星的另一实施方案被称为无线电信标。如本文所使用的术语“卫星”意图包含伪卫星、伪卫星的等效物和可能的其它者。如本文中所使用的术语“SPS信号”意图包含来自伪卫星或伪卫星的等效物的类SPS的信号。
当从WWAN导出位置时，每一WAN-WAP 104a-104c可呈数字蜂窝式网络内的基站的形式，并且移动平台108可包含蜂窝式收发器和可采用基站信号导出位置的处理器。此类蜂窝式网络可以包含但不限于根据GSM、CMDA、2G、3G、4G、LTE等的标准。应理解，数字蜂窝式网络可以包含图1中可能未示出的额外基站或其它资源。尽管WAN-WAP 104a-104c可能实际上是可移动的或以其它方式能够被重定位，但出于说明的目的，将假设所述WAN-WAP基本上布置在固定位置中。
移动平台108可使用已知到达时间(TOA)技术(例如，高级前向链路三边测量(AFLT))来执行位置确定。在其它实施例中，每一WAN-WAP 104a-104c可包括WiMAX无线连网基站。在此情况下，移动平台108可使用TOA技术从WAN-WAP 104a-104c所提供的信号确定其位置。移动平台108可在独立模式中，或使用定位服务器110和网络112(其使用TOA技术)的辅助，确定位置。此外，各种实施例可为移动平台108使用可具有不同类型的WAN-WAP 104a-104c确定位置信息。举例来说，一些WAN-WAP 104a-104c可为蜂窝式基站，且其它WAN-WAP104a-104c可为WiMAX基站。在此类操作环境下，移动平台108可能够采用来自每一不同类型的WAN-WAP 104a-104c的信号，且进一步组合所导出的位置解来改进准确度。
当使用WLAN导出位置时，移动平台108可在定位服务器110和网络112的辅助下使用TOA技术。定位服务器110可通过网络112与移动平台108通信。网络112可以包含并入有LAN-WAP 106a-106c的有线和无线网络的组合。在一个实施例中，每一LAN-WAP 106a-106c可以是(例如)WiFi无线接入点，其不一定设置在固定位置中且可以改变方位。每一LAN-WAP106a-106c的位置可以在定位服务器110中存储在共同坐标系中。在一个实施例中，可通过使移动平台108从每一LAN-WAP 106a-106c接收信号，确定移动平台108的位置。每一信号可基于某一形式的识别信息而与其始发LAN-WAP相关联，所述识别信息可包含在接收到的信号(例如，MAC地址)中。移动平台108接着可基于信号强度对接收到的信号排序，并导出与经排序的接收到的信号中的每一个相关联的时间延迟。移动平台108接着可形成可包含LAN-WAP中的每一个的时间延迟和识别信息的消息，并将所述消息经由网络112发送到定位服务器110。基于所接收的消息，定位服务器110接着可使用移动平台108的相关LAN-WAP 106a-106c的所存储的方位，确定位置。定位服务器110可产生并提供方位配置指示(LCI)消息到移动平台108，所述消息包含指向局部坐标系中的移动平台108的位置的指针。LCI消息还可包含有关移动平台108的方位的其它关注点。当计算移动平台108的位置时，定位服务器110可考虑无线网络内元件可引入的不同延迟。
上文所描述的位置确定技术可用于各种无线通信网络，例如WWAN、WLAN、无线个人局域网(WPAN)等。术语“网络”与“系统”可互换地使用。WWAN可以是码分多址(CDMA)网络、时分多址(TDMA)网络、频分多址(FDMA)网络、正交频分多址(OFDMA)网络、单载波频分多址(SC-FDMA)网络、WiMAX(IEEE 802.16)等等。CDMA网络可实施一或多个无线电接入技术(RAT)，例如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等。cdma2000包含IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA网络可实施全球移动通信系统(GSM)、数字先进移动电话系统(D-AMPS)或某一其它RAT。GSM和W-CDMA描述于来自名称为“第三代合作伙伴计划”(3GPP)的协会的文档中。cdma2000描述于来自名为“第三代合作伙伴计划2”(3GPP2)的协会的文档中。3GPP和3GPP2文档可公开获得。WLAN可为IEEE 802.11x网络，并且WPAN可为蓝牙网络、IEEE 802.15x或某一其它类型的网络。所述技术还可以用于WWAN、WLAN和/或WPAN的任何组合。
如本文中所使用，移动平台108可为例如以下的装置：车辆(有人驾驶和无人驾驶)、机器人、蜂窝或其它无线通信装置、个人通信系统(PCS)装置、个人导航装置、个人信息管理器(PIM)、个人数字助理(PDA)、手提式计算机，或能够捕获图像并使用内部传感器导航的其它合适的移动装置。术语“移动平台”还意图包含(例如)通过短程无线、红外线、有线连接或其它连接与个人导航装置(PND)通信的装置，而不管装置处或PND处是否发生卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关处理。并且，“移动平台”意在包含所有能够例如经由因特网、WiFi或其它网络与服务器通信的装置，包含无线通信装置、计算机、手提式计算机等，并且不管是在装置处、在服务器处还是在与网络相关联的另一装置处发生卫星信号接收、辅助数据接收和/或位置相关处理。以上各项的任何可操作组合也被视为“移动平台”。
此外，在一个实施例中，移动平台108可通过使得移动平台108能够读取车辆本身获得的SPS测量值124和/或VIO速度测量值的一或多个通信接口(例如，蓝牙接口、RF天线、有线连接等)适合地链接到车辆。此外，支持移动平台108与车辆之间的通信的应用程序接口(API)可产生SPS测量值124和/或VIO速度测量值128，其被车辆获得，并且可用以移动平台108。
图2说明根据本公开的一个方面的可在操作环境100中使用的实例移动平台200，其可使用一或多种技术确定位置。移动平台200是图1的移动平台108的一个可能实施方案。
图2的图式中所说明的各种特征和功能使用共同数据总线224连接在一起，所述总线意在表示这些各种特征和功能以可操作方式耦合在一起。所属领域的技术人员将认识到，必要时可提供并修改其它连接、机构、特征、功能等来以操作方式耦合并对实际便携式无线装置进行配置。此外，还认识到，图2的实例中所说明的特征或功能中的一或多个可以进一步细分，或图2中所说明的特征或功能中的两个或更多个可以组合。
移动平台200可包含可连接到一或多个天线240的一或多个无线收发器202。无线收发器202可包含适合装置、硬件和/或软件以与WAN-WAP 104a-104c通信和/或检测来往于WAN-WAP 104a-104c的信号，和/或直接与网络内的其它无线装置通信。举例来说，无线收发器202可包括适合于与无线基站的CDMA网络通信的CDMA通信系统；然而，在其它方面中，无线通信系统可包括另一种类型的蜂窝式电话网络，例如TDMA或GSM。另外，可使用任何其它类型的广域无线连网技术，例如WiMAX(IEEE 802.16)等。无线收发器202还可包含可连接到一或多个天线240的一或多个局域网(LAN)收发器。举例来说，无线收发器202可包含适合装置、硬件和/或软件以用于与LAN-WAP 106a-106c通信和/或检测来往于LAN-WAP 106a-106c的信号，和/或直接与网络内的其它无线装置通信。在一个方面中，无线收发器202可包含适用于与一或多个无线接入点通信的Wi-Fi(802.11x)通信系统；然而，在其它方面中，无线收发器202包括另一类型的局域网、个人局域网(例如，蓝牙)。另外，可使用任何其它类型的无线联网技术，例如超宽带(Ultra Wide Band)、紫蜂(ZigBee)、无线USB等。
如本文中所使用，简称的术语“无线接入点”(WAP)可用以指代LAN-WAP 106a-106c和/或WAN-WAP 104a-104c。具体地说，当使用术语“WAP”时，应理解，实施例可包含可采用来自多个LAN-WAP 106a-106c、多个WAN-WAP 104a-104c、或这两个的任何组合的信号的移动平台200。移动平台200使用的WAP的特定类型可取决于操作环境。此外，移动平台200可在各种类型的WAP之间进行动态选择，以便达成准确位置解。在其它实施例中，各种网络元件可以对等方式操作，借此举例来说，移动平台200可置换为WAP，或反过来也如此。其它对等实施例可包含代替一或多个WAP起作用的另一移动平台(未示出)。
如图2中所示出，移动平台200还可包含相机204。相机204可为单个单眼相机、立体相机和/或全向相机。在一个方面中，相机204经校准使得相机参数(例如，焦距、光学中心位移、径向失真、切向失真等)是已知的。相机204耦合到控制单元210以提供图像244到控制单元210。
移动平台200的所说明的实例还包含运动传感器206。运动传感器206可耦合到控制单元210以提供移动和/或定向信息，所述信息独立于从无线收发器202、SPS 208和VIO系统226接收的信号导出的运动数据。
借助于实例，运动传感器206可包含加速计(例如，MEMS装置)、陀螺仪、地磁传感器(例如，指南针)、高度计(例如，气压高度计)和/或任何其它类型的移动检测传感器。此外，运动传感器206可包含多个不同类型装置并且组合其输出以便提供运动信息。举例来说，运动传感器206可以使用多轴加速计和定向传感器的组合，以提供计算在二维和/或三维坐标系中的位置的能力。
卫星定位系统(SPS)208也可包含在移动平台200中。SPS 208可以连接到一或多个天线242以用于接收卫星信号。SPS 208可以包括用于接收并处理SPS信号的任何合适硬件和/或软件。SPS 208视需要从另一系统请求信息和操作，并且执行使用由任何适合SPS算法获得的测量值确定移动平台200位置所需的计算。在一个方面中，SPS 208耦合到控制单元210，以提供一或多个SPS测量值246到控制单元210。在一个实例中，SPS测量值246是距离变化率测量值，例如GPS多普勒距离变化率测量值。在另一实例中，SPS 208被配置成基于距离变化率测量值确定移动平台200的SPS速度，使得SPS测量值246是SPS速度测量值。也就是说，SPS测量值246可包含自身的距离变化率测量值、自身的SPS速度测量值和/或这两个的任何组合。
移动平台200还包含连接到无线收发器202、相机204、运动传感器206、SPS 208和用户接口212(如果存在)并与其通信的控制单元210。在一个方面中，控制单元210接受并处理从相机204接收的图像244以及从SPS 208接收的SPS测量值246。控制单元210可由处理器214和相关联存储器220、硬件216、固件218和软件222提供。
处理器214可包含提供处理功能以及其它计算和控制功能性的一或多个微处理器、微控制器和/或数字信号处理器。处理器214还可包含用于存储数据和软件指令的存储器220，所述软件指令用于执行移动平台200内的经编程功能性。存储器220可为板上处理器214(例如，同一IC封装内)，且/或存储器可为在处理器214外部并且经由数据总线224在功能上耦合的存储器。下文将更详细地论述与本公开的方面相关联的功能细节。
控制单元210可另外包含可视化惯性里程计(VIO)系统226、定位模块228、位置数据库230和应用程序模块232。VIO系统226可被配置成响应于从相机204接收的图像244，产生VIO速度测量值248。定位模块228可被配置成基于一或多种定位技术确定移动平台的位置。如将在下文更详细地论述，定位模块228可被配置成通过将VIO速度测量值248与SPS测量值246组合，确定移动平台200的位置。位置数据库232可被配置成存储并更新移动平台200的位置和/或定向。也就是说，由于控制单元210确定移动平台200的新位置和/或定向，因此可更新位置数据库230。接着可例如通过在显示器238上显示具有新位置的数字地图，或通过在显示器上和/或经由扬声器234提供额外导航指令，提供经更新位置和定向信息。
应用程序模块232可为运行于移动平台200的处理器214的进程，其从定位模块228请求位置信息。应用程序通常在软件架构的上层内运行，并且可包含室内/室外导航、伙伴定位器、购物和优惠券、资产跟踪以及方位感知服务发现。
为了清楚起见，单独地说明处理器214、VIO系统226、定位模块228和位置数据库230，但其可为单个单元和/或基于在处理器214中运行的软件222中的指令而实施于处理器214中。处理器214、VIO系统226、定位模块228可(但不需要一定)包含一或多个微处理器/嵌入式处理器/控制器/专用集成电路(ASIC)/数字信号处理器(DSP)等等。术语“处理器”描述通过系统而非特定硬件实施的功能。此外，如本文中所使用，术语“存储器”指代任何类型的计算机存储媒体，包含与移动平台200相关联的长期、短期或其它存储器，且并不限于任何特定类型的存储器或特定数目的存储器，或特定类型的其上存储有存储器的媒体。
取决于应用，本文中所描述的过程可以通过各种装置来实施。举例来说，可以硬件216、固件218、处理器214与软件222的组合或其任何组合实施这些过程。对于硬件实施方案，处理器214可实施于一或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子装置、经设计以执行本文中所描述的功能的其它电子单元，或其组合内。
对于固件和/或处理器/软体实施方案，可使用执行本文中所描述的功能的模块(例如，程序、功能等等)来实施所述过程。任何有形地体现指令的非暂时性计算机可读媒体可用于实施本文中所描述的过程。举例来说，程序代码可以存储于存储器220中并且由处理器214执行。存储器220可在处理器214内或外部实施。
如果用软件222实施于固件218和/或处理器214中，那么所述功能可存储为计算机可读媒体上的一或多个指令或代码。实例包含编码有数据结构的非暂时性计算机可读媒体，以及编码有计算机程序的计算机可读媒体。计算机可读媒体包含物理计算机存储媒体。存储媒体可以是可由计算机存取的任何可用媒体。作为实例而非限制，此计算机可读媒体可包括RAM、ROM、快闪存储器、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于存储呈指令或数据结构形式的所要程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体；如本文中所使用的磁盘和光盘包含压缩光盘(CD)、激光光盘、光学光盘、数字多功能光盘(DVD)、软盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而光盘用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
移动平台200可包含提供任何适合接口系统的任选用户接口212，例如允许与移动平台200的用户交互的麦克风/扬声器234、小键盘236和显示器238。麦克风/扬声器234使用无线收发器202提供语音通信服务。小键盘236包括用于用户输入的任何适合按钮。显示器238包括例如背光式LCD显示器等任何合适的显示器，且可另外包含用于额外用户输入模式的触摸屏显示器。
在一个方面中，移动平台200被配置成通过将SPS测量值246与VIO速度测量值248组合来确定移动平台200的位置，以改进位置确定的准确度。然而，如上文所提及，SPS测量值246可相对于全局参考系126，而VIO速度测量值248相对于局部参考系130。因此，为将SPS测量值246与VIO速度测量值248组合，移动平台200可首先使局部参考系130与全局参考系126对准。在一个方面中，控制单元210的定位模块228被配置成确定定向参数例如旋转矩阵，以使局部参考系130与全局参考系126对准。在一个实例中，定位模块228基于SPS测量值246所述VIO速度测量值248，确定定向参数。下文提供执行此估计的两种方法，一种为其中定向参数的估计是基于从SPS 208获得的SPS速度测量值，且另一方法是其中所述估计是基于也是从SPS 208获得的原始距离变化率测量值。
如上文所提及，从SPS 208获得的SPS测量值246可包含移动平台200的SPS速度测量值。在第一方法中，SPS和VIO速度测量值两者随时间累加，使得可确定使SPS速度测量值与VIO速度测量值匹配的“最佳”旋转矩阵。在此实例中，可使用SPS速度测量值，这是由于在开发空中条件下，SPS速度测量值可含有相对小估计误差(例如，0:1m/s)，这又允许定位模块228确定定向参数的非常可靠的估计值。
替代地，从SPS 208获得的SPS测量值246可包含距离变化率测量值，例如GPS多普勒距离变化率测量值。因此，定位模块228可直接从距离变化率测量值确定定向参数，而无需明确地必须具有SPS速度的移动平台200解。在一个方面中，这允许移动平台200即使在没有足够距离变化率测量值可用以求解SPS速度的情况下仍可确定定向参数。也就是说，在此实例中，供定位模块228确定定向参数使用的距离变化率测量值的数目可小于计算移动平台200的SPS速度所需的数目。
在下文详细论述的使局部参考系与全局参考系对准的方面将问题的四元数重整与可提供显著性能改进的半定弛豫技术组合在一起。
图3说明根据本公开的一个方面的对准可视化惯性里程计(VIO)参考系与卫星定位系统(SPS)参考系的实例方法300。在过程框302中，定位模块228从SPS 208获得距离变化率测量值246，其中距离变化率测量值相对于全局参考系126。在一个方面中，SPS208在长度为一秒的每一时段期间，提供来自不同卫星的原始距离变化率测量值。可假设通过在单点解中使用的或来自网络数据的标准模块，校正这些距离变化率测量值中的对流层、电离层和卫星时钟偏置。经校正距离变化率测量值可建模为：
其中
是从卫星s(例如，卫星102a)到移动平台200位置x(t)的粗略估计值的单位向量。v(t)和vs(t)分别是移动平台200和卫星s的速度，是SPS 208的接收器时钟漂移，且ws(t)捕获测量值中的所有其它噪声。可使用标准模型计算此类准确度在例如200m内的粗略位置估计。
接下来，在过程框304中，定位模块228从VIO系统226获得VIO速度测量值248，其中VIO速度测量值248是相对于局部参考系130而得到。VIO系统226可使用由相机204产生的图像244以及由运动传感器206中的一或多个(例如，加速计和陀螺仪)提供的数据产生VIO速度测量值248。由VIO系统226产生的VIO速度测量值248可为每一时刻的速度向量和旋转矩阵以及方差的估计值。VIO系统226产生VIO速度测量值248的速率可为约100/秒，其显著高于由SPS 208产生的SPS测量值246的速率，其为约1/秒。包含在VIO速度测量值248中的旋转矩阵描述相对于初始相机参考系的当前时刻的相机204定向。在一些方面中，VIO速度测量值248非常准确且具有随距离而变的约为1％的漂移，即，100m内1m的误差。
VIO系统226为定位模块228提供局部参考系130中的VIO速度测量值248，其可在系统启动时任意地选择。为将VIO速度测量值248与SPS测量值246整合，定位模块228确定使局部参考系130与全局参考系126对准的至少一个定向参数(例如，估计旋转矩阵)(即，过程框306)。在一个方面中，使局部参考系130与全局参考系126对准包含将VIO速度测量值248转译成全局参考系126。为估计定向参数，例如旋转矩阵，定位模块228获得全局参考系126中的SPS测量值248，其涉及局部参考系130中的VIO速度测量值248。在一个方面中，从SPS 208获得的距离变化率测量值(例如，多普勒距离变化率测量值)可用于此目的。一旦确定定向参数(例如，旋转矩阵)，VIO速度测量值248便可平移到全局参考系中，如下文将描述。
如上文所提及，在一个方面中，SPS 208提供的GPS测量值246可包含表示移动平台200的速度的SPS速度测量值(例如，GPS多普勒速度测量值)。当移动平台200处于开放空中环境中时，使用SPS速度测量值是相对准确的。使用SPS速度测量值确定定向参数可提供闭合形式解。此外，定向参数可能不显著随时间改变，如在车辆的情况下，其中定向参数的改变可主要归因于与VIO系统226相关联的缓慢漂移以及VIO系统226使用的参考系的可能重置。因此，只要使用SPS速度测量值可为被移动平台200使用的，便可从SPS 208得到良好质量SPS速度测量值。
继续此实例，假设v(t)等于全局参考系126中的移动平台200的真实速度，假设vG(t)等于来自SPS 208的SPS速度测量值246，且假设vv(t)等于从VIO系统226获得的VIO速度测量值248。因此，这些参数可建模为
其中，R是使全球参考系与局部参考系相关的旋转矩阵，且其中测量值中的相应噪声标示为zG(t)和zv(t)。在一个方面中，定位模块228估计窗大小T内的旋转矩阵R。举例来说，考虑时间间隔{t-T+1,t-T+2,…t}的测量值的集合。此表达式为易于注解假设时间离散化为以秒为单位。方程式3a接着可在此窗内重写如下：
其中且类似地定义矩阵VG、VV、ZG、ZV。定位模块228接着可将旋转矩阵R估计为以下最小二乘优化问题的最小化器：
其中‖.‖F标示弗罗比尼斯(Frobenius)范数。在一个方面中，此问题是正交普鲁克(Procrustes)问题的特殊情况，其中Kabsch算法可提供最优闭合形式解，如下：
其中svd标示奇异值分解并det行列式。
Kabsch算法可扩展为通过计算如下方程式3e，最小化某一对称半正定矩阵W的加权弗罗比尼斯范数
Kabsch算法的剩余部分保持如前所述。Kabsch算法的此加权版本可用作迭代再加权最小二乘程序的构建块。此处，定位模块228可开始为W＝I并且接着计算旋转矩阵R的第一估计值使用此估计值，定位模块228接着计算残差从这些残差，定位模块228可计算新权矩阵W。举例来说，标准双平方权重函数可用于此目的。定位模块228可重复此计算(例如，5次)。此迭代再加权最小二乘方法降低具有大残差的测量值的权重，进而提供离群值稳健性。
上文参考方程式1-3e所描述的确定用于使局部参考系130与全局参考系126对准的定向参数的上述方法使用包含在SPS测量值246中的SPS速度测量值。此方法当SPS 208取得用以求解SPS速度(例如，GPS多普勒速度)的质量足够好的距离变化率测量值时可很好地执行。然而，当移动平台200位于其中存在相当大数目个离群值的具有挑战性的环境中时，可能不存在用以明确地估计SPS速度的足够距离变化率测量值。为应对此情境，定位模块228可被配置成通过直接使用可用距离变化率测量值(即，不使用SPS速度)估计定向参数(例如，旋转矩阵)。因此，即使在一时刻少于用以求解SPS速度所需的必要数目(例如，4)距离变化率测量值可用，定位模块228仍可使用以下方法使局部参考系130与全局参考系126对准。
举例来说，考虑在同一时刻t来自卫星s和s’(例如，分别是卫星102a和102b)的一对距离变化率测量值。接下来，经修改单差形成为：
从以上方程式(1)，方程式3(f)的经修改单差满足：
其中
除了方程式3(f)的经修改单差之外，如上文由方程式(3a)定义的速度估计值vV(t)也可用。
接着可通过定位模块228将旋转矩阵R估计为以下最小乘方问题的最小化器：
即使卫星的数目不足以求解特定时刻t的SPS速度vG(t)，仍可明确定义方程式(5b)的最小乘方问题。
不同于上文所描述的使用估计的SPS速度的方法，方程式(5b)的最小二乘问题不具有闭合形式解。替代地，可应用迭代数值方法对其求解。为此目的，并非直接求解正交矩阵而是定位模块228可替代地求解对应于其的四元数形式上，此四元数参数化与每一四维单位范数向量q相关联，所述旋转矩阵：
此参数化是两个对一个，这意指每个单位向量q对应于唯一旋转矩阵Q(q)且每个旋转矩阵完全对应于两个单位向量q和-q，使得
上述最小二乘问题接着可等效地重写为：
接着可通过设置从方程式(7)的最小化器构建旋转矩阵R的估计值
在一个方面中，定位模块228接着可使用迭代局部优化方法解出方程式(7)的非线性问题。此方法可在初始化为接近正确解的情况下很好地起作用。然而，方程式(7)的问题可呈现多个局部最小值，且对于随机选择的开始点，定位模块228可频繁地收敛到那些局部最小化器中的一个，而非实现全局最优值。为缓解此问题，在一些实例中，定位模块228可使用半定弛豫，所述半定弛豫可用作局部最小化的开始点。
举例来说，从方程式6注意到，方程式(7)中的项是q中的平方。这可通过将此项重写如下而更明确地看出：
其中
其中仅注解且方程式(8a)的识别码可通过四元数操作导出，但也可通过矩阵方程式的直接比较进行验证。方程式(7)的优化问题因此可等效地表示为：
现在
其中类似地，qTq＝tr(P)。
因此，可观察到P是对称的半正定秩1矩阵。此外，如果矩阵是对称的、半正定且秩为1，那么其本征分解产生其中‖u‖＝1。如果进一步地那么
使得对于某一单位范数向量u，因此，方程式(9a)的最小化问题可以等效形式重写为：
其中最小化覆盖所有对称的半正定矩阵其象征性地表示为P≥0。
方程式10的最小化的一个困难可为非凸秩约束。此最小化问题的半定弛豫是移除此秩约束。弛豫问题接着可表示为：
方程式11的弛豫问题为凸且可使用例如内点方法有效地且最优地解出。一旦发现方程式(11)的全局优化器P，定位模块228便可通过计算对应于其最大本征值的P的本征向量，从其提取单位范数向量定位模块228接着可使用此单位范数向量作为方程式7的精确问题的局部迭代优化程序的初始解。
在一些方面中，上文所描述的估计旋转矩阵R的方法可与离群值检测算法紧密耦合，其中定位模块228可以迭代方式找出良好质量距离变化率测量值并且接着计算旋转矩阵。
一旦定位模块228已计算出旋转矩阵R的估计值VIO速度测量值248现在可定向(例如，平移)到全局参考系126中。注意，使用GPS，通常每秒一次地获得SPS测量值246，同时以显著更大频率获得VIO速度测量值248。对于离群值检测，关注两个时刻之间的位移信息。举例来说，假设x(t)是时刻t处的移动平台200方位。两个时期t-1和t之间的位移可由下式给定：
在一些应用中，定位模块228被配置成以规律时间间隔重新计算定向参数(例如，旋转矩阵)，这是由于局部参考系130可改变(例如，在基于VIO的系统中，参考系可重置或随时间漂移)。因此，某些方面包含定位模块228以连续方式使用滑动时间窗确定定向参数。图4说明根据本公开的一个方面的相对于多个时刻的滑动时间窗402-206。如图4中所示出，定位模块228可确定从时刻t1延伸到时刻t10的时间窗402内的第一定向参数。用于下一次确定定向参数的时间窗接着可滑动到时间窗404，其中定位模块228使用时刻t2到t11确定定向参数。类似地，可使用在时刻t3与t12之间延伸的时间窗406执行第三次定向参数确定。因此，定位模块228获得滑动时间窗内的VIO速度测量值248和SPS测量值246(例如，距离变化率测量值)，使得定位模块228可连续地确定定向参数。
如图4中所示出，时间窗402包含规定供定位模块228在确定定向参数时使用的时段数目的大小408。在一些方面中，时间窗402-406的大小408可取决于获得的测量值的质量为自适应的(例如，视线情境对比多路径情境等)。在一个实例中，控制单元210可基于移动平台200的移动幅度，确定距离变化率测量值的质量，其中确定较大移动产生较高质量距离变化率测量值。距离变化率测量值的质量越高，时间窗的大小408越小。
此外，定位模块228可被配置成基于从SPS 208获得的SPS测量值246的质量，对SPS测量值246进行滤波。也就是说，包含在SPS测量值246中的距离变化率测量值可基于其相应质量而被滤波。借助于实例，对距离变化率测量值进行滤波可包含丢弃质量太低(例如，移动平台200的移动幅度太小)的一或多个距离变化率测量值。在另一实例中，对距离变化率测量值进行滤波可包含将一或多个距离变化率测量值基于其质量进行加权(与对应于较低移动幅度的距离变化率测量值相比，对应于较高移动幅度的距离变化率测量值可被赋予较重权重)。在另一实例中，控制单元210和/或SPS 208可确定距离变化率测量值是否是非视线测量值，且如果是，则丢弃所述距离变化率测量值。
图5说明可在移动平台设备500中采用的组件的数个样本方面，所述组件被配置成支持如本文中所教示的可视化惯性里程计(VIO)局部参考系与卫星定位系统(SPS)全局参考系的对准。移动平台设备500是图1的移动平台108和/或图2的移动平台200的一个可能实施方案。
用于从卫星定位系统获得相对于全局参考系的距离变化率测量值的模块502可至少在一些方面中对应于例如图2的SPS 208和/或定位模块228。用于从可视化惯性里程计(VIO)系统获得相对于局部参考系的VIO速度测量值的模块504可至少在一些方面中对应于例如图2的VIO系统226和/或定位模块228。用于确定使局部参考系与全局参考系对准的至少一个定向参数的模块506可在一些方面中对应于例如图2的定位模块228和/或处理器214。
图5的模块502-506的功能性可以与本文中的教示一致的各种方式实施。在一些设计中，这些模块502-506的功能性可实施为一或多个电组件。在一些设计中，这些模块502-506的功能性可实施为包含一或多个处理器组件的处理系统。在一些设计中，这些模块502-506的功能性可使用例如一或多个集成电路(例如，ASIC)的至少一部分进行实施。如本文中所论述，集成电路可包括处理器、软件、其它相关组件或其某一组合。因此，不同模块的功能性可例如实施为集成电路的不同子组、实施为一组软件模块的不同子组，或其组合。并且，应了解，(例如，集成电路的和/或一组软件模块的)给定子集可提供用于多于一个的模块的功能性的至少一部分。
另外，可使用任何合适的装置来实施由图5表示的组件和功能以及本文中所描述的其它组件和功能。此装置也可至少部分地使用如本文教示的对应结构来实施。举例来说，上文结合“用于图5的组件的模块”所描述的组件也可对应于类似地指定的“用于功能性的装置”。因此，在一些方面中，这些装置中的一或多个可使用如本文教示的处理器组件、集成电路或其它合适结构中的一或多个来实施。
所属领域的技术人员应了解，可使用多种不同技术和技艺中的任一个来表示信息和信号。举例来说，可通过电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光粒子或其任何组合来表示在整个上文描述中可能参考的数据、指令、命令、信息、信号、位、符号和码片。
此外，所属领域的技术人员应了解，结合本文中所公开的方面描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实施为电子硬件、计算机软件、或两者的组合。为清晰地说明硬件与软件的此可互换性，上文已大体就各种说明性组件、块、模块、电路和步骤的功能性加以描述。此类功能性是实施为硬件还是软件取决于特定应用和强加于整个系统的设计约束。所属领域的技术人员可针对每一特定应用以不同方式实施所描述的功能性，但此类实施决策不应被解释为脱离本公开的范围。
结合本文中所公开的方面来描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以用通用处理器、DSP、ASIC、FPGA或其它可编程逻辑装置、分立门或晶体管逻辑、分立硬件组件或其经设计以执行本文所描述的功能的任何组合来实施或执行。通用处理器可为微处理器，但在替代方案中，处理器可为任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可实施为计算装置的组合(例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心结合的一或多个微处理器，或任何其它此类配置)。
结合本文中所公开的方面描述的方法、序列和/或算法可以直接以硬件、以由处理器执行的软件模块或以硬件和软件模块的组合来体现。软件模块可以驻留在RAM、闪存存储器、ROM、EPROM、EEPROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM或所属领域中已知的任何其它形式的存储媒体中。示范性存储媒体被耦合到处理器，使得处理器可以从存储媒体读取信息且将信息写入所述存储媒体。在替代方案中，存储媒体可与处理器成一体式。处理器和存储媒体可驻留在ASIC中。ASIC可以驻留在IoT装置中。在替代方案中，处理器和存储媒体可作为分立组件驻留于用户终端中。
在一或多个示范性方面中，所描述的功能可以用硬件、软件、固件或其任何组合实施。如果实施于软件中，则可将功能作为一或多个指令或代码存储在计算机可读媒体上或经由计算机可读媒体发射。计算机可读媒体包含计算机存储媒体和通信媒体两者，通信媒体包含促进将计算机程序从一处传送到另一处的任何媒体。存储媒体可以是可以由计算机存取的任何可供使用的媒体。借助于实例而非限制，此类计算机可读媒体可包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储装置、磁盘存储装置或其它磁性存储装置，或可用于携带或存储呈指令或数据结构的形式的所需程序代码且可由计算机存取的任何其它媒体。并且，适当地将任何连接称作计算机可读媒体。举例来说，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术从网站、服务器或其它远程源发射软件，那么所述同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或例如红外线、无线电和微波等无线技术包含于媒体的定义中。如本文中所使用，磁盘和光盘包含CD、激光光盘、光学光盘、DVD、软性磁盘和蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式和/或用激光以光学方式再现数据。以上各项的组合也应包含于计算机可读媒体的范围内。
尽管前述公开内容示出本公开的说明性方面，但应注意，在不脱离如所附权利要求书界定的本公开的范围的情况下，可以在本文中做出各种改变及修改。不必以任何特定次序来执行根据本文中所描述的本公开的方面的方法权利要求项的功能、步骤和/或动作。此外，尽管可能以单数形式描述或主张本公开的元件，但除非明确陈述限于单数形式，否则也涵盖复数形式。

Claims (30)

1.一种方法，其包括：
从卫星定位系统SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；
从可视化惯性里程计VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和
基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于所述多个距离变化率测量值，确定所述移动平台的一或多个SPS速度测量值，其中确定所述至少一个定向参数是基于所述一或多个SPS速度测量值和所述多个VIO速度测量值。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多个距离变化率测量值包括数目小于计算所述移动平台的SPS速度所需的数目的距离变化率测量值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，
从所述SPS获得所述移动平台的所述多个距离变化率测量值包括在滑动时间窗内获得所述多个距离变化率测量值，且
从所述VIO系统获得所述多个VIO速度测量值包括在所述滑动时间窗内获得所述VIO速度测量值，所述方法另外包括：使用所述滑动时间窗连续地确定所述至少一个定向参数。
5.根据权利要求4所述的方法，其另外包括基于所述多个距离变化率测量值的质量，调整所述滑动时间窗的大小。
6.根据权利要求5所述的方法，其另外包括：基于所述移动平台的移动幅度，确定所述多个距离变化率测量值的所述质量。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：基于所述多个距离变化率测量值的质量，对所述多个距离变化率测量值进行滤波。
8.根据权利要求7所述的方法，其中对所述多个距离变化率测量值进行滤波包括基于一或多个距离变化率测量值的质量，从所述多个距离变化率测量值丢弃所述一或多个距离变化率测量值。
9.根据权利要求7所述的方法，其中对所述多个距离变化率测量值进行滤波包括基于所述多个距离变化率测量值中的一或多个距离变化率测量值的质量，将所述一或多个距离变化率测量值加权。
10.根据权利要求1所述的方法，其另外包括：从所述多个距离变化率测量值丢弃一或多个非视线距离变化率测量值。
11.根据权利要求1所述的方法，其中确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的所述至少一个定向参数包括：
确定所述局部参考系与所述全局参考系之间的旋转矩阵；和
基于所述旋转矩阵，将所述VIO速度测量值平移到所述全局参考系中。
12.一种设备，其包括：
用于从卫星定位系统SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值的装置，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；
用于从可视化惯性里程计VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值的装置，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和
用于基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数的装置。
13.根据权利要求12所述的设备，其另外包括：
用于基于所述多个距离变化率测量值，确定所述移动平台的一或多个SPS速度测量值的装置，其中所述用于确定所述至少一个定向参数的装置是基于所述一或多个SPS速度测量值和所述多个VIO速度测量值。
14.根据权利要求12所述的设备，其中所述多个距离变化率测量值包括数目小于计算所述移动平台的SPS速度所需的数目的距离变化率测量值。
15.根据权利要求12所述的设备，其中，
所述用于从所述SPS获得所述移动平台的所述多个距离变化率测量值的装置包括用于在滑动时间窗内获得所述多个距离变化率测量值的装置，且
所述用于从所述VIO系统获得所述多个VIO速度测量值的装置包括用于在所述滑动时间窗内获得所述VIO速度测量值的装置，所述设备另外包括：用于使用所述滑动时间窗连续地确定所述至少一个定向参数的装置。
16.根据权利要求15所述的设备，其另外包括用于基于所述多个距离变化率测量值的质量，调整所述滑动窗的大小的装置。
17.根据权利要求12所述的设备，其中所述用于确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的所述至少一个定向参数的装置包括：
用于确定所述局部参考系与所述全局参考系之间的旋转矩阵的装置；和
用于基于所述旋转矩阵，将所述VIO速度测量值平移到所述全局参考系中的装置。
18.一种设备，其包括：
至少一个处理器；和
至少一个存储器，其耦合到所述至少一个处理器，所述至少一个处理器和所述至少一个存储器被配置成引导所述设备：
从卫星定位系统SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；
从可视化惯性里程计VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和
基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器进一步被配置成引导所述设备：
基于所述多个距离变化率测量值，确定所述移动平台的一或多个SPS速度测量值，其中确定所述至少一个定向参数是基于所述一或多个SPS速度测量值和所述多个VIO速度测量值。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述多个距离变化率测量值包括数目小于计算所述移动平台的SPS速度所需的数目的距离变化率测量值。
21.根据权利要求18所述的设备，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器进一步被配置成引导所述设备：
在滑动时间窗内获得所述多个距离变化率测量值；
在所述滑动时间窗内获得所述VIO速度测量值；和
使用所述滑动时间窗连续地确定所述至少一个定向参数。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器进一步被配置成引导所述设备基于所述多个距离变化率测量值的质量，调整所述滑动窗的大小。
23.根据权利要求18所述的设备，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器进一步被配置成引导所述设备基于所述多个距离变化率测量值的质量，对所述多个距离变化率测量值进行滤波。
24.根据权利要求18所述的设备，其中所述至少一个处理器和所述至少一个存储器进一步被配置成引导所述设备：
确定所述局部参考系与所述全局参考系之间的旋转矩阵；和
基于所述旋转矩阵，将所述VIO速度测量值平移到所述全局参考系中。
25.一种其上记录有计算机可执行指令的非暂时性计算机可读存储媒体，其中在一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器：
从卫星定位系统SPS获得移动平台的多个距离变化率测量值，其中所述多个距离变化率测量值是相对于所述SPS的全局参考系而得到；
从可视化惯性里程计VIO系统获得所述移动平台的多个VIO速度测量值，其中所述多个VIO速度测量值是相对于所述VIO系统的局部参考系而得到；和
基于所述多个距离变化率测量值和所述多个VIO速度测量值，确定使所述局部参考系与所述全局参考系对准的至少一个定向参数。
26.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中在所述一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器：
基于所述多个距离变化率测量值，确定所述移动平台的一或多个SPS速度测量值，其中确定所述至少一个定向参数是基于所述一或多个SPS速度测量值和所述多个VIO速度测量值。
27.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中所述多个距离变化率测量值包括数目小于计算所述移动平台的SPS速度所需的数目的距离变化率测量值。
28.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中在所述一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器：
在滑动时间窗内获得所述多个距离变化率测量值；
在所述滑动时间窗内获得所述VIO速度测量值；和
使用所述滑动时间窗连续地确定所述至少一个定向参数。
29.根据权利要求28所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中在所述一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器基于所述多个距离变化率测量值的质量，调整所述滑动窗的大小。
30.根据权利要求25所述的非暂时性计算机可读存储媒体，其中在所述一或多个处理器上执行所述计算机可执行指令致使所述一或多个处理器：
确定所述局部参考系与所述全局参考系之间的旋转矩阵；和
基于所述旋转矩阵，将所述VIO速度测量值平移到所述全局参考系中。
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10324195B2 (en) * 2015-07-27 2019-06-18 Qualcomm Incorporated Visual inertial odometry attitude drift calibration
US10849134B2 (en) 2016-11-04 2020-11-24 Qualcomm Incorporated Indicating a range of beam correspondence in a wireless node
US10267924B2 (en) * 2017-01-04 2019-04-23 Qualcomm Incorporated Systems and methods for using a sliding window of global positioning epochs in visual-inertial odometry
US10859713B2 (en) 2017-01-04 2020-12-08 Qualcomm Incorporated Position-window extension for GNSS and visual-inertial-odometry (VIO) fusion
CN111278688B (zh) * 2017-11-03 2022-09-20 黑拉有限责任两合公司 驱动车辆的部件的方法、系统、计算机程序产品和计算机可读介质
US20190301871A1 (en) * 2018-03-27 2019-10-03 Artisense Corporation Direct Sparse Visual-Inertial Odometry Using Dynamic Marginalization
US10935669B2 (en) * 2018-04-18 2021-03-02 Topcon Positioning Systems, Inc. Using SDP relaxation for optimization of the satellites set chosen for positioning
US10636190B2 (en) 2018-05-31 2020-04-28 Robert Bosch Gmbh Methods and systems for exploiting per-pixel motion conflicts to extract primary and secondary motions in augmented reality systems
CN109540126B (zh) * 2018-12-03 2020-06-30 哈尔滨工业大学 一种基于光流法的惯性视觉组合导航方法
CN109917644B (zh) * 2018-12-26 2022-06-14 达闼科技（北京）有限公司 一种提高视觉惯导系统鲁棒性的方法、装置和机器人设备
CN110874569B (zh) * 2019-10-12 2022-04-22 西安交通大学 一种基于视觉惯性融合的无人机状态参数初始化方法
CN116381760B (zh) * 2023-06-05 2023-08-15 之江实验室 Gnss rtk/ins紧耦合定位方法、装置及介质
CN116718153B (zh) * 2023-08-07 2023-10-27 成都云智北斗科技有限公司 一种基于gnss和ins的形变监测方法及系统

Citations (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004177362A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 位置計測方法、位置計測装置、位置計測方法のプログラム、およびこのプログラムを記録した記録媒体
JP2009168614A (ja) * 2008-01-16 2009-07-30 Alpine Electronics Inc 車載用ナビゲーション装置
CN101949715A (zh) * 2010-08-10 2011-01-19 武汉武大卓越科技有限责任公司 高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法和系统
CN101952737A (zh) * 2007-12-11 2011-01-19 高通股份有限公司 有相机辅助的全球导航卫星系统方法和接收器
CN102538781A (zh) * 2011-12-14 2012-07-04 浙江大学 基于机器视觉和惯导融合的移动机器人运动姿态估计方法
CN102834696A (zh) * 2010-01-18 2012-12-19 高通股份有限公司 使用物体来对准和校准惯性导航系统
CN103328928A (zh) * 2011-01-11 2013-09-25 高通股份有限公司 用于个人导航设备的基于相机的惯性传感器对准
CN103424114A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 同济大学 一种视觉导航/惯性导航的全组合方法
CN103438906A (zh) * 2013-09-10 2013-12-11 上海海事大学 适用于机器人导航的视觉与卫星定位传感器联合校准方法
US20140267686A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Novatel Inc. System and method for augmenting a gnss/ins navigation system of a low dynamic vessel using a vision system
WO2015077514A1 (en) * 2013-11-20 2015-05-28 Certusview Technologies, Llc Systems, methods, and apparatus for tracking an object
CN104704384A (zh) * 2012-09-27 2015-06-10 Metaio有限公司 具体用于装置的基于视觉的定位的图像处理方法
WO2015085483A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 SZ DJI Technology Co., Ltd. Sensor fusion
CN104729506A (zh) * 2015-03-27 2015-06-24 北京航空航天大学 一种视觉信息辅助的无人机自主导航定位方法
CN104848867A (zh) * 2015-05-13 2015-08-19 北京工业大学 基于视觉筛选的无人驾驶汽车组合导航方法
CN105008960A (zh) * 2013-03-12 2015-10-28 高通股份有限公司 基于服务器的移动装置区域候选定位模式选择
CA2893306A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-04 Novatel Inc. System and method for augmenting a gnss/ins navigation system in a cargo port environment
CN105209694A (zh) * 2013-03-15 2015-12-30 诺瓦特公司 使用提供距离信息的图像采集装置的重型设备导航和工作刃定位的系统和方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4402049A (en) * 1981-03-23 1983-08-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Hybrid velocity derived heading reference system
US5672872A (en) * 1996-03-19 1997-09-30 Hughes Electronics FLIR boresight alignment
US5894323A (en) * 1996-03-22 1999-04-13 Tasc, Inc, Airborne imaging system using global positioning system (GPS) and inertial measurement unit (IMU) data
JP3776094B2 (ja) * 2002-05-09 2006-05-17 松下電器産業株式会社 監視装置、監視方法および監視用プログラム
US7346452B2 (en) * 2003-09-05 2008-03-18 Novatel, Inc. Inertial GPS navigation system using injected alignment data for the inertial system
JP2008066953A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Sanyo Electric Co Ltd 画像監視装置
JP2008217330A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Kobe Univ 速度推定方法および速度推定プログラム
US9766074B2 (en) 2008-03-28 2017-09-19 Regents Of The University Of Minnesota Vision-aided inertial navigation
WO2010088290A1 (en) * 2009-01-27 2010-08-05 Arthur Thomas D Tight optical intergation (toi) of images with gps range measurements
US9031782B1 (en) * 2012-01-23 2015-05-12 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy System to use digital cameras and other sensors in navigation
JP6008510B2 (ja) 2012-02-20 2016-10-19 株式会社小野測器 計測装置及び計測方法
US9400930B2 (en) * 2013-09-27 2016-07-26 Qualcomm Incorporated Hybrid photo navigation and mapping
US20150219767A1 (en) 2014-02-03 2015-08-06 Board Of Regents, The University Of Texas System System and method for using global navigation satellite system (gnss) navigation and visual navigation to recover absolute position and attitude without any prior association of visual features with known coordinates
JP6380550B2 (ja) * 2014-11-14 2018-08-29 日産自動車株式会社 表示装置及び表示方法

Patent Citations (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004177362A (ja) * 2002-11-29 2004-06-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 位置計測方法、位置計測装置、位置計測方法のプログラム、およびこのプログラムを記録した記録媒体
CN101952737A (zh) * 2007-12-11 2011-01-19 高通股份有限公司 有相机辅助的全球导航卫星系统方法和接收器
JP2009168614A (ja) * 2008-01-16 2009-07-30 Alpine Electronics Inc 車載用ナビゲーション装置
CN102834696A (zh) * 2010-01-18 2012-12-19 高通股份有限公司 使用物体来对准和校准惯性导航系统
CN101949715A (zh) * 2010-08-10 2011-01-19 武汉武大卓越科技有限责任公司 高精度时空数据获取的多传感器集成同步控制方法和系统
CN103328928A (zh) * 2011-01-11 2013-09-25 高通股份有限公司 用于个人导航设备的基于相机的惯性传感器对准
CN102538781A (zh) * 2011-12-14 2012-07-04 浙江大学 基于机器视觉和惯导融合的移动机器人运动姿态估计方法
CN103424114A (zh) * 2012-05-22 2013-12-04 同济大学 一种视觉导航/惯性导航的全组合方法
CN104704384A (zh) * 2012-09-27 2015-06-10 Metaio有限公司 具体用于装置的基于视觉的定位的图像处理方法
CN105008960A (zh) * 2013-03-12 2015-10-28 高通股份有限公司 基于服务器的移动装置区域候选定位模式选择
US20140267686A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Novatel Inc. System and method for augmenting a gnss/ins navigation system of a low dynamic vessel using a vision system
CN105209694A (zh) * 2013-03-15 2015-12-30 诺瓦特公司 使用提供距离信息的图像采集装置的重型设备导航和工作刃定位的系统和方法
CN103438906A (zh) * 2013-09-10 2013-12-11 上海海事大学 适用于机器人导航的视觉与卫星定位传感器联合校准方法
WO2015077514A1 (en) * 2013-11-20 2015-05-28 Certusview Technologies, Llc Systems, methods, and apparatus for tracking an object
CN104854428A (zh) * 2013-12-10 2015-08-19 深圳市大疆创新科技有限公司 传感器融合
WO2015085483A1 (en) * 2013-12-10 2015-06-18 SZ DJI Technology Co., Ltd. Sensor fusion
CA2893306A1 (en) * 2014-06-04 2015-12-04 Novatel Inc. System and method for augmenting a gnss/ins navigation system in a cargo port environment
CN104729506A (zh) * 2015-03-27 2015-06-24 北京航空航天大学 一种视觉信息辅助的无人机自主导航定位方法
CN104848867A (zh) * 2015-05-13 2015-08-19 北京工业大学 基于视觉筛选的无人驾驶汽车组合导航方法

Non-Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
AGRAWAL M ,ET AL: "Real-time localization in outdoor environments using stereo vision and inexpensive GPS", 《CONFERENCE ON COMPUTER VISION AND PATTERN RECOGNITION》 *
AMANI BEN AFIA,ET AL: ""A Low-cost GNSS/IMU/VisualmonoSLAM/WSS Integration Based on Federated Kalman Filtering for Navigation in Urban Environment", 《ION GNSS+ 2015》 *
CESARIO VINCENZO ANGELINO,ET AL: "UAV position and attitude estimation using IMU，GNSS and camera", 《INFORMATION FUSION (FUSION)》 *
DAMIEN DUSHA,ET AL: "Error analysis and attitude observability of a monocular GPS/visual odometry integrated navigation filter", 《THE INTERNATIONAL JOURNAL OF ROBOTICS RESEARCH》 *
DREVELLE V ,ET AL: "Robust positioning using relaxed constraint-propagation", 《INTELLIGENT ROBOTS AND SYSTEMS (IROS)》 *
MR. PETER J. ROBERTS,ET AL: "Fixed Wing UAV Navigation and Control through Integrated GNSS and Vision", 《AIAA GUIDANCE, NAVIGATION, AND CONTROL CONFERENCE AND EXHIBIT> *
ROBERT MAHONY,ET AL: "Nonlinear attitude observers on SO(3) for complementary and compatible measurements: A theoretical study", 《DECISION AND CONTROL》 *
S.-B. KIM,ET AL: "Ground vehicle navigation in harsh urban condition by integrating inertial navigation system, global positioning system, odometer and vision data", 《IET RADAR, SONAR AND NAVIGATION》 *
温熙等: "视觉组合导航系统方法的综述", 《导航与位置服务应用》 *

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