CN112840235A - 导航装置、导航支援信息的生成方法及生成程序 - Google Patents

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CN112840235A CN201980058853.1A CN201980058853A CN112840235A CN 112840235 A CN112840235 A CN 112840235A CN 201980058853 A CN201980058853 A CN 201980058853A CN 112840235 A CN112840235 A CN 112840235A
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Abstract

课题在于，使用VSLAM并且高精度地计算本装置与其他特征点等之间的绝对性的位置关系。解决手段在于，导航装置具备GNSS运算部、VSLAM运算部及校正信息估计部。GNSS运算部使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者GNSS信号的频率的变化量，计算GNSS速度及GNSS姿态角。VSLAM运算部使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及VSLAM姿态角。校正信息估计部使用GNSS速度、GNSS姿态角、多个时刻的所述VSLAM位置以及VSLAM姿态角，估计VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、以及GNSS速度的误差或者根据GNSS速度得到的GNSS位置的误差。

Description

导航装置、导航支援信息的生成方法及生成程序
技术领域
本发明涉及利用了VSLAM(视觉同步定位与映射(Visual SimultaneousLocalization and Mapping))的技术的导航装置。
背景技术
当前，在多方面利用VSLAM(视觉同步定位与映射(Visual SimultaneousLocalization and Mapping))的技术。
VSLAM使用由单目相机取得的动态图像，估计处于本装置的周围的特征点等的空间信息，例如进行映射。另外，VSLAM使用该空间信息及映射结果，计算本装置的相对位置等。
在先技术文献
非专利文献
非专利文献1:Georg Klein，David Murray，"Parallel Tracking and Mappingfor Small AR Workspace"，Active Vision Laboratory Department of EngineeringScience University of Oxford
非专利文献2:Takafumi Taketomi，Hideaki Uchiyama and Sei Ikeda，"Visual－SLAM Algorithms：a Survey from 2010to 2016"
发明内容
本发明所要解决的课题
但是，在VSLAM中，虽然能够计算本装置与其他特征点之间的相对性的位置关系，但绝对性的位置关系具有不确定性。
因此，本发明的目的在于，提供使用VSLAM并且高精度地计算本装置与其他特征点等之间的绝对性的位置关系的技术。
用于解决课题的手段
本发明的导航装置具备GNSS运算部、VSLAM运算部及校正信息估计部。GNSS运算部使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者GNSS信号的频率的变化量，计算GNSS速度及GNSS姿态角。VSLAM运算部使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置及多个时刻的VSLAM姿态角。校正信息估计部使用GNSS速度、GNSS姿态角、多个时刻的所述VSLAM位置以及VSLAM姿态角，估计VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、以及GNSS速度的误差或者根据GNSS速度得到的GNSS位置的误差。
通过该构成，VSLAM位置的比例或者比例误差、以及本装置位置的误差被高精度地校正。
发明效果
根据本发明，能够使用VSLAM，并且高精度地计算本装置与其他特征点等之间的绝对性的位置关系。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的导航装置中的运算部的构成的功能框图。
图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。
图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的校正信息估计部的构成的功能框图。
图4是用于说明本发明的第1实施方式所涉及的空间信息及GNSS位置的校正的概念的图。
图5是表示GNSS速度及GNSS位置的误差的推移的图。
图6是表示导航支援信息的生成方法的处理流程的流程图。
图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。
图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的运算部的构成的功能框图。
图9是表示本发明的第3实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。
图10是表示本发明的第3实施方式所涉及的运算部的构成的功能框图。
图11中(A)、(B)是表示第3实施方式所涉及的导航装置上显示的导航支援图像的例子的图。
图12是表示导航支援信息的生成方法的处理流程的流程图。
具体实施方式
关于本发明的第1实施方式所涉及的导航装置、导航支援方法及导航支援程序，参照附图进行说明。另外，以下示出使用船舶作为移动体的方式，但也能够对于其他水上、水中移动体、陆地移动体或者空中移动体适用本发明的结构。
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的导航装置中的运算部的构成的功能框图。图2是表示本发明的第1实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。图3是表示本发明的第1实施方式所涉及的校正信息估计部的构成的功能框图。
(导航装置10的概要)
如图2所示，导航装置10具备GNSS接收部111、GNSS接收部112、GNSS接收部113、运算部12、GNSS天线21、GNSS天线22、GNSS天线23及相机30。此外，导航装置10至少具备运算部12即可。
GNSS天线21、GNSS天线22及GNSS天线23被设置在安装导航装置10的船舶(未图示)。GNSS天线21、GNSS天线22及GNSS天线23被设置在所谓上空开放的环境。GNSS天线21、GNSS天线22及GNSS天线23以不使全部同时排列在一条直线上的方式配置。即，例如，GNSS天线23不被配置在连结GNSS天线21与GNSS天线22的直线上。
GNSS天线21接收来自未图示的GNSS卫星的GNSS信号，并向GNSS接收部111输出。GNSS天线22接收来自未图示的GNSS卫星的GNSS信号，并向GNSS接收部112输出。GNSS天线23接收来自未图示的GNSS卫星的GNSS信号，并向GNSS接收部113输出。
GNSS信号是在由规定的频率构成的载波信号上重叠了PRN(伪随机噪声)码及导航电文数据而成的信号。PRN码是识别发送源的定位卫星的码。导航电文数据是包含定位卫星的轨道信息、校正信息等的数据。
GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113各自由存储了GNSS信号的捕捉、追踪处理等的程序的存储器、以及执行该程序的IC等运算元件构成。GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113对所取得的GNSS信号通过已知的方法进行捕捉、追踪。此时，GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113进行码及载波信号(carrier信号)的捕捉、追踪。
GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113通过捕捉、追踪，取得观测数据，并向运算部12输出。观测数据至少包含载波相位的累计值(ADR)。GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113例如按每个历元等与GNSS的时刻同步地以规定的时间间隔顺序地执行该载波相位的累计值的取得。此外，GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113也能够将载波信号的多普勒频率、码相位、通过码相位计算的伪距、定位位置等，作为观测数据向运算部12输出。
相机30例如是单目的相机。相机30对安装导航装置10的船舶的周围进行摄像，并生成动态图像。相机30将动态图像向运算部12输出。
运算部12使用来自GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113的观测数据、以及来自相机30的动态图像，估计VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例误差、以及GNSS速度的误差或者根据GNSS速度得到的GNSS位置的误差。另外，运算部12使用通过比例误差校正后的比例，对根据动态图像得到的空间信息进行校正。另外，运算部12使用GNSS速度的误差或者GNSS位置的误差，对导航装置10的位置(本装置位置)进行校正。
(运算部12的具体性的构成及处理)
运算部12由存储后述的VSLAM运算、GNSS运算值的计算、比例误差的估计、本装置位置的误差的估计、空间信息的校正、本装置位置的校正等处理的程序的存储器、以及执行该程序的CPU等运算元件构成。
如果通过功能模块来表示，则如图1所示，运算部12具备VSLAM运算部121、GNSS运算部122、校正信息估计部123、空间信息校正部124及GNSS位置校正部125。此外，运算部12至少具备VSLAM运算部121、GNSS运算部122及校正信息估计部123即可。
VSLAM运算部121使用所取得的动态图像，通过已知的方法，估计本装置相对于基准点(参照图4的90(坐标Po))的位置(VSLAM位置)、以及各特征点的空间信息。此时，VSLAM运算部121与GNSS时刻同步地，估计本装置相对于基准点的位置(VSLAM位置)以及各特征点的空间信息。即，VSLAM运算部121与载波相位的累计值的取得时刻进行同步，并且按动态图像的每个取得时刻，估计本装置相对于基准点的位置即VSLAM位置Pv、本装置的VSLAM姿态角AAv及各特征点的空间信息。例如，VSLAM运算部121与后述的GNSS速度的计算时刻同步地估计VSLAM位置Pv、VSLAM姿态角AAv及各特征点的空间信息。此外，空间信息通过以VSLAM运算的基准点作为基点的特征点的空间矢量来表现。
VSLAM运算部121将VSLAM位置Pv及VSLAM姿态角AAv向校正信息估计部123及空间信息校正部124输出。另外，VSLAM运算部121将空间信息向空间信息校正部124输出。此时，VSLAM运算部121针对VSLAM位置Pv、VSLAM姿态角AAv及空间信息将估计时刻建立关联并输出。
GNSS运算部122具备GNSS速度计算部1221及GNSS姿态角计算部1222。
GNSS速度计算部1221使用由GNSS接收部111、GNSS接收部112或者GNSS接收部113取得的载波相位的累计值的变化量，计算GNSS速度Vg。此时，GNSS速度计算部1221以与GNSS时刻同步的规定的时间间隔，计算GNSS速度Vg。通过使用载波相位的累计值的变化量，GNSS速度计算部1221能够高速而且高精度地计算GNSS速度Vg。即，GNSS速度计算部1221不进行决定整数值偏差等处理或从外部取得校正信息，就能够高速而且高精度地计算GNSS速度Vg。
GNSS速度计算部1221将GNSS速度Vg向校正信息估计部123输出。GNSS速度计算部1221对GNSS速度Vg将计算时刻建立关联并输出。
GNSS姿态角计算部1222使用由GNSS接收部111、GNSS接收部112及GNSS接收部113各自取得的载波相位的累计值，通过已知的方法(例如，使用GNSS天线间的基线矢量的方法等)，计算GNSS姿态角AAg。通过使用载波相位的累计值，GNSS姿态角AAg被高精度地计算。
GNSS姿态角计算部1222将GNSS姿态角AAg向校正信息估计部123输出。此时，GNSS姿态角计算部1222对于GNSS姿态角AAg将计算时刻建立关联并输出。
校正信息估计部123计算比例S。校正信息估计部123使用VSLAM位置Pv、VSLAM姿态角AAv、GNSS速度Vg及GNSS姿态角AAg，估计比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg。此外，校正信息估计部123也可以替代GNSS速度Vg的误差δVg，而估计GNSS位置Pg的误差δPg。GNSS位置Pg例如能够通过以基准点的坐标作为原点对GNSS速度Vg进行积分而得到。
校正信息估计部123使用比例误差δS，对比例S进行校正，并将校正后的比例S向空间信息校正部124输出。另外，校正信息估计部123将GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg向GNSS位置校正部125输出。此外，在本说明中，表示了估计比例误差δS的方式，但也可以估计比例S。
(校正信息估计部123的具体性的构成及处理)
如图3所示，校正信息估计部123具备旋转矩阵计算部1231及估计运算部1232。
旋转矩阵计算部1231使用VSLAM姿态角AAv和GNSS姿态角AAg，计算用于进行VSLAM的坐标系与GNSS的坐标系的变换的旋转矩阵C。旋转矩阵计算部1231将旋转矩阵C向估计运算部1232输出。
估计运算部1232进行比例S的计算、以及比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg的估计。
(比例S的计算)
估计运算部1232对GNSS速度Vg进行累计来计算GNSS距离Dgij。校正信息估计部123使用与GNSS距离Dgij的计算对象时间相同的时间中的VSLAM位置Pv的变化量，计算VSLAM距离Dvij。
估计运算部1232通过用GNSS距离Dgij的绝对值ABS(Dgij)除以VSLAM距离Dvij的绝对值ABS(Dvij)，计算比例S。即，估计运算部1232通过进行S＝ABS(Dgij)/ABS(Dvij)的运算，计算比例S。
(比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg的估计)
估计运算部1232设定以比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg作为状态变量的系统方程式。另外，估计运算部1232设定以比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg作为状态变量、以VSLAM位置Pv及GNSS速度Vg作为观测值、且将旋转矩阵C包含在变换矩阵中的观测方程式。
估计运算部1232使用上述系统方程式和观测方程式，执行卡尔曼滤波处理。由此，估计运算部1232估计比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg。
通过适用这样的滤波处理，估计运算部1232能够高精度地估计比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg。
(比例误差δS及GNSS位置Pg的误差δPg的估计)
估计运算部1232设定以比例误差δS及GNSS位置Pg的误差δPg作为状态变量的系统方程式。另外，估计运算部1232设定以比例误差δS及GNSS位置Pg的误差δPg作为状态变量、以VSLAM位置Pv及GNSS速度Vg作为观测值、且将旋转矩阵C包含在变换矩阵中的观测方程式。
估计运算部1232使用上述系统方程式和观测方程式，执行卡尔曼滤波处理。由此，估计运算部1232估计比例误差δS及GNSS位置Pg的误差δPg。
通过适用这样的滤波处理，估计运算部1232能够高精度地估计比例误差δS及GNSS位置Pg的误差δPg。
此外，在本说明中，表示了估计比例误差δS的方式，但也可以估计比例S。在该情况下，替代比例误差δS，而以比例S作为状态变量设定系统方程式及观测方程式即可。
(空间信息校正部124及GNSS位置校正部125的处理)
空间信息校正部124使用比例S，对空间信息进行校正。在此，由于比例误差δS被高精度地估计，因而比例S被高精度地校正。因此，空间信息校正部124能够高精度地对空间信息进行校正。
GNSS位置校正部125通过对GNSS速度Vg进行积分来计算GNSS位置Pg。在此，在使用GNSS速度Vg的误差δVg的情况下，GNSS位置校正部125使用通过误差δVg对GNSS速度Vg进行校正而得到的速度Vgc，计算GNSS位置Pg并输出。另外，在使用GNSS位置Pg的误差δPg的情况下，GNSS位置校正部125输出通过误差δPg对使用GNSS速度Vg而计算的GNSS位置Pg进行校正而得到的GNSS位置Pgc。在此，由于GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg被高精度地估计，因而GNSS位置校正部125能够高精度地对GNSS位置Pg进行校正。
图4是表示GNSS速度的累计误差和校正后的GNSS位置的误差的时间推移的图。如图4所示，即使GNSS速度Vg的累计误差随着时间经过而变大，校正后的GNSS位置Pgc的误差也被抑制得小。
另外，由于空间信息为高精度，且校正后的GNSS位置Pgc为高精度，因而本装置的位置与空间信息的各特征点的位置关系为高精度。即，导航装置10能够高精度地计算本装置的位置与空间信息的各特征点的位置关系。
图5是用于说明本发明的第1实施方式所涉及的空间信息及GNSS位置的校正的概念的图。
此外，以下，GNSS天线21、GNSS天线22、GNSS天线23及相机30作为在船舶900的坐标系中被配置在大致相同的位置(观测位置)91处来进行说明。更具体而言，GNSS天线21、GNSS天线22、GNSS天线23的几何学的中心与相机30设为至少在船体坐标系的水平面上被配置在相同的位置。
另外，在图5中，为了使说明易于理解，以第1时刻ti的VSLAM位置与GNSS位置一致的方式进行了记载，但不限于此，能够实现以下的处理。
例如，如果是图5的例子，则通过VSLAM运算而得到的相对于码头910v的特征点911v的空间信息，是以基准点90(坐标Po)作为起点且以特征点911v作为终点的空间矢量Ve911v。但是，该空间矢量Ve911v包含如上述的课题所示的相机30固有的不确定性。
空间信息校正部124针对该通过VSLAM运算而得到的空间矢量Ve911v，乘以比例S，从而计算绝对坐标系的空间矢量Ve911c。即，空间信息校正部124实施Ve911c＝S·Ve911v的运算。在此，比例S如上所述，是使用高精度的GNSS速度对VSLAM位置相对于基准点90(坐标Po)的误差以高精度进行校对的值。进而，比例误差δS通过滤波处理被高精度地估计。因此，通过该比例误差δS被校正后的比例S变得精度更高。因此，空间矢量Ve911c成为将通过VSLAM运算而得到的空间矢量Ve911v校正为遵循绝对坐标系的高精度的值而得到的矢量。由此，导航装置10能够高精度地计算绝对坐标系中的码头910的特征点911的空间矢量Ve911v。
另外，如果是图5的例子，则通过VSLAM运算而得到的相对于建筑物920v的特征点921v的空间信息，是以基准点90(坐标Po)作为起点且以特征点921v作为终点的空间矢量Ve921v。但是，该空间矢量Ve921v包含如上述的课题所示的相机30固有的不确定性。
空间信息校正部124使用比例S，实施Ve921c＝S·Ve921v的运算。在此，比例S如上所述，是使用高精度的GNSS速度对VSLAM位置相对于基准点90(坐标Po)的误差以高精度进行校对的值。进而，比例误差δS通过滤波处理被高精度地估计。因此，通过该比例误差δS被校正后的比例S变得精度更高。由此，空间矢量Ve921c成为将通过VSLAM运算而得到的空间矢量Ve921v校正为遵循绝对坐标系的高精度的值而得到的矢量，能够高精度地计算绝对坐标系中的建筑物920的特征点921的空间矢量Ve921v。
进而，GNSS位置校正部125通过GNSS位置Pg的误差δPg，对本装置(更具体而言，例如GNSS天线21、GNSS天线22及GNSS天线23的几何学的中心)91在第2时刻tj的GNSS位置Pgj进行校正。GNSS位置Pg的误差δPg通过滤波处理被高精度地估计，因此校正后的GNSS位置Pgjc成为高精度的值。
像这样，由于特征点911、特征点912的位置被高精度地计算，且本装置91的位置被高精度地计算，因而能够高精度地掌握安装了本装置91即导航装置10的船舶900、以及特征点911及特征点912的位置。
即，通过使用本实施方式的构成，导航装置10能够高精度地对使用了VSLAM运算而得到的空间信息的误差进行校正，能够通过高精度的实际比例的值取得船舶900的周围的空间信息。进而，导航装置10能够高精度地计算船舶900的位置。由此，导航装置10能够高精度地映射船舶900与船舶900的周围的特征点的位置关系即导航支援信息。
此外，在上述的说明中，表示了使用卡尔曼滤波器的方式，但也可以使用离散时间概率系统的其他方程式来估计比例误差δS、以及GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg。
另外，校正信息估计部123还能够使用GNSS姿态角AAg和VSLAM姿态角AAv，向状态变量加入VSLAM姿态角与GNSS姿态角AAg的角度差(VSLAM姿态角的偏置角)的误差，估计该角度差的误差。
在上述的说明中，表示了将运算部12分为多个功能模块来实现的方式，但也可以仅通过用于实现图6所示的处理的程序及执行该程序的运算处理装置来实现。图6是表示导航支援信息的生成方法的处理流程的流程图。此外，各处理的具体的内容如上所述，省略说明。
运算处理装置使用GNSS信号中的载波相位，计算GNSS运算值(S11)。GNSS运算值包含GNSS速度Vg及GNSS姿态角AAg。
运算处理装置根据从相机输入的动态图像执行VSLAM运算，估计VSLAM位置、VSLAM姿态角及空间信息(S12)。
运算处理装置进行时刻同步而执行GNSS运算值的计算、以及VSLAM位置及空间信息的估计。在此，时刻同步不限于同时并行地执行，也可以针对GNSS运算值的计算以及VSLAM位置及空间信息的估计分别附加时刻信息来执行，之后将相同的时刻的对象彼此组合。
运算处理装置通过卡尔曼滤波器等的滤波处理来估计比例误差δS及观测值误差(S13)。在此，观测值误差例如是GNSS速度Vg的误差δVg、GNSS位置Pg的误差δPg。
运算处理装置使用观测值误差对GNSS观测值进行校正(S14)，通过利用比例误差δS校正后的比例S，对空间信息进行校正(S15)。
此外，在图6中，表示了顺序地执行基于比例误差δ及观测值误差的校正的方式，但也可以以预先设定的时间间隔进行。另外，在此，表示了估计比例误差δS的方法，但也可以估计比例S。
另外，在上述的说明中，通过GNSS位置Pg的误差δPg被校正后的GNSS位置Pg也可以向VSLAM运算部121反馈。在该情况下，VSLAM运算部121将该校正后的GNSS位置Pg即高精度的GNSS位置Pg适用于约束条件，估计VSLAM位置Pv及VSLAM姿态角AAv。由此，能够以更高精度估计VSLAM位置Pv及VSLAM姿态角AAv。
接下来，关于本发明的第2实施方式所涉及的导航装置，参照附图进行说明。图7是表示本发明的第2实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。图8是表示本发明的第2实施方式所涉及的运算部的构成的功能框图。
如图7、图8所示，第2实施方式所涉及的导航装置10A相对于第1实施方式所涉及的导航装置10，在使用GNSS－IMU复合传感器24这点、以及与此相伴的运算部12A的构成上不同。导航装置10A的其他构成与导航装置10是同样的，省略同样之处的说明。
如图7所示，导航装置10A具备运算部12A、GNSS－IMU复合传感器24及相机30。GNSS－IMU复合传感器24及相机30与运算部12A连接。
GNSS－IMU复合传感器24例如具备例如2个GNSS天线及GNSS接收部的组、以及用于实现加速度传感器及角速度传感器的惯性传感器。GNSS接收部输出至少包含载波相位的累计值的GNSS观测数据。惯性传感器输出包含加速度(IMU加速度)及角速度(IMU角速度)的IMU观测数据。
运算部12A具备VSLAM运算部121、GNSS运算部122、校正信息估计部123A、空间信息校正部124、GNSS位置校正部125及IMU运算部126。
VSLAM运算部121如上所述，估计VSLAM位置、VSLAM姿态角及空间信息。VSLAM运算部121将VSLAM位置及VSLAM姿态角作为VSLAM估计数据向校正信息估计部123A输出。
GNSS运算部122如上所述，计算GNSS位置及GNSS速度，将其作为GNSS观测数据向校正信息估计部123A输出。
IMU运算部126使用IMU观测数据中包含的角速度，计算IMU姿态角。IMU运算部126使用IMU观测数据中包含的加速度，计算IMU速度及IMU位置。IMU运算部126将IMU姿态角、IMU速度及IMU位置作为IMU观测数据(IMU运算值)向校正信息估计部123A输出。
校正信息估计部123A设定系统方程式。该系统方程式的状态变量包含上述的比例误差δS及GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg，并且包含VSLAM姿态角与GNSS姿态角的角度差的计算误差、GNSS观测数据的计算误差、以及IMU观测数据的计算误差。另外，校正信息估计部123A将它们作为状态变量，将VSLAM估计数据、GNSS观测数据及IMU观测数据作为观测值，设定观测方程式。
校正信息估计部123A使用上述系统方程式和观测方程式，执行卡尔曼滤波处理。由此，校正信息估计部123A估计比例误差δS、GNSS速度Vg的误差δVg、VSLAM姿态角与GNSS姿态角的角度差的计算误差、GNSS观测数据的计算误差、以及IMU观测数据的计算误差。
校正信息估计部123A使用比例误差δS对比例S进行校正，将校正后的比例S向空间信息校正部124输出。空间信息校正部124使用校正后的比例S对空间信息进行校正。此外，在该说明中，表示了估计比例误差δS的方式，但也可以估计比例S。
校正信息估计部123A将GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg向GNSS位置校正部125输出。GNSS位置校正部125使用GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg，对GNSS位置Pg进行校正。
校正信息估计部123A将比例误差δS、以及VSLAM姿态角与GNSS姿态角的角度差的计算误差，向VSLAM运算部121反馈。VSLAM运算部121使比例误差δS以及VSLAM姿态角与GNSS姿态角的角度差的计算误差，即VSLAM估计数据的估计误差，反映于VSLAM估计数据的估计。由此，VSLAM估计数据逐渐收敛于高精度的值。
校正信息估计部123A将GNSS观测数据的计算误差向GNSS运算部122反馈。GNSS运算部122使GNSS观测数据的计算误差反映于GNSS观测数据的计算。由此，GNSS观测数据逐渐收敛于高精度的值。
校正信息估计部123A将IMU观测数据的计算误差向IMU运算部126反馈。IMU运算部126使IMU观测数据的计算误差反映于IMU观测数据的计算。由此，IMU观测数据逐渐收敛于高精度的值。
通过使用这样的构成及处理，VSLAM估计数据、GNSS观测数据及IMU观测数据的精度提高。因此，还能够高精度地估计比例误差δS以及GNSS速度Vg的误差δVg或者GNSS位置Pg的误差δPg。
由此，导航装置10A能够以更高精度对空间信息进行校正，并以更高精度对本装置位置进行校正。因此，导航装置10A能够以更高精度计算本装置的位置与空间信息的各特征点的位置关系即导航支援信息。
此外，校正信息估计部123还能够使用IMU姿态角和VSLAM姿态角AAv，向状态变量加入VSLAM姿态角AAv与IMU姿态角的角度差(偏置角)的误差，估计该角度差的误差。
接下来，关于本发明的第3实施方式所涉及的导航装置，参照附图进行说明。图9是表示本发明的第3实施方式所涉及的导航装置的构成的功能框图。图10是表示本发明的第3实施方式所涉及的运算部的构成的功能框图。
如图9所示，第3实施方式所涉及的导航装置10B相对于第1实施方式所涉及的导航装置10，在运算部12B的构成和处理以及具备显示器13这点上不同。导航装置10B的其他构成与导航装置10是同样的，省略同样之处的说明。
显示器13例如包括液晶显示器等，与运算部12B连接。
如图10所示，运算部12B具备VSLAM运算部121、GNSS运算部122、校正信息估计部123、空间信息校正部124、GNSS位置校正部125、导航支援信息生成部127及显示图像生成部128。运算部12B中的VSLAM运算部121、GNSS运算部122、校正信息估计部123、空间信息校正部124及GNSS位置校正部125与运算部12的同样，省略说明。
导航支援信息生成部127使用通过比例S校正后的空间信息、通过误差δVg或者误差δPg校正后的GNSS位置、GNSS速度及GNSS姿态角，生成导航支援信息。导航支援信息具有水平格网、预测航迹等。
导航支援信息生成部127使用VSLAM姿态角和GNSS姿态角设定水平面。更具体而言，导航支援信息生成部127计算VSLAM姿态角与GNSS姿态角的角度差(偏置角)。导航支援信息生成部127设定校正角以抵消该角度差。导航支援信息生成部127使由GNSS坐标系设定的水平面以校正角旋转，从而设定VSLAM坐标系的水平面(摄像图像上的水平面)。即，导航支援信息生成部127通过校正角对水平面的姿态角进行校正，从而设定VSLAM坐标系的水平面。
导航支援信息生成部127进而以水平面作为基准，设定水平格网。水平格网通过与水平面平行的线段表现。此时，导航支援信息生成部127通过使用上述的比例S，能够以与摄像图像中被摄像的空间的实际尺寸相应的间隔设定水平格网。然后，如上所述比例S被高精度地校正，因此导航支援信息生成部127能够生成与摄像图像中被摄像的空间的实际尺寸准确地对应的水平格网。
另外，导航支援信息生成部127使用校正后的GNSS位置、GNSS速度及GNSS姿态角，根据已知的方法计算预测航迹。导航支援信息生成部127使预测航迹以上述的校正角旋转，从而向VSLAM坐标系进行坐标变换。由此，导航支援信息生成部127能够相对于水平面高精度地配置预测航迹。进而，通过使用该构成及处理，即使船舶900发生摆动，也能够相对于水平面高精度地配置预测航迹。
另外，由于针对角度差进行校正，而且比例S的精度高，因而水平格网与预测航迹的位置关系被高精度地显示。
导航支援信息生成部127将水平格网、预测航迹、以及空间信息中包含的特征点的坐标作为导航支援信息，向显示图像生成部128输出。
显示图像生成部128使用导航支援信息和摄像图像，生成如图11的(A)或者图11的(B)所示的导航支援图像，并向显示器13输出。显示器13显示导航支援图像。
图11的(A)、图11的(B)是表示第3实施方式所涉及的导航装置上显示的导航支援图像的例子的图。在图11的(A)、图11的(B)中，实线表现水平格网，虚线表现预测航迹，●表现特征点。
图11的(A)是在摄像图像上重叠了水平格网、预测航迹及特征点而成的导航支援图像。如上所述，在导航装置10B中，水平面被准确地设定，水平格网被设定为与摄像图像的比例高精度地匹配，预测航迹与水平面的角度差(偏置角)被校正。因此，在如图11的(A)那样的导航支援图像的情况下，水平格网31、预测航迹32及特征点33被准确地重叠于摄像图像301。
图11的(B)是使用了以基于摄像图像的水平面作为基准的正射图像的导航支援图像。如上所述，在导航装置10B中，水平面被准确地设定，水平格网被设定为与摄像图像的比例高精度地匹配，预测航迹与水平面的角度差(偏置角)被校正。因此，在如图11的(B)那样的导航支援图像的情况下，成为正射图像的基准的水平面被准确地设定，水平格网31、预测航迹32及特征点33被准确地重叠于正射图像302。
像这样，通过使用本实施方式的构成及处理，导航装置10B能够向船舶900的操舵者、操作员提供准确的导航支援信息。
此外，也可以在图11的(A)的导航支援图像的一部分设定窗口，在该窗口中嵌入图11的(B)所示的正射图像。由此，导航装置10B能够在一个画面中向船舶900的操舵者、操作员提供多种且准确的导航支援的信息。
此外，在上述的说明中，表示了使用VSLAM姿态角AAv与GNSS姿态角AAg的角度差(偏置角)对估计的水平面进行校正的方式。但是，也能够省略该角度差。在该情况下，例如，在船舶900处于几乎不摆动的静水状态时，能够相对于水平面高精度地配置预测航迹。
在上述的说明中，表示了将运算部12B分为多个功能模块来实现的方式，但也可以仅通过用于实现图12所示的处理的程序以及执行该程序的运算处理装置实现。图12是表示导航支援信息的生成方法的处理流程的流程图。此外，各处理的具体的内容如上所述，省略说明。
运算处理装置计算通过上述的方法计算的GNSS姿态角或者IMU姿态角与VSLAM姿态角的角度差(偏置角)(S21)。运算处理装置设定校正角以抵消角度差(S22)。
运算处理装置使用校正角，设定摄像图像上的水平面(VSLAM坐标系中的水平面)(S23)。
运算处理装置使用如上所述被计算并被校正后的比例S，设定水平格网(S24)。
运算处理装置在GNSS坐标系中计算预测航迹(S25)。具体而言，使用GNSS速度、GNSS姿态角，根据已知的方法计算预测航迹。
运算处理装置使用校正角，进行预测航迹的坐标变换(S26)。
运算处理装置生成包含水平格网、预测航迹及特征点的导航支援信息，使用导航支援信息和摄像图像，生成显示图像。
此外，在上述的说明中，表示了进行以从船头笔直延伸的方向作为中心方向的平视显示的方式，但也能够进行以东西南北作为基准的导航坐标系的显示。在该情况下，使用GNSS姿态角等GNSS观测值，进行水平格网、预测航迹、特征点的坐标变换即可。
另外，在VSLAM运算的初始化尚未结束的情况、特征点少的(空间信息少的)情况下，也可以采用使用了相机30的高度和GNSS姿态角的单应性变换来检测水平面。在该情况下，在VSLAM运算的初始化后，如上所述，使用空间信息来检测水平面。
另外，水平面例如也可以使用空间信息中包含的特征点以及与该特征点建立了关联的与水平面相关的已知的信息来设定，也可以使用立体相机、雷达、激光扫描仪、运动传感器等其他传感器的输出数据来设定。
另外，在上述的说明中，表示了在第3实施方式所涉及的导航装置10B的一部分中使用第1实施方式所涉及的导航装置10的构成的方式。但是，也可以在第3实施方式所涉及的导航装置10B的一部分中使用第2实施方式所涉及的导航装置10A的构成。在该情况下，GNSS速度、IMU姿态角被更高精度地计算，因此能够以更高精度相对于水平面配置预测航迹，水平格网与预测航迹的位置关系的精度变得更高。
附图标记说明：
10、10A、10B：导航装置
12、12A、12B：运算部
13：显示器
21、22、23：GNSS天线
24：GNSS－IMU复合传感器
30：相机
31：水平格网
32：预测航迹
33：特征点
90：基准点
91：本装置
111、112、113：GNSS接收部
121：VSLAM运算部
122：GNSS运算部
123、123A：校正信息估计部
124：空间信息校正部
125：GNSS位置校正部
126：IMU运算部
127：导航支援信息生成部
128：显示图像生成部
301：摄像图像
302：正射图像
900：船舶
910、910v：码头
911、911v、912、921、921v：特征点
920、920v：建筑物
1221：GNSS速度计算部
1222：GNSS姿态角计算部
1231：旋转矩阵计算部
1232：估计运算部
AAg：GNSS姿态角
AAv：VSLAM姿态角
C：旋转矩阵
Dgij：GNSS距离
Dvij：VSLAM距离
Pg、Pgc、Pgj、Pgjc：GNSS位置
Po：坐标
Pv：VSLAM位置
S：比例
Ve911c、Ve911v、Ve921c、Ve921v：空间矢量
Vg：GNSS速度
Vgc：速度
用语：
不一定是全部的目的或者效果/优点都能够依照本说明书中记载的任意的特定实施方式达成。因此，例如本领域技术人员能够想到：特定实施方式能够构成为以达成或优化如本说明书中教导的1个或者多个效果/优点的方式动作，而不一定能够达成如本说明书中教导或者启示的其他目的或者效果/优点。
本说明书中记载的全部处理能够通过由包含1个或者多个计算机或者处理器的计算系统执行的软件代码模块具体实现，并完全自动化。代码模块能够存储于任意类型的非易失性的计算机可读介质或者其他计算机存储装置。一部分或者全部方法能够利用专用的计算机硬件具体实现。
除了本说明书中记载的方式以外，还有很多其他变形例，这根据本公开是显然的。例如，按照实施方式，本说明书中记载的算法的任一个特定动作、事件或者功能能够以不同的时序执行，能够追加、合并或者完全排除(例如，不是说所描述的全部行为或者事象都是算法的执行所必须的)。进而，在特定实施方式中，动作或者事件例如通过多线程处理、中断处理或者多个处理器或者处理器核心，或者在其他并列体系结构上，能够不是逐次(顺序)地而是并列(并行)地执行。进而，不同的任务或者进程也能够通过可一起发挥功能的不同机器以及/或者计算系统执行。
与本说明书中公开的实施方式相关联地说明的各种例示性逻辑模块及模组能够由处理器等机器实施或者执行。处理器可以是微处理器，但也可以替代于此，处理器是控制器、微控制器或状态机、或者它们的组合等。处理器能够包含以处理计算机可执行命令的方式构成的电气电路。在别的实施方式中，处理器包含专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑门阵列(FPGA)、或者不处理计算机可执行命令而执行逻辑运算的其他可编程设备。处理器另外还能够作为计算设备的组合、例如数字信号处理器(数字信号处理装置)与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心组合的1个以上的微处理器、或者任意的其他这样的构成来安装。在本说明书中，主要关于数字技术进行说明，但处理器也能够主要包含模拟元件。例如，本说明书中记载的信号处理算法的一部分或者全部能够通过模拟电路或者模拟与数字的混合电路安装。计算环境包含基于微处理器、主机架计算机、数字信号处理器、便携式计算设备、设备控制器或者装置内的计算引擎的计算机系统，但能够包含不限定于此的任意类型的计算机系统。
只要没有特别注明，“能够”、“能做成”、“可能”或者“有可能性”等带条件的词语应理解为：为了传达“特定实施方式包含特定的特征、要素以及/或者步骤，但其他实施方式不包含”而一般使用的上下文内的含义。因此，这样的带条件的词语一般并不表示：特征、要素以及/或者步骤在1个以上的实施方式中被作为必须的任意的方法、或者1个以上的实施方式必然包含用于决定这些特征、要素以及/或者步骤是否被包含在任意的特定实施方式中或者是否被执行的逻辑。
如词语“X、Y、Z中的至少1个”那样的选择性语言只要没有特别记载，应该在为了表示项目、用语等可以是X、Y、Z中的任一个或者其任意的组合而一般使用的上下文中理解(例：X、Y、Z)。因此，这样的选择性词语一般不表示：特定实施方式需要分别存在的X的至少1个、Y的至少1个或者Z的至少1个中的各个。
本说明书中记载而且/或者在附图中示出的流程图中的任意的进程描述、要素或者模块，应该理解为包含用于安装进程中的特定的逻辑功能或者要素的1个以上可执行命令在内的、潜在地表示模组、段或者代码的一部分的对象。替代的实施方式被包含在本说明书中记载的实施方式的范围内，在此，要素或者功能如本领域技术人员理解的那样，按照所关联的功能性，能够在实质上同时或者以相反的顺序，从图示或者说明的内容中删除、或者以不同顺序执行。
只要没有特别明示，如“一个”这样的数词一般应该解释为：包含1个以上的被描述的项目。因此，“以……方式被设定的一个设备”等语句，意味着包含1个以上的被列举的设备。这样的1个或者多个被列举的设备也能够以执行所记载的引用内容的方式集合性地构成。例如，“以执行以下的A、B及C的方式构成的处理器”，能够包含以执行A的方式构成的第1处理器、以及以执行B及C的方式构成的第2处理器。而且，即使被导入的实施例的具体的数字被明示地列举，本领域技术人员也应该解释为：这样的列举典型地至少意味着被列举的数字(例如，未使用其他修饰语的“列举2个”这样的简单列举通常意味着列举至少2个、或者列举2个以上)。
一般而言，本说明书中使用的用语一般由本领域技术人员判断为意味着“非限定”用语(例如，“包含……”这样的用语应该解释为“不止于此，至少包含……”，“具有……”这样的用语应该解释为“至少具有……”，“包含”这样的用语应该解释为“包含以下，但不限定于此”等)。
为了说明的目的，本说明书中使用的“水平”这样的用语与其方向无关，作为说明的系统被使用的区域的底面的平面或者与表面平行的平面、或者说明的方法被实施的平面来定义。“底面”这样的用语能够与“地面”或者“水面”这样的用语置换。“垂直/铅直”这样的用语指的是与被定义的水平线垂直/铅直的方向。“上侧”、“下侧”、“下”、“上”、“侧面”、“更高”、“更低”、“在上方”、“越过……”“下的”等用语相对于水平面被定义。
本说明书中使用的用语中“附着”、“连接”、“成对”及其他关联用语只要没有特别注释，应该解释为包含可拆卸、可移动、固定、可调节、及/或可拆卸的连接或者连结。连接/连结包含直接连接以及/或者具有所说明的2个构成要素之间的中间构造的连接。
只要没有特别明示，本说明书中使用的像“大约”、“大致”及“实质上”这样的用语之后的数字包含被列举的数字，另外，进而表示与执行所期望的功能或者达成所期望的结果的被记载的量相近的量。例如，“大约”、“大致”及“实质上”只要没有特别明示，指的是小于被记载的数值的10％的值。如本说明书中使用的那样，“大约”、“大致”及“实质上”等用语之后公开的实施方式的特征，进而表示执行所期望的功能或者达成关于该特征所期望的结果的若干个具有可变性的特征。
在上述的实施方式中，能够追加很多变形例及修正例，这些要素应该理解为包含在其他能够允许的例子之中。像这样全部修正及变形都意图包含在本公开的范围内，通过以下的权利要求书保护。

Claims (20)

1.一种导航装置，具备：
GNSS运算部，使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算GNSS速度及GNSS姿态角，其中GNSS表示全球导航卫星系统；
VSLAM运算部，使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射；以及
校正信息估计部，使用所述GNSS速度、所述GNSS姿态角、所述多个时刻的所述VSLAM位置、以及所述多个时刻的所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、以及所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差。
2.一种导航装置，具备：
GNSS运算部，使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算包含GNSS速度或者GNSS位置的GNSS运算值，其中GNSS表示全球导航卫星系统；
IMU运算部，使用惯性传感器的观测数据，计算包含IMU姿态角或者IMU速度的IMU运算值，其中IMU表示惯性测量单元；
VSLAM运算部，使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射；以及
校正信息估计部，使用所述GNSS运算值、所述IMU运算值、所述VSLAM位置及所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、所述VSLAM姿态角的估计误差、所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差、所述GNSS运算值的误差、以及所述IMU运算值的误差。
3.如权利要求2所述的导航装置，
所述校正信息估计部，
将所述比例或者所述比例误差、以及所述VSLAM姿态角的估计误差，向所述VSLAM运算部反馈，
将所述GNSS运算值的误差，向所述GNSS运算部反馈，
将所述IMU运算值的误差，向所述IMU运算部反馈。
4.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的导航装置，具备：
空间信息校正部，使用所述比例或者通过所述比例误差校正后的比例，对由所述VSLAM运算部估计的空间信息进行校正。
5.如权利要求1至权利要求4中任一项所述的导航装置，具备：
GNSS位置校正部，使用所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差，对本装置的所述GNSS位置进行校正。
6.如权利要求1至权利要求5中任一项所述的导航装置，
所述校正信息估计部估计所述VSLAM姿态角的偏置角的计算误差。
7.如权利要求6所述的导航装置，具备：
导航支援信息生成部，使用所述偏置角检测所述动态图像的水平面。
8.如权利要求7所述的导航装置，
所述导航支援信息生成部使用所述比例或者通过所述比例误差校正后的比例，生成包含与所述水平面平行的水平格网的导航支援信息。
9.如权利要求8所述的导航装置，
所述导航支援信息生成部使用所述GNSS位置及所述GNSS速度来计算预测航迹，将使用所述偏置角进行坐标变换后的所述预测航迹包含在所述导航支援信息中。
10.如权利要求8或者权利要求9所述的导航装置，具备：
显示图像形成部，使用所述动态图像和所述导航支援信息来形成显示图像。
11.一种导航支援信息的生成方法，
使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算GNSS速度及GNSS姿态角，其中GNSS表示全球导航卫星系统，
使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射，
使用所述GNSS速度、所述GNSS姿态角、所述多个时刻的所述VSLAM位置、以及所述多个时刻的所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、以及所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差。
12.一种导航支援信息的生成方法，
使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算包含GNSS速度或者GNSS位置的GNSS运算值，其中GNSS表示全球导航卫星系统，
使用惯性传感器的观测数据，计算包含IMU加速度或者IMU角速度的IMU运算值，其中IMU表示惯性测量单元，
使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射，
使用所述GNSS运算值、所述IMU运算值、所述VSLAM位置以及所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、所述VSLAM姿态角的估计误差、所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差、所述GNSS运算值的误差、以及所述IMU运算值的误差。
13.如权利要求10或者权利要求11所述的导航支援信息的生成方法，
估计所述VSLAM姿态角的偏置角的计算误差，
使用所述偏置角来检测所述动态图像的水平面。
14.如权利要求13所述的导航支援信息的生成方法，
使用所述比例或者通过所述比例误差校正后的比例，生成包含与所述水平面平行的水平格网的导航支援信息。
15.如权利要求14所述的导航支援信息的生成方法，
使用所述GNSS位置及所述GNSS速度来计算预测航迹，
将使用所述偏置角进行坐标变换后的所述预测航迹包含在所述导航支援信息中。
16.一种导航支援信息的生成程序，使运算处理装置执行如下处理：
使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算GNSS速度及GNSS姿态角，其中GNSS表示全球导航卫星系统，
使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射，
使用所述GNSS速度、所述GNSS姿态角、所述多个时刻的所述VSLAM位置、以及所述多个时刻的所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、以及所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差。
17.一种导航支援信息的生成程序，使运算处理装置执行如下处理：
使用从定位卫星发送的GNSS信号的相位的变化量或者所述GNSS信号的频率的变化量，计算包含GNSS速度或者GNSS位置的GNSS运算值，其中GNSS表示全球导航卫星系统，
使用惯性传感器的观测数据，计算包含IMU加速度或者IMU角速度的IMU运算值，其中IMU表示惯性测量单元，
使用动态图像进行VSLAM运算，估计多个时刻的VSLAM位置以及所述多个时刻的VSLAM姿态角，其中VSLAM表示视觉同步定位与映射，
使用所述GNSS运算值、所述IMU运算值、所述VSLAM位置以及所述VSLAM姿态角，估计所述VSLAM位置相对于绝对坐标系的位置的比例或者比例误差、所述VSLAM姿态角的估计误差、所述GNSS速度的误差或者根据所述GNSS速度得到的GNSS位置的误差、所述GNSS运算值的误差、以及所述IMU运算值的误差。
18.如权利要求16或者权利要求17所述的导航支援信息的生成程序，使运算处理装置执行如下处理：
估计所述VSLAM姿态角的偏置角的计算误差，
使用所述偏置角来检测所述动态图像的水平面。
19.如权利要求18所述的导航支援信息的生成程序，使运算处理装置执行如下处理：
使用所述比例或者通过所述比例误差校正后的比例，生成包含与所述水平面平行的水平格网的导航支援信息。
20.如权利要求19所述的导航支援信息的生成程序，使运算处理装置执行如下处理：
使用所述GNSS位置及所述GNSS速度来计算预测航迹，
将使用所述偏置角进行坐标变换后的所述预测航迹包含在所述导航支援信息中。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113484892B (zh) * 2021-06-30 2023-06-20 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 一种基于gnss的船体姿态计算方法及系统

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110141485A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Industrial Technology Research Institute System and Method for Localizing a Carrier, Estimating a Posture of the Carrier and Establishing a Map
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
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
JP2015230218A (ja) * 2014-06-04 2015-12-21 株式会社デンソー 移動距離推定装置
WO2016104033A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 古野電気株式会社 状態算出装置、状態算出方法、および状態算出プログラム
WO2016195527A1 (ru) * 2015-06-05 2016-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "Навигационные решения" Способ и система навигации внутри помещения
CN106780699A (zh) * 2017-01-09 2017-05-31 东南大学 一种基于sins/gps和里程计辅助的视觉slam方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150092048A1 (en) * 2013-09-27 2015-04-02 Qualcomm Incorporated Off-Target Tracking Using Feature Aiding in the Context of Inertial Navigation
US10324195B2 (en) * 2015-07-27 2019-06-18 Qualcomm Incorporated Visual inertial odometry attitude drift calibration
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

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110141485A1 (en) * 2009-12-16 2011-06-16 Industrial Technology Research Institute System and Method for Localizing a Carrier, Estimating a Posture of the Carrier and Establishing a Map
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
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
JP2015230218A (ja) * 2014-06-04 2015-12-21 株式会社デンソー 移動距離推定装置
WO2016104033A1 (ja) * 2014-12-26 2016-06-30 古野電気株式会社 状態算出装置、状態算出方法、および状態算出プログラム
CN107110978A (zh) * 2014-12-26 2017-08-29 古野电气株式会社 状态计算装置、状态计算方法及状态计算程序
WO2016195527A1 (ru) * 2015-06-05 2016-12-08 Общество с ограниченной ответственностью "Навигационные решения" Способ и система навигации внутри помещения
CN106780699A (zh) * 2017-01-09 2017-05-31 东南大学 一种基于sins/gps和里程计辅助的视觉slam方法

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