[发明专利]用于确定基于视觉的导航系统的保护半径的方法

说明书

本发明涉及一种用于确定基于视觉的导航系统的保护半径的方法，该基于视觉的导航系统包括：‑至少一个图像传感器，其能够在第一时刻产生至少一个第一图像，以及在第二时刻产生一个第二图像；以及‑处理单元，其耦合到各图像传感器以及能够实现处理方法，该处理方法能够基于第一图像、第二图像以及在至少第一图像和第二图像上确定的多个图像数据，来确定在第一时刻与第二时刻之间的运动的至少一个值；所述方法包括以下步骤：‑第一步骤，其确定通过所述处理方法获得的针对包括所确定的多个图像数据的集合的至少一个运动值的不确定度的至少一个标称值；‑第二步骤，其确定通过所述处理方法来确定的针对通过去除所确定的图像数据的第i部分来定义的第i子集的至少一个运动值的不确定度的第i子值；‑第三步骤，其基于第i不确定度子值和至少一个标称不确定度值，来确定用于第i子集的第i保护半径；第二步骤和第三步骤是针对各第i子集来重复的，i在1与定义的值M之间变化；‑第四步骤，其基于所确定的M个第i保护半径来确定保护半径。

技术领域

概括地说，本发明在于基于视觉的导航系统的领域，其旨在用于确定诸如交通工具(汽车、飞机等)、无人机、机器人、便携式设备等等的运动中的主体的位移和/或定位。

更确切地说，本发明涉及确定基于视觉的导航系统的通过保护半径定义的完整性的问题。

背景技术

在已知的导航系统之中，是基于卫星的全球导航系统(被简称为针对“全球导航卫星系统”的“GNSS”)，诸如例如被简称为“GPS”(“全球定位系统”)的全球定位系统，其可以用于提供导航信息，例如交通工具、机器人、便携式设备(更普遍地任何在运动中的主体或希望知道其位置的任何主体)的位置和速度。

还存在基于惯性的导航系统(被简称为针对“惯性导航系统”的“INS”)，其是嵌入在载体上的导航系统，可能基于惯性传感器(通常是至少一个加速度传感器(加速计)和至少一个旋转传感器(陀螺仪))来收集关于载体的位置、高度、姿态和速度的信息。基于惯性的导航系统的缺点在于当估计旋转和加速度时传感器的误差(偏差、漂移、噪声、比例因子、非线性、排列缺陷等等)，这些误差随着时间的推移在位置估计中引起漂移。

可以单独地使用导航系统，或者可以将导航系统组合在一起。在这种情况下，可能谈及混合系统。例如，除了卫星导航系统之外，还可能使用基于惯性的系统，尤其是减轻一个或多个卫星的损失，或者相反地减轻惯性导航系统的漂移。

尽管如此，由INS/GNSS混合系统进行的导航仍然表现出易受其性能降低或使其使用完全无效的现象影响的缺点，诸如对卫星的掩蔽或者对由卫星发射的信号的干扰等等。

实际上，越来越普遍地使用基于视觉的导航系统。

存在所谓的“机载”基于视觉的导航系统，该导航系统通常包括至少一个相机，该相机布置在想要了解其运动和/或位置的主体，例如车辆、无人机、机器人、便携式设备。该主体可以称为“载体”。各相机都用于捕获图像，然后由计算机处理这些图像，以便提供关于速度、载体的轨迹和/或其位置的信息。计算机识别在至少一幅图像上的特征点(或兴趣点)，以及对在图像之间的相应的特征点进行匹配。因此，对在图像之间的相应特征点的匹配用于确定在图像之间的相对平移和/或旋转。

还存在所谓的“固定的”基于视觉的导航系统，对于该导航系统，在希望知道其运动的主体上未设置相机。在这种情况下，各相机都必须观察运动中的主体，以及计算机识别在图像之间在运动中的主体的特征点。

因此，无论是对于机载系统还是固定系统，都可能使用一个或多个相机，或者使用任何其它能够产生图像的传感器，例如诸如合成孔径雷达(SAR)的雷达(在这种情况下，可能说雷达图像)或IR传感器(在这种情况下，可以说是红外图像)。

在本说明书中，这种基于视觉的导航技术可以称为“视觉测程法”。因此，在能够产生图像的简单传感器的基础上，可能提取信息，从而使得可能获得尤其在至少两个图像之间的平移和旋转，以及推断出在运动中的主体的位移和/或位置。基于视觉的导航系统的优点是它的隐身性，以及它不会被掩蔽或干扰的事实。