[发明专利]一种用于机场地服车辆的定位方法及系统

说明书

本发明公开了一种用于机场地服车辆的定位方法及系统，利用GNSS、捷联INS和视觉匹配技术针对机场强电磁场特殊环境，可智能切换融合算法和导航工作模式。相比于其他简单组合模式，更充分利用导航信息资源，适应机场特殊电磁环境能力强，更人性化、自主化。克服捷联INS定位误差随时间积累，无法长时间单独工作，以及GNSS卫星过度依赖卫星信号等问题。能够提高机场地服车辆的定位精度，实现无缝定位。

技术领域

本发明涉及组合导航领域，特别是涉及一种用于机场地服车辆的定位方法及系统。

背景技术

机场区域存在较强的电磁干扰，势必对GNSS(全球导航卫星系统)信号产生影响，电磁干扰给机场安全带来的隐患不容忽视。由于机场环境下GNSS存在欺骗、干扰和遮挡三大脆弱性问题，即使接收机能够锁定GNSS卫星信号，但也往往表现出低信噪比、多粗差、模糊度固定错误、多周跳等问题，同时也存在多径效应，会导致数据处理难度增大，GNSS无法在复杂环境中提供连续的定位服务。捷联INS(惯性导航系统)是一种独立自主式的导航方式，其具有较强的隐蔽性和抗干扰能力，在短时间内定位准确。但是捷联INS由于自身的特点，随时间累计误差会增大，长时间的定位精度较差，无法获取准确的机场地服车辆的姿态、速度和位置信息。随图像处理技术、计算机视觉技术发展的同时，视觉定位技术在机场地服车辆导航定位中得到广泛的应用。机场地服车辆视觉定位方法的原理是，首先，构建机场区域精确的固定标示图库。通过安装在机场地服车辆上的摄像机实时采集车辆运动过程中的图像，并且从图像中提取相关信息，并与固定标示图库中的信息进行比对，最终实现地服车辆定位。视觉传感器的灵敏度很高，且加工成本较低，图像观测信息也是机场地服车辆进行环境感知和的重要途径。视觉匹配技术也和惯性导航一样作为一种自主的测量方式，在GNSS卫星信号受遮挡、干扰的情况下仍可以有效发挥作用，相对捷联INS具有非常良好的误差累积抑制能力。然而视觉传感器很容易受光照的影响，同时在曝光较强、夜间、低亮度等情况下容易定位失效。

发明内容

本发明的目的是提供了一种用于机场地服车辆的定位方法及系统，采用捷联INS、GNSS和视觉匹配组合技术，提高机场地服车辆定位的精度和鲁棒性，实现机场地服车辆实时定位，解决了现有技术中机场地服车辆车载组合导航算法可用性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种用于机场地服车辆的定位方法，包括：

构建机场区域实景特征图像库；

利用机场地服车辆上搭载的CCD摄像机拍摄得到机场地服车辆行驶过程中的环境图像，对所述环境图像进行特征提取并与机场区域实景特征图像库进行特征匹配；

利用机场地服车辆搭载的GNSS接收机接收卫星信号；

对GNSS卫星信号进行解析，得到可视卫星数量和载噪比；

利用捷联惯性导航系统中的陀螺和加表采集捷联惯性导航数据；

对所述惯性导航数据进行导航解算，得到位置、速度和姿态信息；

根据所述可视卫星数量和所述载噪比判断所述GNSS卫星信号的质量；

根据判断结果，选择信息融合方式对机场地服车辆进行定位；所述信息融合方式包括捷联惯性导航系统/GNSS信息融合方式、捷联惯性导航系统/GNSS/视觉匹配信息融合方式以及捷联惯性导航系统/视觉匹配信息融合方式。

可选地，所述根据可视卫星数量和载噪比判断所述GNSS卫星信的质量，具体包括：

当所述可视卫星数量大于等于4个且所述载噪比大于等于35dB/Hz时，则判断GNSS卫星信号强；

当所述可视卫星数量大于等于4个，所述载噪比大于等于20dB/Hz且小于35dB/Hz时，则判断GNSS卫星信号弱；