本發(fā)明屬于組合導(dǎo)航，具體涉及一種主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、導(dǎo)航信息量化評(píng)價(jià)與融合方法是組合導(dǎo)航領(lǐng)域研究的熱門方向之一。主要目的是結(jié)合不同導(dǎo)航傳感器的優(yōu)勢(shì)，在各種工況下均可實(shí)現(xiàn)精確的導(dǎo)航效果。由于各導(dǎo)航傳感器獲取信息的方式不同，導(dǎo)致不同工況下所適用的傳感器也有所差異，因此信息融合一直是組合導(dǎo)航領(lǐng)域最具有挑戰(zhàn)性的問題。目前的主流組合導(dǎo)航技術(shù)是構(gòu)建以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為核心，其他導(dǎo)航信息作為量測(cè)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)，通過基于互評(píng)價(jià)原則的量化分析方法確定各導(dǎo)航信息在最終融合結(jié)果中所占比例，最終得到融合后的導(dǎo)航結(jié)果。組合導(dǎo)航經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，其導(dǎo)航精度、信息輸出頻率等指標(biāo)得到明顯的提升，然而在日益復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景下，需要大量導(dǎo)航信息參與的組合導(dǎo)航依然面臨著許多難以解決的問題，主要瓶頸之一是在多種類導(dǎo)航信息融合的場(chǎng)景下，難以在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下實(shí)現(xiàn)對(duì)不同來源導(dǎo)航信息的自我準(zhǔn)確量化評(píng)價(jià)，影響了信息融合的精度與魯棒性。

2、目前針對(duì)導(dǎo)航信息量化評(píng)價(jià)的研究大多為集中在后處理運(yùn)算階段的互相評(píng)價(jià)，且需要依賴于基于慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的卡爾曼濾波架構(gòu)，無法適應(yīng)其他導(dǎo)航方法。而采用自我評(píng)價(jià)的方式，在導(dǎo)航傳感器信息獲取層面設(shè)計(jì)不依賴于導(dǎo)航架構(gòu)的信息量化評(píng)價(jià)技術(shù)研究依然處于起步階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法及裝置，旨在解決目前組合導(dǎo)航系統(tǒng)中在大量基于主被動(dòng)感知傳感器的導(dǎo)航信息接入系統(tǒng)的情況下，難以提出在統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)下具有普適性的主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法的問題，以豐富導(dǎo)航信息的自我量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2、一種主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法，包括：

3、s1、基于主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息，進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下的信息評(píng)價(jià)區(qū)域的劃分：

4、s11、對(duì)激光雷達(dá)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分；

5、s12、對(duì)視覺導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分；

6、s13、對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分；

7、s2、基于特征分布的主被動(dòng)感知導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)，包括：

8、s21、激光雷達(dá)導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)：

9、針對(duì)激光雷達(dá)導(dǎo)航信息，統(tǒng)計(jì)每個(gè)信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的角點(diǎn)數(shù)量和平面點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)角點(diǎn)數(shù)量和平面點(diǎn)數(shù)量滿足設(shè)定的要求時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用；一幀激光雷達(dá)導(dǎo)航信息的可用的激光雷達(dá)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域數(shù)量之和與10的比值定義為可信性量化指標(biāo)doul；

10、s22、視覺導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)

11、確定跟蹤成功的特征點(diǎn)在視覺信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的分布情況，當(dāng)一個(gè)視覺信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)跟蹤成功的特征點(diǎn)數(shù)量滿足設(shè)定的要求時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用；一幀視覺導(dǎo)航數(shù)據(jù)可用信息評(píng)價(jià)區(qū)域數(shù)量之和與10的比值定義為可信性量化指標(biāo)douv；

12、s23、衛(wèi)星導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)

13、判斷每個(gè)衛(wèi)星信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)各衛(wèi)星的衛(wèi)星高度角，當(dāng)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)超過最小衛(wèi)星高度角的衛(wèi)星數(shù)量大于設(shè)定值時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用；一幀衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)可用信息評(píng)價(jià)區(qū)域數(shù)量之和與10的比值定義為可信性量化指標(biāo)doug。

14、較佳的，所述s11中，對(duì)激光雷達(dá)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分的方法包括：

15、針對(duì)旋轉(zhuǎn)式激光雷達(dá)，以激光雷達(dá)坐標(biāo)系的x軸為起始，按照逆時(shí)針方向?qū)⑷坑行Ц兄秶鶆騽澐譃槎喾?，則每一份為激光雷達(dá)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域。

16、較佳的，所述s12中，對(duì)視覺導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分的方法包括：

17、針對(duì)視覺相機(jī)，以相機(jī)感知范圍的最左端為起始，向右將其全部有效感知范圍均勻劃分為多份，每一份為視覺導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域。

18、較佳的，所述s13中，對(duì)衛(wèi)星導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分的方法包括：

19、針對(duì)衛(wèi)星，以東北天坐標(biāo)系的x軸為起始，按照逆時(shí)針方向?qū)⑷坑行Ц兄秶鶆騽澐譃槎喾荩恳环轂樾l(wèi)星信息評(píng)價(jià)區(qū)域。

20、較佳的，所述s21、激光雷達(dá)導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)的方法包括：

21、步驟一，確定一個(gè)激光雷達(dá)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)激光特征點(diǎn)的最小分布個(gè)數(shù)；一個(gè)信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)最少需要用于20個(gè)角點(diǎn)及40個(gè)平面點(diǎn)，則當(dāng)該區(qū)域內(nèi)特征的數(shù)量滿足該要求時(shí)，該區(qū)域被認(rèn)為是可用的；

22、步驟二，計(jì)算每一個(gè)激光點(diǎn)的平滑度；設(shè)當(dāng)前激光點(diǎn)pi到激光雷達(dá)的距離為di，則當(dāng)前激光點(diǎn)pi對(duì)應(yīng)線束中按照序列的前后五個(gè)點(diǎn)到激光雷達(dá)的距離之和與十倍di差值的平方即為當(dāng)前激光點(diǎn)pi的平滑度si，如下式所示：

23、

24、步驟三，根據(jù)激光點(diǎn)的平滑度確定一個(gè)信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的激光角點(diǎn)和激光平面點(diǎn)：設(shè)置一曲率判定閾值s，同一條激光線束中當(dāng)前點(diǎn)的前五個(gè)點(diǎn)非角點(diǎn)且當(dāng)前點(diǎn)的曲率大于閾值s時(shí)則判斷該點(diǎn)為角點(diǎn)，同一條激光線束中當(dāng)前點(diǎn)的前五個(gè)點(diǎn)非平面點(diǎn)且當(dāng)前點(diǎn)的曲率小于閾值s時(shí)則判斷該點(diǎn)為平面點(diǎn)；

25、步驟四，根據(jù)點(diǎn)云特征點(diǎn)和信息評(píng)價(jià)區(qū)域?qū)σ粠す饫走_(dá)導(dǎo)航數(shù)據(jù)的可信性進(jìn)行量化評(píng)價(jià)：根據(jù)步驟三的結(jié)果統(tǒng)計(jì)一個(gè)信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的角點(diǎn)數(shù)量和平面點(diǎn)數(shù)量，當(dāng)滿足角點(diǎn)數(shù)量之和大于20且平面點(diǎn)數(shù)量之和大于40時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用。

26、較佳的，所述s22、視覺導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)的方法包括：

27、步驟一，首幀圖像的特征點(diǎn)提?。簩?duì)于第一幀圖像，得到視覺相機(jī)傳遞的一幀原始圖像信息，并將其轉(zhuǎn)劃為cv圖像的同時(shí)進(jìn)行直方圖均衡化，然后利用角點(diǎn)檢測(cè)方法獲取該圖像的角點(diǎn)即可作為特征點(diǎn)；

28、步驟二，光流法跟蹤：利用光流法將當(dāng)前幀圖像對(duì)上一幀圖像的特征點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，同時(shí)剔除跟蹤失敗的特征點(diǎn)，保留跟蹤成功的特征點(diǎn)作為當(dāng)前幀圖像的部分特征點(diǎn)；

29、步驟三，后續(xù)圖像的特征點(diǎn)構(gòu)建：在步驟二得到的部分特征點(diǎn)外采用角點(diǎn)檢測(cè)方法進(jìn)行特征點(diǎn)的補(bǔ)充，構(gòu)成完整的當(dāng)前幀特征點(diǎn)，用于后續(xù)視覺導(dǎo)航的計(jì)算；

30、步驟四，光流法的跟蹤結(jié)果決定視覺導(dǎo)航信息的可用性：確定跟蹤成功的特征點(diǎn)在視覺信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)的分布情況，當(dāng)一個(gè)視覺信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)跟蹤成功的特征點(diǎn)數(shù)量不少于8個(gè)時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用。

31、較佳的，所述s23、衛(wèi)星導(dǎo)航信息可信性量化評(píng)價(jià)的方法包括：

32、步驟一，確定衛(wèi)星接收機(jī)能接收到的全部衛(wèi)星信號(hào)；

33、步驟二，根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)的來源，確定每個(gè)接收到的衛(wèi)星信號(hào)所對(duì)應(yīng)的衛(wèi)星在各衛(wèi)星信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)分布情況；

34、步驟三，確定步驟三中提及的各衛(wèi)星與衛(wèi)星接收機(jī)連線相對(duì)于水平面的夾角作為衛(wèi)星高度角；

35、步驟四，設(shè)置最小衛(wèi)星高度角σmin，判斷一個(gè)衛(wèi)星信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)各衛(wèi)星的衛(wèi)星高度角，當(dāng)一個(gè)衛(wèi)星導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)超過最小衛(wèi)星高度角的衛(wèi)星數(shù)量大于4個(gè)時(shí)，則認(rèn)為該信息評(píng)價(jià)區(qū)域可用。

36、一種主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)裝置，包括：傳感器模塊(202)、導(dǎo)航信息解算模塊(204)、導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分模塊(206)以及導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)模塊(208)；

37、所述傳感器模塊(202)由主被動(dòng)感知導(dǎo)航傳感器構(gòu)成，包括激光雷達(dá)、視覺相機(jī)以及衛(wèi)星，為系統(tǒng)提供原始傳感器信息；

38、導(dǎo)航信息解算模塊(204)為一嵌入輸出數(shù)據(jù)檢測(cè)協(xié)議的計(jì)算單元，利用各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)航解算，同時(shí)確定影響導(dǎo)航結(jié)果的關(guān)鍵信息分布；

39、導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分模塊(206)被配置為嵌入信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分方法的計(jì)算單元，用于在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下對(duì)導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域進(jìn)行劃分；

40、導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)模塊(208)基于導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分結(jié)果及影響導(dǎo)航結(jié)果的關(guān)鍵信息分布情況實(shí)現(xiàn)對(duì)主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性的量化計(jì)算。

41、進(jìn)一步的，還包括電源模塊(210)，被配置為依靠多顆電壓轉(zhuǎn)換芯片負(fù)責(zé)對(duì)鋰電池提供的5v電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，輸出穩(wěn)定的3.3v、5v、16v等電壓用于核心供電、傳感器供電和檢測(cè)輸出。

42、本發(fā)明具有如下有益效果：

43、本發(fā)明針對(duì)激光特征點(diǎn)、能夠被跟蹤的視覺特征點(diǎn)和近地服務(wù)區(qū)衛(wèi)星分布情況，設(shè)計(jì)了在相同標(biāo)準(zhǔn)下的用于導(dǎo)航解算的不同主被動(dòng)感知傳感器信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分方法；本發(fā)明基于上述信息評(píng)價(jià)區(qū)域劃分方法，并結(jié)合傳感器導(dǎo)航信息自身的特點(diǎn)提出了對(duì)應(yīng)的導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法，提供了一種適用于不同組合導(dǎo)航算法架構(gòu)的導(dǎo)航信息自我量化評(píng)價(jià)方法，并為實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確可靠的信息融合提供了依據(jù)。

44、根據(jù)不同傳感器的信息獲取方式及信息類型，在相同標(biāo)準(zhǔn)下劃分了各主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域，保證了不同導(dǎo)航信息自我評(píng)價(jià)方式的統(tǒng)一性。

45、根據(jù)影響導(dǎo)航結(jié)果的關(guān)鍵信息分布情況對(duì)導(dǎo)航信息質(zhì)量的影響原理，及統(tǒng)一的導(dǎo)航信息評(píng)價(jià)區(qū)域的劃分方式，設(shè)計(jì)了主被動(dòng)感知傳感器導(dǎo)航信息可用性評(píng)價(jià)方法，彌補(bǔ)了導(dǎo)航信息自我量化評(píng)價(jià)的空白。