一种场景稳健的单目视觉里程计算法

针对利用单目相机采集的图像序列进行实时车载平台位姿估计问题,对比了不同单目半直接典型算法的原理和试验结果以及不同场景、运动状态、光照和耦合因素下的同名点跟踪算法、长时间场景稳健的高精度位姿估计方法、位姿优化方法的试验结果。通过与两个典型半直接MVO算法进行了计算过程多个阶段和计算结果多个方面的对比,得出每个阶段和整体结果更好的计算方法;最终总结提出了一种场景稳健的单目半直接视觉里程计算法并利用序列真实数据进行了试验验证。试验结果表明,该算法的长时间位姿估计的场景稳健性和计算精度均显著优于目前典型的半直接MVO算法,位姿估计精度比ERL算法提升10%以上,计算效率与典型的ERL算法相当,能够满足各类单目视觉里程计应用场景需求。

移动测量系统宽幅影像的几何拼接与量测

研究了移动测量系统宽幅影像的拼接与量测算法。通过建立三幅影像柱面全景投影的几何关系,能够直接拼接完成宽幅影像。利用宽幅影像和原始影像间反投影变换关系以及三幅原始影像的同、异步立体像对,可建立宽幅影像与物方空间坐标间一一对应关系,从而实现宽幅影像目标的量测算法。宽幅影像的投影拼接和量测实验表明,利用柱面全景投影拼接得到宽幅影像的方法可应用于移动测量平台宽幅影像序列的拼接;在原始影像具备同步立体像对的条件下,宽幅影像量测的绝对精度可达1 m以内,相对精度可达0.2 m以内,满足城市环境实景目标量测的精度需求。

测绘软件工程过程模型研究

针对测绘软件装备研制过程各阶段存在的问题,深入分析测绘软件不同项目类型的研制要求和项目特点,并结合这些要求及特点建立预先研究项目、常规科研项目、型号研制项目对应的SMEM模型。通过应用SMEM模型到4个独立的测绘软件研制项目中,与以往同类项目相比,应用模型后的项目软件工程各阶段的目的性和可控性增强,模型中针对阶段的风险管理和有规律的需求确认降低了项目风险,使软件的总开发周期缩短约20%,显著节约了项目过程的时间和人力成本。

车载摄像机外参数的自动标定

摄像机外参数自动标定的目的是通过自动的方法获得车载摄像机部分外参数。研究基于自主驾驶汽车的运动学模型、高速公路的道路模型以及车载摄像机的成像模型,进行了车载摄像机外参数的在线自动标定方法研究,并利用车体运动学模型作为扩展Kalman滤波(EKF)的状态模型,并将图像坐标系下与车体坐标系下道路参数间的非线性关系,作为EKF的观测模型进行扩展Kalman滤波。仿真与实车试验证明,方法实时检测了滤波结果的正确性,自动标定了最新的摄像机外参数,使得视觉导航系统能够自动适应摄像机姿态变化带来的影响。

原子陀螺的研究进展

原子干涉陀螺和原子自旋陀螺是目前理论测量精度最高的惯性测量仪器，针对两类原子陀螺开展的芯片级研究——原子芯片和芯片级原子器件是目前原子陀螺小型化、芯片化研究的焦点。本文对国内外原子陀螺仪及芯片级研究的成果进行了介绍，并分析总结了目前研究中存在的技术难点和未来的研究发展方向。

北斗二代导航型接收机数据预处理策略

北斗接收机的定位精度关系到整机的应用性能。本文讨论了北斗二代导航型接收机在研制中的定位精度评估及定位精度稳定性等问题，就导航电文误码处理、伪距异常处理、低仰角过滤等方面提出采取适当措施以降低参与解算的数据误差，提高整机定位精度的稳定性，并利用外符合精度和95％置信度对静态和动态车载条件下定位结果分别进行了精度评估。实验结果表明，采取定位精度稳定策略后，北斗二代导航型接收机水平定位精度优于5m，高程定位精度优于6m，高于北斗二代系统提出的定位精度指标。

一种简单的道路形状描述与参数获取方法

本文对结构化道路中自主驾驶车车载摄像机实时拍摄的序列图像中道路的形状描述与参数实时提取方法进行了研究。通过对车载相机实时拍摄图像的预处理，不仅实时提取出了图像中的道路线，还给出了一种参数化描述道路线形态的方法，指出了描述参数的意义，并解决了参数的实时求解问题。实验证明，本方法中实时参数获取的正确率达99．1％以上，方法对车辆跑偏告警等针对自主驾驶车辆的各类具有实时道路信息获取需求的主动安全技术研究提供了关键数据支持。

利用解耦光流运动场模型的双目视觉里程计位姿优化方法

针对地面移动测量系统(MMS)和无人驾驶车(AV)平台双目立体相机采集的图像序列进行实时载体位姿估计优化问题,提出利用光流运动场模型的载体位姿与图像光流矢量间关系,将光流矢量解耦为3个平移分量、3个旋转分量和一个深度分量,推导分析了解耦后单分量、组合分量误差对位姿估计的影响,利用仿真和真实数据试验,验证了不同模型下单分量、组合分量误差分离模型的有效性,并结合组合分量误差分离模型,提出了双目视觉里程计位姿估计的解耦光流运动场位姿优化算法。试验结果表明:该算法可在与初始估计几乎同等计算效率条件下,将载体横向平移平均误差由4.75%降低至2.2%,即横向平移误差平均降低了53.6%;将载体前向平移平均误差由2.2%降低至1.9%,即前向平移误差平均降低了15.4%,长时间运行累积误差率较低,能够满足低功耗高效率计算条件下的组合导航实时载体位姿估计需求。

基于递推最小二乘的在线罗差校正方法

现有罗差校正方法不同程度地存在着需要精确控制采样点、校正结果受噪声影响大、不能实现现场环境下的在线校正等问题。针对这一问题,设计了一种基于递推最小二乘的在线罗差校正方法。介绍了罗差校正的基本原理,推导了基于递推最小二乘罗差校正的实现过程,设计了转台试验及车载试验进行验证分析。两次转台试验中,罗差校正前后系统航向角误差标准差分别由30.9418°与3.2407°降低至3.8861°与1.2964°;车载试验中,车辆仅需原地转圈即可实现罗差校正,15 min跑车结果显示,校正后航向角误差标准差由17.2037°降低至2.8818°。试验结果表明,该罗差校正方法简单易用,可应用于现场在线校正,相比传统方法高效、稳定。

车载摄像机外参数的动态卡尔曼滤波标定法

本文针对结构化道路条件下自主驾驶车车载摄像机外参数的动态实时标定问题，分析了自主车的动力学模型、高速公路的动态道路模型以及车载摄像机的成像模型之间的关系；利用扩展卡尔曼滤波，提出了一种在线动态标定算法，并实现了车载摄像机的实时自动标定。通过实车试验，验证了方法的正确性。

面向无人驾驶平台的高精度地图发展现状与趋势

本文全面梳理了国内外高精度地图研究现状,阐述了高精度地图的来源、定义与作用,介绍了高精度地图的主要公开数据格式并分析了各自的突出特点与应用情况,从高精度地图数据的采集、制作、更新分步骤分类型介绍了集中制图和众包制图采用的核心技术与流程,并对国内外主要地图服务商的数据生产方式、特点和合作情况进行了详细列表对比,最后从四个方面分析了高精度地图的未来发展趋势。

一种基于可量测影像的实景导航数据组织模型

针对可量测影像在实景导航的应用需求，本文主要研究集成了二维导航地理信息与可量测影像的实景导航数据模型，提出了基于道路的可量测影像动态分段索引和基于大文件的存储模型，设计了可量测影像的检索与显示算法。试验结果表明，本文提出的方法实现了可量测影像数据与二维导航地理信息的关联与融合，提高了可量测影像的数据检索效率，适应了实景导航的工程应用需求。

基于RTL-SDR的低成本软件接收机设计与实现

目前大部分软件无线电硬件平台均价格昂贵，为此，本文基于一种低成本的硬件平台-RTL-SDR，完成了FM软件接收机的设计与实验验证。首先对软件无线电和RTL-SDR原理进行研究，解决了RTL-SDR晶振不稳定、频偏大的问题，并在此基础上设计了一个基于RTL-SDR的FM软件接收机；然后在GNURadio中完成系统搭建和配置；最后对实际FM信号进行接收处理。实验结果表明，本文设计的FM软件接收机能够很好地处理FM广播信号，对软件无线电技术的实际应用具有一定参考价值。

载体轨迹仿真模型设计

载体轨迹仿真是卫星导航信号模拟器的主要功能之一。针对载体轨迹仿真的特点，通过分析载体相对地球的运动方程，建立了依据载体预设运动方案，获取运动过程中任一时刻载体的位置、速度、加速度和加加速度等信息的仿真模型。实验结果与Spirent公司SimGEN卫星导航信号模拟系统产生的载体轨迹仿真数据有很好的一致性。

RDSS高程数据库的研究与设计

针对RDSS系统对高程数据的应用需求,采用了对高程数据按地形分类抽取和压缩方法,设计了数据文件内数据的分块组织存储、四叉树索引和文件分级管理模型,提出了双线性内插法、双三次内插法、移动曲面内插法相结合的数据拟合和提取方法.实验结果表明,文中提出的高程数据库应用模型可以有效减少高程数据量,控制精度损失,并提高数据检索的速度,满足RDSS系统的要求.

GPS/IMU/DMI组合导航方法研究

利用可量测影像具有高精度空间位置信息的特点,提出了一种可量测影像与GPS、IMU组合导航方法。提出了系统框架,研究了可量测影像与道路网数据一体化组织方法,可量测影像与实时影像匹配定位算法,可量测影像与GPS、IMU联邦卡尔曼滤波导航模型。实验表明,新方法可以弥补车辆导航系统卫星信号失锁、惯性器件误差随时间累积发散等问题,提高了系统在复杂环境中定位精度和稳健性。

基于原子干涉的寻北技术

本文介绍的基于冷原子干涉的寻北技术是指在利用冷原子干涉过程中，通过转动倾斜的拉曼反射镜补偿地球自转，单点相位读取（PSR）干涉条纹的空间频率，从而实现寻北。冷原子干涉寻北能够实现全方位快速寻北，有效克服了目前寻北仪的缺点，为研制新型全方位快速高精度寻北仪提供了理论支撑和实践依据。

行人导航足底静态误差模型的可观测性分析方法

通过分析基于足部安装微惯性器件的行人导航方法,针对人行走过程中的不同步态特征,在传统以速度和位置为观测量的零速修正模型基础上,增加了姿态误差观测模型。利用分段定常系统可观测性分析方法,对行人导航足底静态误差模型进行了可观测性分析,分析结果表明,姿态误差观测信息的引入有助于提高系统状态量的可观测性。利用低成本MIMU进行实物验证,实验结果表明,增加姿态误差观测信息后,水平姿态精度有了很大改善,航向精度有了一定提升。

低空目标的SAR成像特性及阴影分析

低空目标和地表目标的成像不尽相同，针对低空目标SAR成像的研究微乎其微。为弥补此欠缺，在推导出低空目标的SAR成像输出后，从有效成像区域、阴影效应以及多航过成像三个方面分析了低空目标的成像特性，确定了SAR的有效成像区域，给出了十种典型情况下利用低空目标阴影信息提取目标高度的公式，并指出了多航过飞行对低空目标成像的影响。实例验证了高度提取方法的有效性。该工作为SAR目标的成像特性研究开辟了新思路。

手持北斗双模型接收机总体设计与关键技术

本文以手持北斗双模型接收机研制为背景，提出了系统总体方案，对天线、射频、抗干扰AD等硬件模块，信息处理和星控软件，以及系统结构进行了设计，对接收灵敏度、捕获策略、低功耗设计等关键技术进行了研究；最后，从接收灵敏度，首次定位时间、通信成功率等方面进行了实验，验证了方案的可行性。