一种单目视觉里程计/UWB 组合室内定位方法

徐爱功，闫可新，高 嵩，宋 帅，隋 心

（1. 辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院，辽宁 阜新 123000；2. 广州南方测绘科技股份有限公司 南方高铁研发中心，广州 510000）

0 引言

随着人们对定位服务需求的提高，室内定位技术成为研究热点[1]。在室内环境下，由于信号的遮挡，全球卫星导航系统（global navigation satellite system，GNSS）及与其相关的组合定位系统无法进行有效定位[2]。在此环境下，视觉传感器作为无源传感器，是定位常用的一类传感器，具有成本低廉、轻巧便携、安装简单、无需先验信息且数据信息丰富等优点，因此可以在弱GNSS 信号环境下进行定位[3]。文献[4]首先提出了视觉里程计（visual odometry，VO）一词，指通过连续的图像作为输入估计自身的运动，是同时定位与地图构建（simultaneous localization and mapping，SLAM）技术的重要组成部分。按照相机的种类，VO 可分为单目VO 和立体VO。相比于立体VO，单目VO计算量小且标定简单，应用更加广泛[5]。按照实现方法可分为基于特征点法的VO 和直接法的VO[6]。相比于直接法VO，基于特征点法的VO 对光照变化和动态场景鲁棒性强，不易受到光照和噪声的影响。因此本文选用基于特征点法的VO 进行单目视觉的定位。然而单目VO 算法属于相对定位方式，本身无法估计绝对尺度，在特征单一的场景下，其定位精度较低，容易跟踪失败且误差随时间累积。超宽带（ultra-wide band，UWB）[7-8]没有场景纹理特征限制且没有误差累积问题，在视距（line of sight，LOS）环境下，能达到厘米级甚至毫米级的测距定位精度。UWB 有多种定位方式，其中基于往返时间（round trip time，RTT）方法，通过对时间的测量间接计算出UWB 基准站与流动站之间的距离，不需要增加其他硬件，没有时间同步误差[9]。……