第八届青年地学论坛

       高精度高鲁棒实时定位服务在传统移动测绘、行人导航、紧急救援及当下蓬勃发展的自动驾驶、物联网等领域都扮演着不可或缺的角色。近些年来，全球定位导航系统（GNSS）在卫星信号无遮挡的空旷区域已经实现了厘米级的高精度定位。在室内，地下空间，如矿井，地下车库，森林等GNSS信号拒止环境中，实现高精度高鲁棒的实时定位依然面临着巨大挑战。多源融合定位是形成高精度鲁棒定位系统的一种常见技术手段。但是，目前还缺乏GNSS信号拒止环境下定位解决方案的严格评估，主要原因在于难以获得可靠的参考以及缺乏可比的测试/应用条件。
        本研究采用被普遍认为具有高适用性、准确性和鲁棒性的绝对定位技术实现绝对和相对定位融合的三种混合定位系统，即超宽带 (UWB) 、相对定位惯性测量单元 (IMU)、激光雷达 (LIDAR) 以及毫米波雷达(mmWave Radar) ，以探索绝对和相对定位融合在GNSS拒止环境下的定位性能。三种混合定位系统分别为：1) UWB 和IMU； 2）UWB和LIDAR； 3）UWB和mmWave Radar。
        本研究在室内外GNSS信号拒止环境中使用莱卡毫米级移动测量机器人TS60获取真值对上述定位系统和技术方案进行了全面的基准对比测试实验，分析了每种解决方案的优势、局限性和潜力。结果显示，所有的相对定位方案都会随着时间的推移而积累定位误差。这种误差积累对消费级惯性测量单元是最快的，其次是毫米波雷达，激光雷达是相对定位中最稳健的解决方案。与单独的激光雷达和毫米波雷达相比，不同技术的融合形成的定位系统显著地提高了定位精度和系统的鲁棒性。紧耦合的性能略优于松耦合，紧耦合的无迹卡尔曼滤波器在大多数情况下定位精度更高。