北斗聯(lián)合實景影像導航應用研究

安治國++陳胤璇++付佳++陳金龍

摘 要：車載導航已經成為人們生活的必備，隨著社會不斷發(fā)展，人們對位置服務的精度及局部直觀可視化的要求越來越高，本文基于車載移動道路測量的可量測實景影像及日漸完善成熟的北斗應用兩方面因素，在北斗聯(lián)合實景影像在可視化導航方面展開研究，為北斗導航位置服務探索一種基于實景測量的新思路。

關鍵詞：北斗；實景影像；導航

中圖分類號：P228.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）01-0030-02

1 引言

隨著城鎮(zhèn)化進程加快，人口流動迅速，私家車增加迅猛，城市交通狀況日益復雜，汽車每年增長速度已遠遠超過城市道路增長速度，人們對高精度的導航定位需求呈井噴式增長。認知是一個漸進的過程，對于地理空間認知，在精度、可視化等方面具有漸進特性，人們對位置服務的精度和導航可視化兩方面的要求越來越高。目前市場上導航設備絕大多數是通過GPS導航來實現的。我國北斗導航系統(tǒng)設定的“三步走”戰(zhàn)略計劃進展順利，隨著北斗建設不斷完善，其精度已經能夠和美國的GPS匹敵，北斗產業(yè)規(guī)?；笙嚓P產品將更加具有競爭優(yōu)勢，更加經濟，基于北斗系統(tǒng)的導航設備必將得到迅猛發(fā)展。為探索北斗導航電子地圖與實景影像的新應用模式，本文結合北斗導航及我部近年來基于Y/DCK-2地圖快速修測車所從事的實景任務，對北斗導航電子地圖聯(lián)合實景影像進行導航進行研究探索。

2 導航電子地圖現狀

目前導航電子地圖在工作生活中發(fā)揮著不小的作用，但在表達方法上還存在一些不足。一是表現模式相對簡單。各產品的表達方法略有不同，但大體一致。大多是對傳統(tǒng)地圖表達方法的延續(xù)，沒有較好地發(fā)揮計算和圖形圖像處理技術的優(yōu)勢。二是表達方法和用戶結合不密切。每個人對導航電子地圖感受不同?，F有導航電子地圖在進行表達時缺乏針對性，沒有很好地考慮用戶的偏好和特點。三是表達方法沒有較好地顧及外界因素。表達方法在設計上僅考慮圖面上的搭配效果，應考慮應用環(huán)境的光照強度、用戶處位置的地理特點以及地域特色等，以產生較好效果。

3 北斗聯(lián)合實景導航的技術路線

3.1 導航數據采集基本流程

基于Y/DCK-2地圖快速修測車的實景地圖生產體系是協(xié)同式數據生產模式，打破了原有生產作業(yè)模式，引發(fā)了測繪導航在數據生產模式、數據管理模式、數據應用模式上的全面變革。協(xié)同式作業(yè)縮短了作業(yè)時間，提高了作業(yè)效率。

實景地圖數據內業(yè)生產采用的生產平臺軟件是立得公司開發(fā)的一款大型的、網絡化、分布式的協(xié)同式多源數據生產系統(tǒng)（如圖1所示）。生產系統(tǒng)基于SQL Server 2008數據庫，以數據生產項目管理為基礎，重點實現了海量數據的存儲、編輯、百人以上用戶協(xié)同作業(yè)，在網絡化的生產調度、網絡生產監(jiān)控與質量控制、數據生產安全管理、協(xié)同式數據生產作業(yè)機制等方面具有顯著優(yōu)勢。系統(tǒng)采用服務器/客戶端的方式，所有核心數據由服務器端統(tǒng)一管理。

3.2 導航實景影像數據獲取與更新

可量測實景影像數據由多傳感器集成車載移動測量系統(tǒng)獲取，通過安裝在移動載體上的多個相機在車輛快速行進過程中采集實景影像，同時通過北斗、IMU傳感器獲取其對應時刻的位置和姿態(tài)數據，得到具有高精度位置和姿態(tài)參數的影像序列，在攝影測量模型支持下，可實現基于實景影像序列的定位和量測。

一個典型的車載移動測量系統(tǒng)由安裝在運動載體上的多個CCD相機或者360度全景相機、北斗/IMU/里程計、車載計算機和同步控制裝置組成，在載體快速行進過程中，獲取連續(xù)的可量測實景影像庫。

3.3 北斗聯(lián)合實景影像導航

隨著城市街道不斷完善，街道建設逐漸變的立體化和復雜化，以線條和色塊來表示的二維導航數字地圖已經逐漸不滿足實際應用，不能適應人們對現在街道的認知需求。三維實景影像導航，以反映真實場景的實景三維影像作為導航的導引載體，所有道路指引都將可以在實景影像上進行（如圖2所示）。特別是在城市復雜路段，它可以在用戶駕車駛入高架橋、高速路入口時將導航畫面轉為與實際路況相符的三維實景畫面，增加更多視覺立體感和安全性，根據路口、高架或者匝道的三維實景影像上提供的指引一步步的到達目的地。即便是無法收到BDS信號，也可通過影像上的指引自行導引，帶來全新的導航模式和全新的用戶體驗。

4 北斗聯(lián)合實景導航的應用

實景地圖可在不同的環(huán)境下使用，包括桌面系統(tǒng)、網絡環(huán)境和PDA等嵌入式環(huán)境中使用，提供各種形式的軟件開發(fā)包（COM＼.net＼嵌入式），能夠與其它系統(tǒng)方便集成（如圖3），這為開發(fā)北斗聯(lián)合實景影像進行三維導航提供了方便，隨著北斗不斷完善，北斗定位精度將進一步提高，在部分區(qū)域的定位精度甚至會高于GPS定位精度。因此，利用北斗聯(lián)合實景影像可提供精細化位置服務：一是為私家車提供導航和安全保護利用北斗、電子地圖聯(lián)合實景影像可以實時顯示車輛位置，并顯示車輛周圍街景照片，充分體現智能交通的優(yōu)越性；二是在物流監(jiān)控領域必將有大的發(fā)展。建立流信息綜合平臺，物流信息綜合平臺包括貨車衛(wèi)星導航監(jiān)控平臺和貨物運輸信息平臺，通過這兩個平臺物流企業(yè)就可以實現運輸過程的透明化管理，實現車輛的監(jiān)控，也可以尋找更多的信息。這也將是衛(wèi)星導航在物流業(yè)的發(fā)展趨勢。三是交通領域，中國交通運輸率先應用北斗導航進行交通運輸重點車輛管理。隨著北斗應用范圍的擴大，國家政策的支持，預計“兩客一?！钡谋倍冯娮拥貓D導航應用規(guī)模會保持一個高速上升的趨勢；四是智慧城市領域。將北斗導航引入智慧城市建設當中，既可節(jié)省北斗應用推廣費用，也可加快北斗導航規(guī)?；瘧?。

5 結語

隨著北斗導航硬件設備的不斷拿完善，車載市場必將成為北斗在民用市場的一大突破口，在原有的車載技術積累推動下，北斗在車載導航方面的應用必將得到較大發(fā)展，而用戶對導航可視化、精細化的要求，也必將要求北斗必須與實景等三維信息聯(lián)合才能更好的迎合市場，才能真正實現北斗產業(yè)在導航領域較快發(fā)展。

參考文獻：

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