2024年5月23日,武漢大學衛星導航定位技術研究中心多源智能導航(i2Nav)實驗室碩士學位論文答辯在星湖實驗大樓17樓會議室順利舉行。本次答辯的六位同學分別是魏林福、劉正武、鄧成劍、王庭蔚、姚東雨、范通文。論文選題既包括機器人室內外無縫定位、事件相機定位等研究熱點,也有面向行人精準定位的GNSS/PDR深組合、基于道路不平順特征匹配的車載定位新探索,還涉及基于磁場匹配的室內定位、基于信號嫁接的GNSS原始數據仿真。
受邀參加答辯的評委分別是華中科技大學人工智能與自動化學院的陶文兵教授,武漢大學測繪學院的張守建副教授,測繪遙感信息工程國家重點實驗室的王磊副研究員、張紅娟副研究員,衛星導航定位技術研究中心的聶桂根教授、郭靖教授、王牌研究員。評委們對學生的論文和答辯進行了客觀準確的評價,提問全面深刻,點評中肯犀利,現場討論熱烈。
魏林福同學的論文題目是《基于MSCKF的LiDAR/IMU/UWB/GNSS室內外無縫定位算法研究》。論文面向智能無人系統對室內外無縫精準定位的應用需求,提出了基于MSCKF的語義增強LiDAR/IMU遞推導航算法,在保證定位精度的情況下提高了LIO計算效率;提出了UWB測距誤差估計模型和LiDAR/IMU相對位姿輔助UWB多歷元抗差算法,保障了室內UWB稀疏布設且非視距影響嚴重場景的定位精度。搭建了基于LiDAR/IMU/UWB/GNSS的室內外無縫定位系統,在室內外復雜環境實現了連續無縫的分米級精準定位。成果發表在二區SCI期刊《Measurement》,并獲得中國研究生電子設計競賽國家一等獎。
基于MSCKF的LiDAR/IMU/UWB/GNSS室內外無縫定位算法流程圖
劉正武同學的論文題目是《基于事件相機的視覺/慣性里程計(VIO)算法研究》。論文針對事件表征在不同運動下變化較大,難以進行特征跟蹤的問題開展深入研究,提出了基于掩模的排序歸一化事件表征算法,提升事件表征的運動不變性。并在此基礎上做出優化,設計了基于塊跟蹤的事件視覺前端,解鎖了異步特征跟蹤的潛力,并實現了基于塊跟蹤的事件/慣性里程計算法,相較于參考算法,對前端表征渲染效率提升了2~3倍的同時,后端定位精度提高了21%。成果發表在二區SCI期刊《IEEE SENSOR JOURNAL》。
基于事件相機的視覺/慣性里程計算法流程圖
鄧成劍同學的論文題目是《基于道路不平順特征匹配的車載組合導航定位算法研究》。論文面向智能駕駛行業的高精度定位技術發展需求,探索道路不平順特征用于匹配定位的可行性。提出了基于匹配度指標的匹配定位精度水平估計模型,為匹配定位的權重分配提供了依據。提出了道路不平順特征匹配輔助的慣性組合導航算法,綜合測試結果前向誤差和側向誤差CDF 95分別為0.90 m和0.64 m。實現了僅依賴于消費級MEMS IMU和輪速計這兩種車輛標配傳感器的低成本、全自主、全路段連續可用的車道級導航定位。碩士期間參與了基于軌道不平順特征匹配的列車精密定位技術研究項目,成果發表在《北京航空航天大學學報》。
基于道路不平順特征匹配的車載組合導航定位算法流程
王庭蔚同學的論文題目是《深度學習PDR增強的磁場匹配定位及磁指紋庫自動構建方法》。提出了一種深度學習PDR增強的磁場匹配定位算法,包括手機安裝角和位置增量修正方式,顯著提升了手機持握方式變化條件下磁場匹配的穩健性和適用性,定位精度提高了77%。設計了一種基于粒子濾波的磁場指紋庫生成方法,使用磁場特征檢測的回環和粒子軌跡的回溯控制位置漂移誤差,實現了磁場指紋庫的自主構建,能夠支持磁場匹配達到與傳統方法相近的定位性能。成果發表在《中國慣性技術學報》。
基于粒子濾波的磁場指紋庫生成方法的位置軌跡
姚東雨同學的論文題目是《基于誤差嫁接的城市復雜環境GNSS數據模擬方法研究》。論文工作面向GNSS/INS組合導航研究對涵蓋豐富載體動態的復雜環境數據集需求,開展了GNSS數據模擬方法研究。提出了基于角距的GNSS衛星匹配方法,驗證了利用30°平均角距閾值進行衛星時空匹配的正確性和可行性?;谡`差信號嫁接思想,設計了從復雜環境實測數據中提取環境誤差和整體誤差的方法。開發了基于誤差嫁接的城市復雜環境GNSS數據模擬軟件平臺,達到了與實測結果基本一致的定位水平,降低了數據采集成本,提升了數據利用率。
基于誤差嫁接的GNSS數據模擬實現流程圖
范通文同學的論文題目是《城市復雜環境GNSS/PDR深組合算法研究》。論文面向城市復雜環境下行人移動智能終端的連續、精確、可靠定位需求,開展了多系統GNSS/PDR深組合算法研究。提出了AltBOC信號的雙邊帶聯合跟蹤算法,相關器結構與BPSK信號兼容,低載噪比條件下偽距跟蹤精度可達0.07 m。論文提出了PDR輔助GNSS信號跟蹤和長時相干積分算法,提高了復雜環境下載波和偽碼的跟蹤靈敏度和精度。研制了多系統GNSS/PDR深組合的軟件接收機,實現了密集高樓場景下TOP5衛星信號強度不高于26dB-Hz時行人平端、擺臂模式均優于5 m(CDF95)的水平定位精度。成果發表在一區SCI期刊《SATELLITE NAVIGATION》,并獲得中國研究生電子設計競賽國家一等獎。
GNSS/PDR深組合接收機系統框圖
上述六位同學的研究工作獲得了答辯專家的一致認可,均順利通過了碩士學位論文答辯。他們美好而充實的碩士生活即將畫上圓滿句號,也將走上工作崗位,繼續開展相關領域的研發工作,開啟一段嶄新的人生旅途,祝這六位同學前程似錦、幸??鞓?。
前路漫漫,任重道遠,不忘初心,克難奮進。
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