研究人员开发VLP/INS集成导航系统 可在动态环境中提供稳健的定位

盖世汽车讯 从机器人、无人机到增强现实技术，室内定位系统（IPS）对各种应用都至关重要。然而，WiFi和蓝牙等传统技术在精度上往往不足，因此，可见光定位（VLP）因其精度高和基础设施成本低的优势成为一种有前景的替代方案。

图片来源：《卫星导航》

但是，VLP系统也有其局限性，例如容易受到信号遮挡和接收器倾角变化的影响，从而导致精度下降。这些问题在接收器方位经常波动的动态环境中尤其突出。鉴于这些问题，对更稳健的自适应室内导航系统的需求变得比以往更加迫切。

据外媒报道，发表在期刊《卫星导航》（Satellite Navigation）上的一项研究中，来自武汉大学和深圳大学的研究人员开发出一种紧密耦合的VLP/INS（惯性导航系统）集成导航系统。这一创新系统利用图优化技术实时估计接收器的倾斜角度，并检测信号遮挡，同时还能估计未知发光二极管（LED）的位置，因此非常适用于无法预先绘制地图的实际场景。

该研究的关键创新在于无缝集成了VLP和INS，结合两者的优势来解决各系统固有的局限性。通过图优化技术，该系统能够有效处理光电二极管（PD）的不同倾斜角度，并在运行过程中检测光线遮挡。这项新的遮挡检测技术可确保只有未受阻碍的接收信号强度（RSS）测量值被采用，即使在信号频繁中断的环境中，也能保持连续的导航能力。

此外，该系统还能够估计未知LED的位置（例如在动态变化的环境中），进一步增强了其灵活性和准确性。实验测试表明，该系统表现卓越，其中一组的平均定位精度达到10厘米，遮挡检测成功率为100%。另一组定位精度达到了11.5厘米，突显了其在移动机器人和无人机（UAV）等高要求应用中的实际潜力。

该研究的通讯作者庄园博士表示：“这种紧密耦合的VLP/INS系统代表了室内导航技术的一次重大飞跃。通过应对倾角变化和信号遮挡等关键挑战，我们开发了一种不仅能提高精度，还在动态实际环境中更加可靠的解决方案。”

这项研究意义深远，特别是在需要高精度室内导航的领域。凭借其适应动态倾角和克服信号遮挡的能力，该系统非常适合移动机器人、无人机和可穿戴设备。在工业环境中，它可以显著提高自动导引车（AGV）和机械臂的效率，提供准确可靠的定位。

由于PD和LED的小型化和低成本，它为机器人领域的同步定位与地图构建（SLAM）提供了一种替代解决方案。随着室内定位需求的持续增长，这项技术有望成为智能工厂、智能家居和其他物联网驱动应用的基石。