崔思柱，刘丰豪，程石，肖倩

（长安大学工程机械学院，西安 710064）

0 引言

现代智能手机配置了各类传感器，包括全球卫星定位系统GPS（Global Position System）、加速度计、角速度计、气压计及多个摄像头等，这些配置使手机能够通过多种方式获得当前的位姿信息[1]。主流的定位方式仍是通过GPS，但是复杂环境中会存在弱GPS甚至无GPS信号的地方，例如密集的建筑群街道、室内、野外丛林等，此时GPS信号无法满足精确定位要求。因此需要采用新的方式来进行实时定位以获取实时位姿信息。

目前跟踪定位方式主要有两种，一是基于视觉传感器的姿态跟踪方式，二是基于惯性传感器的姿态跟踪方式。前者通过对视觉传感器获得的图像进行特征提取、特征匹配、三角化、PNP、最小化重投影误差，计算出传感器的位置，通过坐标变换进而获得搭载传感器的物体瞬时位置和姿态。具有实时、非接触等优点，但受到光照强度，运动速度的限制。基于惯性传感器的跟踪系统中，采集原始数据的硬件为陀螺仪和加速度仪。通过陀螺仪采集的角速度和加速度计采集的加速度信息，将两者对时间进行积分可以粗略获得搭载惯性传感器物体的姿态。由于惯性传感器的输出频率较高，在快速运动时仍然适用，物体外观和外界环境变化对计算结果不会产生影响。受噪声及其自身偏差影响，惯性传感器数据误差会随时间逐渐累积，其准确率也会随之下降，所以只能适应短时间精确定位要求。本文提出融合视觉和惯性测量系统的方案，结合上述两种定位方式的优点以获取更加精确的位姿。……