本发明属于组合导航，具体涉及一种基于品质因子的惯性视觉组合导航自适应滤波方法。
背景技术：
1、惯性视觉组合导航融合了惯性导航自主、连续、实时以及视觉导航精度高的特点，是无人机等载体实现高精度、强自主导航定位的有效手段。现有无人机巡航阶段惯性视觉组合导航一般以视觉导航提供的位置信息为基准，通过融合滤波对惯性导航误差进行估计和修正。在此过程中，视觉导航位置信息的精度、可靠性对组合导航结果有直接影响。当前，融合滤波过程中仅根据视觉匹配情况对其位置信息进行“可用”或“不可用”的简单判断，无法根据图像匹配质量对融合滤波进行动态调整，导致组合导航结果受视觉匹配效果影响明显，特别是在视觉匹配质量不稳定的情况下，利用匹配质量欠佳的视觉位置信息进行组合滤波会导致组合导航精度显著下降，而完全剔除匹配质量欠佳的视觉位置信息又会大幅降低可用信息数量，不能对惯性导航误差进行足够次数的修正，无法有效抑制惯性导航误差。
技术实现思路
1、本发明旨在解决上述技术问题之一，提供了一种基于品质因子的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，基于视觉匹配品质因子自适应调整滤波器观测噪声，实现对图像不同质量匹配结果的灵活适应，显著提升惯性视觉组合导航在不同场景下的适应能力和融合精度。
2、本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：
3、本发明提供的一种基于品质因子的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，包括如下步骤：
4、构建惯性视觉组合导航的自适应滤波状态量和观测模型；
5、基于品质因子设计观测噪声矩阵的自适应计算方法，所述观测噪声矩阵计算方法为：
6、
7、其中，rk为滤波器观测噪声矩阵，r1为设定的基础图像观测噪声矩阵；r2为设定的匹配观测噪声矩阵；τ1为图像品质因子，τ2为匹配品质因子；
8、基于所述的状态量、观测模型、观测噪声矩阵进行卡尔曼自适应滤波估计；
9、基于滤波估计效果对相关误差进行自适应补偿修正。
10、进一步地，所述状态量至少包括位置误差、速度误差、失调角、惯性器件误差。
11、进一步地，所述状态量包括惯性导航的纬度误差、经度误差，惯性导航的北向、东向速度误差，惯性导航的北向、天向、东向失调角，惯性导航载体坐标系上三个正交方向的加速度计零偏，惯性导航载体坐标系上三个正交方向的陀螺漂移。
12、进一步地，所述观测模型包括观测量和观测矩阵；
13、所述观测量为惯性导航结果与视觉导航结果之差，表示为：
14、
15、其中，λins分别为惯性导航解算出的纬度、经度；λvns分别为视觉导航解算出的纬度、经度；
16、所述观测矩阵表示为：
17、
18、进一步地，所述基础图像观测噪声矩阵的设置方法为：
19、
20、其中，σr1为基准图噪声；
21、所述匹配观测噪声矩阵的设置方法为：
22、
23、σr2为实拍图噪声。
24、进一步地，σr1取值范围为基准图分辨率的50％～150％，σr2取值范围为实拍图分辨率的50％～150％。
25、进一步地，所述图像品质因子、匹配品质因子的计算方法如下：
26、
27、其中，a为预先设定的一帧图像中包含的特征点数量，b为实拍图与基准图进行视觉特征匹配得到的同名特征点对数量，c为根据同名特征点对进行单应估计得到的内点数量。
28、进一步地，所述实拍图与基准图进行视觉特征匹配采用最近邻方法或特征匹配网络方法，所述根据同名特征点对进行单应估计得到内点数量采用随机一致性采样方法。
29、本发明与现有技术相比的有益效果：
30、(1)本发明设计了基于品质因子的惯性视觉组合导航自适应滤波模型，基于视觉匹配品质因子自适应调整视觉匹配结果利用程度，在视觉匹配质量较好时，充分发挥其辅助效果，实现高精度组合导航；在视觉匹配质量较差时，降低其利用权重且保持修正作用，维持较高精度的组合效果。通过该方法，动态适应不同质量的视觉匹配结果，大幅度提高视觉匹配结果的利用率，显著提升全程组合导航精度。
31、(2)本发明通过自适应方法精准调节融合滤波过程中的视觉匹配结果权重，能够适应不同场景下惯性视觉组合导航需求。特别是在视觉特征变化大、匹配质量不稳定的飞行区域，本发明方法能够显著提升惯性视觉组合导航结果的稳定性和可靠性，满足无人机高精度高可靠导航定位需求。
1.一种基于品质因子的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，所述状态量至少包括位置误差、速度误差、失调角、惯性器件误差。
3.根据权利要求2所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，所述状态量包括惯性导航的纬度误差、经度误差，惯性导航的北向、东向速度误差，惯性导航的北向、天向、东向失调角，惯性导航载体坐标系上的加速度计零偏，惯性导航载体坐标系上的陀螺漂移。
4.根据权利要求3所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，所述观测模型包括观测量和观测矩阵；
5.根据权利要求1所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，基础图像观测噪声矩阵、匹配观测噪声矩阵分别表示为：
6.根据权利要求5所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，σr1取值范围为基准图分辨率的50％～150％，σr2取值范围为实拍图分辨率的50％～150％。
7.根据权利要求1所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，所述图像品质因子、匹配品质因子的计算方法如下：
8.根据权利要求7所述的惯性视觉组合导航自适应滤波方法，其特征在于，所述实拍图与基准图进行视觉特征匹配采用最近邻方法或特征匹配网络方法，所述根据同名特征点对进行单应估计得到内点数量采用随机一致性采样方法。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序实现权利要求1至8任一项中所述的方法。
