[发明专利]移动终端定位系统及其建立方法、移动终端的定位方法

说明书

本申请公开了一种移动终端定位系统及其建立方法、移动终端的定位方法。通过在定位系统中的通信基站上设置第一地理坐标标签，在VIO计算过程中对所述第一地理坐标标签进行识别，以计算所述第一地理坐标标签的特征描述子和世界坐标系坐标值，基于至少三个不共线的第一地理坐标标签中的第一地理坐标系坐标值与对应的世界坐标系坐标值解算出坐标系变换矩阵，将VIO计算得到的关键帧数据集中更新为基于地理坐标系坐标值的关键帧数据集并上传至服务器，由服务器根据更新后的关键帧数据集得到环境理解结果，从而完成移动终端定位系统的建立。基于上述定位系统，移动终端可以快速地确定在地理坐标系下的位置和姿态，并输出环境局部点云地图。

【技术领域】

本申请涉及移动终端的定位技术领域，尤其涉及一种移动终端定位系统及其建立方法、移动终端的定位方法。

【背景技术】

现在全球定位系统(Global Positioning System，简称GPS)已经有很普遍的应用，但动态定位精度只能达到25米左右，并且仅能确定终端设备的地理位置(设备的x、y、z坐标)，不能确定姿态(设备的朝向)。基于通信基站的定位原理与GPS定位原理相类似，目前在4G网络下精度在百米级别，未来的5G会更精确，估计能达米级，但也是不能确定设备姿态的。

随着人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)技术的发展，机器人、虚拟现实(Virtual Reality，简称VR)、增强现实(Augmented Reality，简称AR)、混合现实(MixedReality，简称MR)的兴起，同时定位与地图构建(Simultaneous Localization andMapping，简称SLAM)算法也慢慢成熟，尤其是视觉惯性里程计(Visual InertialOdometry，简称VIO)技术，在AR、VR和机器人中得到了广泛应用，VIO技术可以确定终端设备相对于周围环境的位置(基于临时世界坐标系的x、y、z坐标)，也可以确定姿态(设备的朝向)，精度能达成厘米级，但不能基于标准的地理坐标系(例如西安80坐标系、WGS-84坐标系)进行定位，并且需要对周围环境进行5秒左右的初始化扫描后才能逐步定位跟踪，长时间使用还容易产生系统误差而漂移。

VIO技术一般是通过单目相机的视觉图像输入，惯性测量单元(Inertialmeasurement unit，简称IMU)的位置传感器输入，对终端设备进行SLAM解算，从而得到终端设备的位置和姿态，并且逐步建立终端设备周围局部点云地图。

图1是现有技术中的VIO计算的流程示意图。

参考图1，通过对相机输入101的视频流进行特征检测和跟踪103，并结合IMU输入102进行IMU预积分104计算；判断是否已初始化105，若否，则进行初始化(以获得稳定的算法参数和临时世界坐标系)；若是，则然后联合之前累积的关键帧数据集112进行视觉惯性相邻帧优化107，输出终端设备位置和姿态113，并输出环境局部点云图114。在进行视觉惯性相邻帧优化107过程中，对视频流中的每一帧数据判断是否是关键帧108，若否，则抛弃该帧数据109；若是，则判断终端设备是否回到之前出现过的位置(即从视觉特征上检测是否闭环110)，若否，则将该帧数据加入关键帧数据集112；若是，则进行视觉惯性全局优化111，并更新关键帧数据集112。

但是，现有的VIO技术具体如下缺点：

1.需要较长的初始化阶段，并需要用户配合，用户需要移动终端设备5秒左右才能完成算法初始化。

2.输出的终端设备位置是基于临时世界坐标系的坐标，无法直接与常用地理坐标(例如西安80或WGS-84坐标系)进行转换。

3.输出的点云地图需要逐步用终端设备的相机扫描才能计算获得，不能快速获取周围环境的点云地图。

【发明内容】