团队概况

发布时间:[2020-09-21] 来源:[武汉大学多源智能导航实验室] 点击量:[18663]

导航是一门古老而年轻的技术。经历了冷战时期异乎寻常的高速发展以及近年来GNSS技术和低成本惯性器件的推动,今天的导航技术凝聚了人类智慧,逐步逼近工程技术的极限,令人由衷地赞叹和神往。低成本的GNSS芯片和微机械(MEMS)惯性器件使得曾经高大上的导航技术走下神坛,甚至被集成在智能手机和智能穿戴设备中,逐渐进入我们生产生活的每个角落,变得无处不在。自动驾驶、物联网、机器人等当前人类社会发展的几大趋势,无一例外地需要高性能导航作为支撑,连续、可靠、精确定位导航是智能时代亟待解决的核心技术难题之一。 

i2Nav(Integrated & Intelligent Navigation)实验室成立于2010年初,团队起步于惯性导航和GNSS/INS组合导航,并不断向新兴导航技术领域拓展。实验室的研究工作以需求为导向,以解决卡脖子问题为目标,以论文写在祖国大地为宗旨。经过十来年的持续发展和积累,惯性导航、GNSS/INS组合导航、深组合等研究成果逐步成熟,并走向产业化应用;室内定位、视觉定位、机器人导航等新研究方向研究不断深入,将为自动驾驶提供精确可靠的定位导航服务。i2Nav实验室具有丰富的国家、企业项目经验,大量研究成果实现了产业化应用。实验室毕业生主要进入高校、华为、阿里、腾讯等单位工作,欢迎基础扎实、踏实勤勉的青年学子加入我们的团队。欢迎求真务实的同行与我们联系,共同开展交流合作。

 

团队从成立至今,围绕多源智能组合导航技术,陆续在以下方向开展了研究: 

高精度定位定姿系统:传统的GNSS/INS松组合和紧组合技术已经非常成熟,因此我们结合测绘遥感学科对高精度定位定姿系统(Position and Orientation System, POS)的迫切需求,依托我们研究中心GNSS精密定位技术优势,研发了基于GNSS RTK / INS的POS方案和配套的算法软件(GINS),并成功通过产业化形成了不同精度等级的系列化产品,打破了国外软硬件产品的长期垄断。 

车载组合导航本质上是低成本GNSS/INS+车辆辅助信息(运动约束、里程计)”“多信息融合技术,属于我们团队非常成熟的关键技术,已经向多家公司进行了技术转让和授权,包括导航芯片、车载电子、自动驾驶方案等一线厂商。该技术也为团队其它研究方向提供了有力支持,包括:深组合技术、机器人导航、惯性测量。 

GNSS/INS深组合本质上是惯导增强GNSS接收机基带信号处理技术;它是惯导与GNSS信息在最底层的深度融合,是GNSS/INS组合的最高境界,能够充分提高GNSS接收机的内在性能。团队在成立之初就矢志不渝地挑战这一前沿技术,从搭建GNSS深组合接收机平台到实现深组合系统闭环,攻克了各关键环节难题,形成了成熟的深组合方案;同时向多源深组合方向拓展,服务于未来国家综合PNT体系。团队已经与研究院所、国际顶尖企业开展了深入合作,开展了产品转化,预期未来可以在自动驾驶、机器人、行人室内外无缝定位等极具挑战性的应用场景中扮演重要角色。 

GNSS精密授时对于GNSS等无线定位技术而言,空间和时间是紧密统一的(时空统一性),精密定位能力必然暗含着精密授时能力。我们借鉴GNSS/INS组合导航技术的精髓,通过精准时频调控技术将GNSS的时间长稳优势和本地时钟的短稳优势有机结合,将GNSS精密定位的分米级/厘米级定位精度转化成了纳秒级/亚纳秒级授时精度,利用GNSS系统将高精度时频基准、广泛、准确、廉价地传递到用户终端,突破了传统高精度授时系统需要高昂原子钟或者铺设固定专线的使用限制。预期将在5G6G通信基站上作为标配,支撑高带宽移动通信和通信信号带内定位技术。 

惯性测绘惯性导航是一种相对精度非常高的导航定位手段,惯性传感器的内在精度更是达到了登峰造极的水平,如何将其精度充分利用起来用于精密工程测量中,是一个崭新的应用方向和潜在的研究热点。我们团队率先在高铁轨道几何状态测量上取得了突破,研发了惯导轨检小车方案,在保证精度的前提下将测量效率提高了一个数量级,并与合作单位顺利实现了工程化和产品化,已经完成了数千公里的铁轨测量。在此基础上,将相关算法迁移到地下管线测绘中,研发了基于MEMS惯导的地下管线测量仪。未来还将从线状工程测量拓展到面状工程测量,让惯性技术在测绘领域多点开花,逐步夯实惯性测量的研究基础。 


面向未来智能社会,所有人和物都将联网化、智能化,而对人和物的定位导航是实现这一切的前提条件。为此,我们团队开拓了以下新方向: 

机器人导航机器人时代离我们不远了,可以到处活动的服务型机器人即将走入各行各业、千家万户,而机器人的高精度室内外无缝定位至今也没解决好。我们团队在车载组合导航技术基础上,基于轮式机器人开展无人系统导航研究,采用GNSS/INS+里程计+LiDAR+视觉相机这种无敌配置,结合自主导航与控制策略,实现机器人自主巡逻和避障,并探索环境感知和认知。相关方案与技术也可延伸到自动驾驶等无人系统。 

室内定位大众用户的位置服务(LBS)是一个巨大的蛋糕,其中室内外无缝定位是核心技术之一。相较于室外使用成熟的GNSS,室内定位问题一直是室内外无缝定位的拦路虎。室内定位最合适的载体就是智能手机和智能穿戴设备(手环、眼镜、智能鞋等),对成本、功耗都有严格限制。面向这一挑战,我们团队依托国家重点研发计划课题任务,开展了稳健行人推算定位(PDR)和室内磁场轮廓特征匹配定位技术研究,获得了无时不有、无处不在和无需环境布设的室内连续定位能力,配合其它定位手段(WiFi、蓝牙、超声波和红外光等),有望实现一种面向大众用户的现实可用的室内定位方案。 

视觉导航相机的二维平面影像和激光扫描雷达(LiDAR)的三维点云提供了广义的视觉导航信息,经过同步定位与测图(SLAM)解算或直接与地图数据库进行匹配,就能够实现载体相对于环境的精准定位和导航,并且额外获得了对周围环境(包括障碍物)的感知和认知能力。视觉导航是一种全新的手段,与GNSSINS都有明显的互补性,对于高适用性、高可靠性的导航是必不可少的。它为导航定位方案装上了慧眼,为无人系统开启了心灵的窗户。 


汇聚当前国家和社会发展中多方面的应用需求,大众化的低成本亚米级/分米级室内外无缝定位是个刚需。我们作为一个有水平、有规模、有梦想的导航技术研究团队,义无反顾地迎接这一挑战,责无旁贷地承担这一任务。


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