基于机载LiDAR数据的城市复杂场景中三维动态自主定位定姿算法研究

发展城市复杂环境下移动目标的精确定位定姿技术是我国现阶段对科技提出的重大战略需求。本课题针对城市复杂场景中车辆精确定位导航、反恐单兵高精度定位定姿、机器人协同工作等移动目标动态精确定位和定姿应用需求，拟研究离散曲率和表面簇模型的建筑物几何特征提取方法及RANSAC理论的特征匹配方法，重点解决目标定位定姿过程中的"位姿参数-匹配矩阵"耦合问题，解算出目标精确的位移和姿态信息，建立城市复杂场景中移动目标的三维动态自主定位定姿新算法体系。该课题将结合典型城市的机载LiDAR数据对算法运算速度、解算精度、通用性和健壮性进行全面验证与分析，为城市复杂环境下移动目标动态精确定位和定姿应用，提供理论支持和关键技术。

发展城市复杂环境下移动目标的精确定位定姿技术是我国现阶段对科技提出的重大战略需求。本课题针对城市复杂场景中车辆精确定位导航、反恐单兵高精度定位定姿、机器人协同工作等移动目标动态精确定位和定姿应用需求，基于机载LiDAR数据对多尺度表面簇模型、离散曲率分析、磁滞原理、最小生成树算法、RANSAC理论的特征匹配方法进行了深入研究，解决了目标定位定姿过程中的"位姿参数-匹配矩阵"耦合问题，实现了城市三维场景中移动目标的自主定位定姿，为城市复杂环境下移动目标定位和定姿应用提供理论基础。研究成果包括：实现了基于多尺度簇模型和离散曲率分析的复杂建筑物几何特征自动提取与三维建模方法；基于几何相似性和RANSAC理论的特征集合匹配映射方法；混合投影模型驱动的三维自主定位定姿算法；并且结合典型城市数据对研究成果进行了综合实验验证分析。