仪器仪表学报

作者：罗康，许舒晨，赵科东，孙永荣

单位：罗康,南京航空航天大学自动化学院南京211100,,许舒晨,南京航空航天大学自动化学院南京211100,xsc@nuaa.edu.cn,赵科东,南京航空航天大学自动化学院南京211100,,孙永荣,南京航空航天大学自动化学院南京211100,

关键词：路网辅助定位;视觉里程计;轨迹拓扑匹配;GNSS拒止环境

在卫星信号受限的城市环境中，路网地图作为结构稳定的先验信息，可有效抑制视觉里程计的累积漂移。然而，现有路网辅助定位方法存在转向识别不够精确、拓扑匹配策略单一等问题，难以适应复杂道路结构。故提出一种融合航向感知与拓扑匹配的路网辅助车辆视觉定位方法，通过滑动窗口与航向变化率联合判断车辆行驶状态，引入直曲比描述转向段的几何特性，并基于最大偏离量提取代表性拐点，为后续节点关联提供可靠的结构信息。在此基础上，提出兼顾几何一致性与结构相似性的拓扑匹配方法，通过垂直最近点约束实现直行场景的精确位置关联，通过多层次拓扑相似度量实现转向场景的鲁棒结构匹配，显著增强匹配策略在复杂路口、缓弯段及高曲率场景下的一致性。系统进一步结合卡尔曼滤波，将视觉里程计的短时观测与路网约束的全局结构信息融合，并在直行阶段利用路段方向信息抑制航向漂移，从而构建融合航向感知与拓扑匹配的鲁棒视觉定位框架。基于KITTI以及校园实测数据的实验表明，该方法在保证实时性的前提下，有效抑制了视觉里程计的误差累积，相比原始视觉里程计定位精度提升78.7%，相比其他路网辅助方法分别提升38.3%与34.0%，在节点偏差或路网缺失场景中仍保持稳定性能，证明了所提方法在多种复杂道路条件下的可靠性与普适性。

来源：2025年第12期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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