Page 11 - 《武汉大学学报（信息科学版）》2025年第9期

第 50 卷第 9 期 张 新等：时空具身智能：北斗导航与高分遥感融合发展新方向 1739

BDS 在“城市峡谷”等复杂应用场景下，由于 体研究包括遥感影像的几何校正和多源遥感影
卫星信号的遮挡、衰减和屏蔽等，导致其测量误 像时空基准的统一。例如，基于地面控制点的几
差显著变大，往往无法提供有效的位置服务，难 何校正以仿射变换和投影变换为理论基础，通常
以满足车辆导航的需求 ［78-79］ 。虽然地基增强技术 选择一个适当的多项式（通用成像模型）来近似
能够通过固定校准基站的内部校正信号来纠正 描述点与地面点之间的坐标关系，其系数通过数
部分误差，提高定位有效性，但这种系统依赖于 学最优方法进行解算，对具体的成像关系不予考
高成本的额外基础设施 ［80］ 。因此，多源遥感融合 虑。其中，地面控制点可以使用 BDS 进行测量，
技术提高导航定位精度是智能网联汽车高精度 实现对高分遥感数据高精度的几何校正，提升影
定位的工程首选，其核心在于结合卫星导航、激 像配准精度和可靠性。时空基准的统一是指在
光雷达、摄像头和惯性测量单元（inertial measure⁃ 多源遥感图像融合中引入如 BDS 提供的高精度
ment unit，IMU）等多种传感器的数据，通过滤波 时空基准，不仅可以有效解决数据时空基准不一
和优化方法进行信息融合。其中，卫星导航提供 致的问题，还为多源影像融合技术的进一步发展
全局定位，激光雷达通过点云与高精地图匹配提 奠定了基础，确保融合影像在时空一致性和精度
供高精度定位，摄像头利用视觉里程计或 SLAM 上的可靠性 ［89-91］ 。
技术感知环境特征进行相对定位 ［81］ ，IMU 补偿短 多源遥感图像融合能够综合利用不同来源
时间的位移和姿态变化；最终通过卡尔曼滤波等 的遥感图像信息，实现更精准、更全面的对地观
算法将多源数据按权重融合，实现高精度、稳定、 测 ［92-93］ 。多源遥感图像融合包括全色、多光谱、高
连续的定位服务。 光谱图像之间融合 ［94］ 、光学影像与 SAR 图像融
近年来，随着自动驾驶行业逐渐发展壮大， 合 ［95］ 、多光谱/高光谱与激光雷达图像融合 ［96］ 以
视觉 SLAM 技术正迅速成为汽车定位的标准方 及其他类型的多源遥感图像融合 ［97-99］ ，是遥感对
法 ［82-84］ ，是多源遥感融合技术提高导航定位精度 地观测领域的核心关键技术。但由于多源影像
的一个重要方向。SLAM 技术是一种高度集成 往 往 来 源 不 同 ，不 同 影 像 之 间 其 时 空 基 准 不 统
导航和遥感信号的技术，主要思路为：（1）建图： 一，以至于不同的传感器或不同时间感知的同一
将新扫描的点云与之前构建的地图进行配准，找 实体可能会出现矛盾 ［100］ 。因此，统一的高精度时
出重叠部分；（2）定位：通过点云匹配算法得到当 空基准显得尤为重要。在多源遥感图像融合中
前传感器的位移量和旋转量；（3）反馈导航状态： 引入 BDS 高精度时空基准，不仅可以有效解决数
将 高 精 度 相 对 或 绝 对 位 姿 反 馈 给 惯 导 滤 波 器 ； 据时空基准不一致的问题，还为多源影像融合技
（4）更新地图：将点云并入地图库，使地图更加完 术的进一步发展奠定了基础，确保融合影像在时
整。通过在自动驾驶汽车上搭载激光雷达、摄像 空一致性和精度上的可靠性。例如，基于 BDS 卫
头等遥感传感器，结合导航信息和地理信息数据 星的多角度双基地 SAR 成像与融合过程中，通过
库，利用计算机视觉技术和图像处理算法构建周 多角度观测和数据处理，实现了对目标区域的多
围环境的地图 ［85］ ，并基于这些地图在城市环境中 角度观测，并基于感兴趣区域融合方法生成了高
实现高精度和稳定的车辆定位，对车辆位置进行 质 量 的 融 合 图 像 ，证 明 了 多 角 度 融 合 是 扩 展
修正 ［86］ 。目前，视觉 SLAM 系统可以在微型个人 GNSS-BSAR（GNSS-based SAR）遥感应用的有
电脑和嵌入式设备，甚至智能手机等移动设备上 效途径 ［101］ 。
运行，应用极其广泛 ［87-88］ 。 实时空间大气环境的高精度监测已成为制
2.2 数据层 约导航定位、短波通信、航天测控等重大航天任
数据集成是指将 BDS 提供的定位和授时数 务实施的共性基础难题。在对空间对流层探测
据与高分遥感数据进行有效融合与处理，去除冗 方面，BDS 地基测站主要提供点状观测，受制于
余数据，保留有效数据，从而提高数据的时空精 观测几何，其层析结果往往呈倒锥形分布，难以
度，这是信息集成的基础。一方面 BDS 可以用来 精细刻画大气水汽的时空变化特征；通过引入风
进行高分遥感数据的标定，另一方面高分遥感也 云系列等气象卫星的高分辨率遥感面域观测信
可以提高 BDS 的定位精度。 息，可在有效丰富大气水汽约束条件的同时，进
利用 BDS 提供的高精度时空基准对高分遥 一步改善层析几何结构，使对流层三维层析精度
感数据进行标定，可以提高遥感数据的精度，具 提升约 20%。在空间电离层探测方面，通过发挥