导航遥感融合应用实验室


导航遥感融合应用研究室(35室)瞄准国家经济高质量发展与区域生态环境保护对北斗精准时空和遥感信息的重大需求,重点开展北斗精准可信定位、航空高分遥感、全景导航等空天信息创新技术研究。先后承担“北斗星动能”、“数据黄河”科技示范工程,依托北斗高精度高可信定位服务平台和国际航空遥感服务平台,积极研发北斗精准导航与高分遥感综合集成服务平台,以济南为中心,结合山东优势产业,在无人农场、精准农业海洋牧场、黄河生态、商贸物流、文化旅游、应急救援、校车监管等领域,开展综合性规模化示范应用,通过应用试验基地建设,构建空天信息与行业结合的解决方案,创新技术、培养人才、孵化企业。


科研成果


一、服务平台


1、空天信息基础服务平台

该平台依托我国北斗卫星导航系统、高分对地观测系统、国家航空遥感系统重大基础设施,开展北斗精准可信导航与 高分辨率遥感集成服务技术体系研究;综合利用北斗短报文、天通卫星、地基互联网等手段,构建空天信息星地一体化服务链路;面向“天-空-地-海”全域立体空间提供北斗精准可信定位与目标场景精细感知服务,为商业航天、低空经济等新质生产力的发展提供支撑。

平台架构

3条“星-地”一体化空天信息实时高速服务链路

1张 覆盖山东省的空天地海立体时空场景感知网

1个 依托国家超算中心PB级时空数据管理中心

1个 北斗精准定位与高分遥感信息融合处理中心

1个 面向示范应用的北斗与遥感轻量化服务中心

1个北斗与高分遥感集成服务效能综合评估中心

   

场景精细感知          陆海基准统一

2、航空遥感服务平台

该平台通过多项自主创新,实现了我国中型航空遥感平台和系统从无到有的 跨越,建成了我国目前综合能力最强的航空遥感平台和科学实验平台,是国家重大科技基础设施。2021年7月正式投入运行,能够综合集成多种遥感载荷能力,实现全天时、高精度展开对地观测。

  

航空遥感服务平台

3、轻小型机载移动测量平台

该平台集成高精度定姿定位系统、激光雷达、高光谱相机和中画幅 航摄相机,能够实现同步采集与数据融合,可执行较大面积、多载荷要求低空遥感任务,适用于地形测绘、环境调查、生物两监测、 碳汇监测等多种数据采集场景,具备实时、高精、高效等优势。

LiDAR数据效果图   高光谱影像效果图     数据融合效果图


4、车载移动测量平台

该平台由一套高精度惯性导航系统、一台全景相机、一台单目相机、两台激光扫描仪和轮速里程计,组成共三种作业模式,能够实现覆盖复杂区域目标物体各个部位的需求,获得更加全面、精准的三维数据与实景影像接收。平台为刚性连接结构,可实现减震抗压、模块化设计,能够灵活使用各类数据采集设备便携拆装,集成度高,具备较强的稳定性和较低的故障率。适用于城市规划和地图制作、道路与桥梁检测评估、土地测绘和资源勘测、建筑物检测和文物保护、景区三维实景制作与导览等场景。

数据采集软件界面

激光点云效果图                 激光、图像融合效果图


5、背包式测量平台

该平台由两个卫星信号接收天线GNSS850、一个激光雷达扫描仪HDL-64E、一个惯性组合导航系统CPT7组成,是集成光学和点云的采集设备的背包式测量系统平台,可以同时采集光学数据与点云数据。背包式设计可携带设备在不同的场景中移动和操作,方便灵活,适用于户外和室内各种环境。通过搭载的光学设备,能够获取颜色、纹理等环境图像信息;通过点云采集设备,能够获取表面形态、距离等环境和物体的三维结构和形状信息,具有高精度、全天候、全方位的测量能力和实时数据处理能力。

数据处理软件界面                 室内背包式点云数据成果图


6、水上水下一体化测绘平台

该平台由船载移动测量系统与多功能水下机器人测量系统共同组成,其中,船载移动测量系统由多波束声呐(Teledyne Marine SeaBat T51-R)、表面声速仪、声速剖面仪、激光扫描(VZ200i/VUX-HA22)、全景相机(LadyBug5)以及惯性测量系统(Applanix POS MV Elite)组成;多功能水下机器人测量系统集成高分辨率声学成像装备、多普勒水下定位系统、多参数水质监测模块、喷墨示踪仪与机械手等装备,配备岸基处理单元,能够实现数据实时回传与处理分析。平台兼具水库、湖泊、海岸带等场景水上、水下三维数据采集、水下地形/水中构筑物变形调查、水下工程精准施工、水下成像、水下定位、水下采样、水质监测等功能。

水上水下一体化测量平台数据产品


二、解决方案


1、精准农业

该方案重点瞄准无人农场全场景全过程无人化作业,突破“机库-机耕道-农田”全场景下农机的多源融合智能定位导航、农机具变量作业精准控制与作业质量全程监测、农业参数立体感知与全流程智能决策等关键技术,构建“空天地”农情立体感知网络,研制全场景无人驾驶农机,改造“耕种管收”全流程机具,提供省域/县域/农场3种不同尺度的农情监测与精细作业服务。

 无人农场全场景全过程

2、海洋牧场

该方案基于海洋环境参数高分遥感快速反演技术,结合船基、海底观测站、点位浮标、无人机等平台监测手段,构建海洋牧场“空天地海”一体化立体监测网络,实现海洋水质、水动力、典型灾害、养殖设施的全方位、多要素、高精度监测;同时结合海洋水动力四维变分同化预测模型,进行网格精细化再分析,形成高精度海洋牧场气象预测产品,为牧场企业布局规划、生产作业决策生态环境质量和区域生态承载力评估等方面提供产品服务,培育海洋牧场空天信息新质生产力,加快海洋牧场3.0建设进程,为现代化海洋牧场建设升级提供有力支撑。

海洋牧场

3、商贸物流

该方案重点瞄准物流系统中物联网、大数据、云计算和 人工智能等先进技术,集成无人叉车、AGV、机械臂、自动分拣线等多种硬件设备,搭建仓配运一体化数字综合管理平台,重点解决无人装卸、仓储管理、产线对接、园区转运等难题,以实现整个物流系统的仓配运一体化调度。目前,在临沂顺和商贸智慧物流园区内,已建成约5000平的北斗试验仓,并集成了无人装卸系统、智能量方系统、智慧仓储系统、故障感知系统和综合调度系统,基本实现了智慧物流全环节的数字化、无人化和智能化。

商贸物流

4、应急救援

该方案依托北斗精准时空信息、高精度遥感数据及其智能服务通用基础平台,利用三维实景模型智能避障与路线导引、多源遥感载荷的非合作目标快速搜寻与精准定位等关键技术,研制无人机定位、智能避障、导引及搜寻系统装备,开发低航救援指挥与调度管理系统,能够实现北斗、AI等现代信息技术在复杂山区应急救援中的高效应用。

航空影像数据倾斜摄影数据点云数据  高精度三维模型

5、文旅导览

该方案针对山岳型景区转型发展中存在的游客体验差、安全隐患严重等突出问题,制作集旅游知识点为一体的三维轻量化实景导览地图,建设北斗游客全域位置精准感知系统,研制基 于无人机的山岳景区安全监管装备和实景导航服务终端;在国家5A级沂蒙山天蒙景区,依托“一部手机游山东”实现线上线下一体游,开展北斗赋能智慧景区应用示范,打造山岳景区智慧化齐鲁样板。

   

景区智慧化

6、数据黄河

该方案紧紧围绕国家黄河战略,形成以空天信息技术为核心的一整套硬件装备、数据产品、算法模型以及服务平台产品体系,依托AI算力芯片落地涉水规律智能感知、坝岸涵闸工程管理等关键环节,服务于黄河流域资源、生态、水利的工程技术应用。

          高精细数据服务

          水下工程安全施工

          水库坝体沉降监测

          水下工程安全监测

          无人机巡检

          黄河数字孪生建设

数据黄河

7、气象灾害监测与预防

该方案面向我国应急减灾领域对极端天气精细监测与短临预报的需求,依托北斗卫星和天通卫星开展空间大气水汽探测,重点瞄准北斗水汽精细探测装备研制、水汽三维层析模型构建、3D水汽时空变化与气象监测系统研发,建设极端气象事件短临预报监测网并开展服务应用。

气象灾害监测与预防


8、绿色低碳与产业调控

该方案集卫星/航空遥感影像、海上观测数据、碳通量塔数据以及地面传感器数据于一 体,构建了“空天地塔海”五基生态感知数 据服务系统,能够开展全要素观测数据的动 态应用。以黄河三角洲及近海区域3000平方 公里为核心示范区,成功实现河海岸线精准监测与扰动分析、区域固碳能力立体监测、 区域生态健康诊断与功能评估、产业结构 布局定量化调控等方面的软件研发及应用示范。

绿色低碳与产业调控