高精度寻北仪的现状及发展趋势

本文对各类寻北仪及相关技术进行了总结,介绍了摆式陀螺经纬仪、测量型陀螺寻北仪和非陀螺寻北仪的发展现状。通过对现有技术的分析、比较,认为高精度、自动化、智能化的陀螺经纬仪及非陀螺寻北仪是今后寻北定向技术研究的主要方向。     

利用GPS快速标定发射阵地的应用研究

根据实际情况提出了更合理的导弹发射阵地标定方案，研究了基于伪距单点定位的精度提高方法，介绍了基线向量解算，给出了GPS定向的基本原理和定向精度的误差分析，最后推导出由定向精度指标反算基线长度的公式。     

单应性矩阵的无人机遥感影像拼接方法

针对无人机遥感影像拼接速度较慢的问题,该文利用无人机定位定向系统可获取高精度坐标位置和姿态参数特有的优势,提出一种计算单应性矩阵的无人机遥感影像拼接方法。无人机定位定向系统核心技术通过机载差分全球定位系统和惯性测量单元获得每一张影像对应的坐标和姿态角,根据每张影像的坐标和姿态角计算影像之间的单应性矩阵,完成拼接影像之间的快速配准,按照同样的方法,推导出多张影像之间的单应性矩阵,最后实现多张遥感影像连续拼接成一张全景影像图。通过两组拼接方法对8张无人机遥感影像拼接进行比较,实验结果证明,该方法是快速有效的。     

单自由度陀螺寻北仪寻北数学模型研究

为了实现单自由度陀螺寻北仪自动寻北，通过分析寻北仅运动规律，本文建立了其寻北数学用到，分别为：模型Ⅰ——时间作为观测值，模型Ⅱ——角位置作为观测值，模型Ⅲ——时间及角位正同时作为观测值，楼四Ⅳ——最小二乘谱分析模型．通过模拟实验，认为自国对具有较强的抗干扰能力，适合单自由反陀螺寻北仪的数据采集和处理．     

地下工程陀螺定向测量软件开发

陀螺经纬仪是一种利用陀螺原理自主寻北的测量仪器,兼有定向与测角功能。由于其定向精度高、不受气候条件限制、全天候的自主定向等特点,在军事、测绘、地下工程、矿山等领域有着广泛的应用。以地下工程陀螺定向测量应用为背景,设计地下工程陀螺定向测量软件,研究陀螺经纬仪在地下工程陀螺定向测量应用中的相关问题。     

近景摄影测量支持下的地铁盾构管片姿态测量方法及其应用

传统的地铁盾构管片姿态测量的方法存在作业时间长,与施工流水线交叉作业劳动量大,且无法实时测量等不足。本文提出了利用近景摄影测量的方法对盾构管片姿态进行测量,通过在盾构管片环上铺设人工标志点,使用数码相机进行拍摄,利用光束法平常对摄影图片进行数据解算,得到解算标志点坐标后,再根据空间三点定圆心原理确定盾构环圆心点的坐标。试验结果表明,对比传统测量方法,新方法误差不超过3 cm,能够完全满足盾构管片姿态的测量精度要求,具有很好的推广价值。     

航测象对定向中的角元素的解求

一、绪言本文讨论的是象对定向中的角元素的解求,至于在得到各摄影站的角元素以后,如何确定各摄影站对于地面坐标系上的坐标（X_0,Y_0,Z_0）,则留到别的地方讨论。在著者心中是将航测中的整航带的绝对定向问题,分成两步走;先解角元素而后解求摄影站坐标。这样,就使得这一问题,容易解决,并可将若干个航带构成的整片网,在统一的坐标系统上,作统一的处理。     

GPS事后相位差分坐标解算模型及其相关问题的研究

在GPS事后相位差分定位模式中,基线处理的数学模型和整周模糊度的正确解算直接影响了坐标成果所能达到的精度指标。以土地资源调查和交通工程测量为工程实际应用背景,重点对GPS事后RTK坐标解算模型、GPS外业观测时间的合理确定和GPS工程控制网投影变形的处理三个方面进行了较为深入的研究。观测值权的确定是基线坐标解算过程所遇到的主要技术难点之一,在分析常规定权方法的基础上提出了“高度角定权法”,并以某大型水电站的实测数据分析了三种定权方法对基线坐标解算结果精度的影响,数据结果清楚地表明本文提出的“高度角定权”能有…     

球面全景影像相对定向与精度验证

对传统的5点法相对定向算法的共面误差计算方法进行改进,提出了一种适合球面全景成像特点的相对定向计算流程。与传统方法相同,该算法首先计算本质矩阵,然后对本质矩阵进行奇异值分解得到旋转矩阵和平移矢量的候选解,最后利用重建的物方三维点坐标排除错误解。本文的贡献在于推导了球面全景共面条件公式,并使用点到核线平面的球面距离作为球面全景共面条件的误差项。模拟数据试验显示:当图像特征点的随机噪声在[-0.5,0.5]像素范围内时,3个姿态角的中误差约为0.1°,由相对定向恢复的相对平移量与模拟值的夹角中误差约为1.5°。使用车载全景相机配合POS获取的数据进行试验的结果显示:横滚角和俯仰角的中误差可以达到0.2°以内,航向角的中误差可以达到0.4°以内,由相对定向恢复的相对平移量与POS平移量的夹角中误差可以达到2°以内。采用本文相对定向算法的结果生成球面全景核线影像,提取影像之间同名点坐标并计算其列方向误差,结果显示核线影像同名点列坐标差的中误差在1个像素以内。     

基于地籍测量的惯性系统初始对准方法研究

地籍测量过程中具有静态、可调平和转位的特点,在静基座条件下,捷联惯性测量系统(SIMS)粗对准的失准角与卡尔曼滤波精对准的失准角相当,但是解析粗对准的方位角误差较大。本文在建立SIMS静基座粗对准误差方程的基础上,对影响解析粗对准精度的误差因素进行分析,提出利用光纤陀螺寻北仪进行四位置转位寻北的方法来估算方位角的精度,以提高方位角的估计精度。仿真结果表明,该方法可以有效地提高对准精度,适合于静基座外界干扰小的捷联式惯性测量系统上,在一定程度上可以直接作为对准的结果用于地籍测量定位解算。     

北斗三号卫星位置插值研究

针对北斗精密星历只能提供离散的三维坐标,而无法提供任意时刻卫星位置的问题,本文提出插值法计算任意时刻的卫星位置,即分别采用拉格朗日插值法、多项式拟合法、分段线性插值法及径向基函数拟合法对北斗三号卫星精密星历进行内插。试验结果表明,拉格朗日插值法和多项式拟合法能够较好地内插BDS-3的位置坐标。搭载CZ-3A运载火箭的卫星X方向位置和搭载CZ-3C运载火箭的卫星Z方向位置均采用拉格朗日插值法解算效果最优;其余位置方向采用多项式拟合法解算效果最优。     

使用参照物的射电望远镜中心坐标测量方法

为满足新建射电望远镜在单站或多站联合进行的深空探测或射电天文观测对中心坐标精确测定的要求,提出一种利用已知精确中心坐标的望远镜作为参照物,测量地平式射电望远镜中心点坐标的方法和测量数据处理方法。这一方法对场地和设备的要求较低,能够得到毫米级或亚毫米级的位置精度。尤其适合对天线阵列的中心位置进行测量。对国家天文台密云观测站的40 m射电望远镜进行了中心坐标测量,位置均方根误差为2.312 mm,满足了后续的观测工作对其位置的需求。     

利用LSTM网络预测月球物理天平动参数

利用中国探月甚长基线干涉测量（very long baseline interferometry, VLBI）观测数据改进月球物理天平动参数的预测精度,对于着陆器和巡视器的精密定位具有重要意义。利用VLBI单点定位模型解算得到“嫦娥三号”（Chang’E-3,CE-3）着陆器的坐标和物理天平动,分别采用循环神经网络（recursive neural network, RNN）和长短期记忆（long-short term memory, LSTM）网络进行物理天平动的预测。选取月球着陆器的坐标和VLBI观测量作为输入量,将3个欧拉角Ω, i, μ作为输出量,将11 323个样本用于训练,2 315个样本用于测试,2 315个样本用于验证,1 000个样本用作与预测结果进行对比。结果显示, 验证集的数据经过1 000次训练和9次迭代训练后的梯度约为6.2×10-5(″)/s,证明了LSTM网络与RNN的可靠性。LSTM网络和RNN的3个欧拉角的预测精度分别达到了97.8%、99.7%、97.2%和95.2%、98.5%、95.8%,LSTM网络的预测精度更高。与DE421星历对欧拉角的预测结果进行比较,结果证明了LSTM网络预测精度更高。     

近似坐标的非线性解法

介绍了以边角网求近似坐标的一般方法,提出了求解近似坐标非线性解法,以算例说明其更加接近坐标真值,有利于平差解算。     

利用解耦光流运动场模型的双目视觉里程计位姿优化方法

针对地面移动测量系统(MMS)和无人驾驶车(AV)平台双目立体相机采集的图像序列进行实时载体位姿估计优化问题,提出利用光流运动场模型的载体位姿与图像光流矢量间关系,将光流矢量解耦为3个平移分量、3个旋转分量和一个深度分量,推导分析了解耦后单分量、组合分量误差对位姿估计的影响,利用仿真和真实数据试验,验证了不同模型下单分量、组合分量误差分离模型的有效性,并结合组合分量误差分离模型,提出了双目视觉里程计位姿估计的解耦光流运动场位姿优化算法。试验结果表明:该算法可在与初始估计几乎同等计算效率条件下,将载体横向平移平均误差由4.75%降低至2.2%,即横向平移误差平均降低了53.6%;将载体前向平移平均误差由2.2%降低至1.9%,即前向平移误差平均降低了15.4%,长时间运行累积误差率较低,能够满足低功耗高效率计算条件下的组合导航实时载体位姿估计需求。     

轨道交通中线测设统一数学模型的建立

根据对常用的两种中线测设数学模型的分析，从线路中线曲率半径的特点出发，提出了中线整体积分数学模型，并导出其计算公式。为了实现整体积分模型的计算，对龙贝格积分算法进行了改进，并用于武汉市轨道交通一号线一期工程的中线测设。比较和分析表明，从实用性和精度等方面来说，整体积分模型是目前轨道交通最优的中线测设模型。     

北斗卫星导航系统在近海无人水下航行器路径跟踪方面的应用

针对无人水下航行器(UUV)沿给定路径航行时会出现各种偏差的问题,设计了一款运用高性能STM32单片机与UM220-ⅣN定位模块搭建的导航定位分系统.将其应用于UUV特定的路径跟踪方面,通过单片机将北斗定位模块采集到的UUV位置坐标、航速航向等数据发送到上位机,上位机将其与给定跟踪路径数据进行对比,计算路径偏差并通过单...     

大旋角影像的绝对定向方法研究

针对近景摄影测量中影像与地面坐标系间存在大旋转角的问题,在分析现有绝对定向算法的基础上,提出了一种适合大旋转角影像的绝对定向方法,采用奇异矩阵分解获取较准确的角元素初值,并结合最小二乘平差进行粗差剔除和绝对定向精确参数解算。试验表明,本算法计算简单、收敛速度快,具有很好的实用价值。     

基于“嫦娥”卫星三线阵CCD立体相机的月球表面三维建模

＂嫦娥＂卫星三线阵CCD立体相机是实现月表地形观测的重要荷载,其以前、正、后视3种视角对月表进行连续扫描,获得南、北纬70°范围内3种不同倾角的二维推扫影像。在无月面控制点、卫星位置和姿态数据的条件下,基于数字摄影测量理论提出一种建立月表三维模型的方法：通过影像匹配获得前、正、后视二维推扫影像中的立体像对的像点坐标,在此基础上结合用准控制点后方交会解得的嫦娥卫星的空间位置和姿态数据,通过前方交会的方法解算出像元对应月面点的月球表面数字高程模型（DEM）径向高度数据,进而得到月表高程拟合模型、等高线分布图等,实现月表三维模型的建立。     

车载三天线GNSS的直接法定姿及精度评估

针对移动测量系统对载体姿态的需求,对车载三天线全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）的直接法定姿进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算公式,并提出一种简便的方法确定航向角的象限,解决了航向角的多值性问题。为了评估该方法的精度,利用车载的三天线GNSS进行了动态实验,采集了动态观测数据,利用直接法对观测数据进行了姿态解算,并用同车搭载的一套高精度惯性导航系统（inertial navigation system,INS）给出的姿态参考值对三天线GNSS定姿的精度和可靠性进行了评估。结果表明,三天线GNSS直接法定姿精度高、可靠性好,并具有计算简便,可避免奇异性问题等优点。