基于通用成像模型--有理函数模型的摄影测量定位方法

系统地介绍有理函数模型的定义和解算方法，推导基于有理函数模型的3维定位模型，并分别用画幅式相机、线阵列CCD传感器影像进行了试验。试验结果表明有理函数模型的拟合误差可以忽略，3维定位能够达到严格成像模型同量级的精度，并能替代严格成像模型完成摄影测量处理，利用不含物理意义的有理函数系数有效地实现传感器成像信息的隐藏。     

基于IGS站组网的移动激光雷达测量系统整体检校

针对车载移动测量系统中激光扫描仪和载体坐标系之间存在的位置和姿态偏差，在结合常规特征点、特征面检校方法基础上，本文提出了一种带有误差改正数的位置和姿态检校方法。利用TLS获取的车载系统整体点云模型和传感器固有几何属性，获取传感器之间相对关系初值，在此基础上引入误差改正数，构建误差改正模型。在与IGS站联测的检校场中借助平面、球形标靶和平面反射标志等特征，采用最小二乘法迭代法计算误差改正数最优解，从而实现传感器快速检校。试验结果表明，该方法切实可行，检校后点云平面绝对精度和高程绝对精度分别为0.043、0.072 m，相对精度为0.018 m，满足移动测量系统数据获取的精度要求，对促进车载移动测量技术发展和应用具有重要意义。     

国产机载SW-LiDAR系统定位模型的建立与精度分析

本文针对国产机载SW-LiDAR系统组成及各种传感器集成原理,研究该系统的定位解算模型,同时基于误差传播定律从理论上分析了激光测距误差、扫描角误差、GPS定位误差、安置误差、IMU测姿误差、时间同步误差、数据内插误差等因子对系统定位精度的影响规律,最后通过实际工程应用分析了实验区域的数据精度,实验结果满足机载激光雷达数据获取技术规范要求,表明了该系统定位模型的正确性与可行性。     

航空扫描图像视角辐射误差的统计改正方法

在航空遥感中，位于传感器扫描线上的像元由于视角位置的不同，通常产生不同的辐射误差。这种辐射误差严重影响了基于遥感图像进行的各种定量分析的精度。因此，对这种视角辐射误差进行改正非常必要。本文从传感器视角和微小平面反射的角度出发，讨论和分析了航空扫描图像的视角辐射误差，研究了航空扫描图像中由于视角引起辐射误差的统计改正方法，并利用模拟扫描数据进行了试验，结果表明该方法是有效的。     

GF-1卫星WFV影像几何定位稳定性研究

针对GF-1卫星WFV传感器高分辨率与大视场相结合的特点,本文将ZY-3卫星传感器校正产品作为参考,通过分析同名点对的地理信息,对北京地区WFV传感器4台相机影像相对几何定位精度进行长时间序列评价,分析其误差特征。试验结果表明,单景影像均出现了明显的系统几何定位误差,但是不同时相影像的几何定位误差方向并无明显规律。针对该现象本文基于相机成像原理,从理论上证明了仅利用某一时相影像的有理函数模型补偿参数是无法有效消除其他不同时相影像系统误差的。     

磁梯度张量系统的非线性集成矢量校正

磁梯度张量系统测量精度受到单磁传感器系统误差与传感器阵列间非对准误差的严重影响。为了获得精确的张量测量输出，建立了单磁传感器零漂、标度因子与非正交角等系统误差和多传感器轴系间非对准误差的集成数学模型，提出了基于十字磁梯度张量系统最小二乘非线性集成校正方法。相比两步标量校正，利用建立的集成数学模型能够一次性估计出十字形张量系统的48个误差参数，以"人造"平台输出为参考实现低成本矢量校正，极大提高了校正效率和参数估计准确率。仿真和实测表明，张量系统误差参数仿真估计准确率高于99.75%，实验校正后总场输出均方根误差（root mean square error，RMSE）小于2 nT，张量分量RMSE小于50 nT/m，参数估计具有较高的鲁棒性。     

高分辨率三线阵卫星遥感影像的区域网平差算法与试验

简述高分辨率遥感卫星影像的几何定位处理过程,分析了区域网平差的必要性。结合线阵传感器的成像特点,对传感器严格几何模型、卫星轨道模型、传感器内方位误差模型进行研究,初步建立了高分辨率遥感卫星的平差数学模型。采用区域网平差方法对内方位元素和外方位元素进行解算,并利用资源三号卫星线阵影像和ALOS PRISM线阵影像进行试验。试验结果表明,对高分辨率遥感卫星线阵传感器进行区域网平差可以有效提高卫星影像的几何定位精度。     

自适应联邦滤波器在GPS-INS-Odometer组合导航的应用

针对多传感器观测信息较多、计算效率较低、对动力学模型误差稳键性不佳的问题,提出了一种自适应联邦滤波器并应用于GPS-INS-Odometer组合导航。首先介绍GPS-INS-Odometer组合导航的动力学模型和观测模型,比较分析了信息分配因子和自适应因子的共同特性,论证了联邦滤波器和自适应滤波器的等价性及其等价成立条件,提出了自适应联邦滤波器的信息分配因子构造方法。最后利用实测数据验证了算法的有效性。结果表明,相比于基于GPS和Odometer(里程计)初始方差构造信息分配因子的联邦滤波器,本文提出的自适应联邦滤波器兼容了联邦滤波器高效计算效率,且具有较好的抵抗动力学模型误差效果,能够有效削弱多传感器动力学模型误差对于导航解算的影响,对直接可测参数和间接可测参数的精度提高均起到了积极的作用。     

面向城市道路的多传感器融合定位导航技术

方便地获取高精度、高可靠的轨迹数据是交通、旅游等行业智能化发展的关键。鉴于此，本文设计一款集GPS、SINS和OBD于一体的多源车载组合导航系统来收集轨迹数据，提出数据融合的方法来弥补因传感器噪声导致的位置累积误差，并在GPS失锁时有效预测轨迹位置信息。此方法通过梯度提升与决策树相结合建立INS误差补偿模型，并引用粒子群算法优化模型的回归参数，可有效避免误差积累；再利用联邦滤波器实现GPS、SINS和OBD数据融合，提高了轨迹信息的准确性。实际道路测试证明，基于此方法的组合导航系统，在多种路况下可收集连续精准的轨迹数据。     

基于自检校的机载线阵CCD传感器几何标定

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载线阵CCD传感器几何标定中,以ADS40为对象,分析集成传感器成像几何关系,引入GPS观测值数学模型和IMU视轴偏心角模型,建立用于标定的自检校光束法区域网平差模型;在深入分析机载三线阵CCD传感器成像误差特性的基础上,建立有效的相机标定参数模型;并采用检校场ADS40数据进行了标定试验,结果表明几何标定方法可行有效,可显著提高测量精度和可靠性。     

双星敏感器在轨相对热变形分析及修正

为了获取高质量的对地观测遥感图像,除了有效载荷成像的高分辨率外,还需要卫星平台姿态具有高精度。在双星敏联合姿态确定时,星敏感器之间的相对热变形会对姿态确定带来不利影响,需对热变形误差进行辨识与修正。通过对某遥感卫星在轨遥测数据进行分析,建立了星敏感器在轨结构热变形模型,并对星敏感器热变形进行了在轨修正。采用辨识得到的傅里叶级数的热变形模型参数,对星敏热变形进行在轨修正后,提高了星敏感器的测量精度,减小了星敏感器之间的热变形误差对姿态确定精度的影响,对得到高质量的对地观测遥感图像具有很大的工程应用价值。     

海洋磁力测量误差补偿技术研究

在分析海洋磁力测量主要误差来源的基础上，分阶段建立了能够反映海洋磁力测量误差变化规律的误差模型及相应的误差补偿模型，提出了误差补偿模型的解算方法，讨论了求解过程的稳定性和误差补偿效果的显著性检验等一系列应用中的具体问题，并使用一个实际观测网数据验证了各种补偿方法的有效性和可靠性。     

北斗一号卫星导航系统定位算法及精度分析

针对我国建立的北斗一号导航定位系统,介绍了该系统的定位原理,给出了基于北斗双星和三星定位算法的模型,进行了实测数据的解算,分析了星历误差、信号传播误差和接收机钟差等误差对定位精度的影响,计算结果表明该算法简单、实用,可满足中高精度的导航定位用户需求,对二代导航系统定位数据处理和精度分析具有参考价值。     

函数模型误差弹性自适应滤波修正

多源导航信息融合过程中,观测模型和动力学模型随时间和空间变化复杂,高精度的动态载体导航与定位需要观测模型和动力学模型具有准实时或实时修正的能力。针对包含观测模型误差以及动力学模型误差的滤波系统,提出了一种基于信息滤波的弹性自适应滤波算法。所提算法以不含模型误差的标准信息滤波器为主滤波器,分别构造了观测函数模型及动力学函数模型误差补偿滤波器,对两类模型误差进行补偿。所提方法强调模型补偿项的弹性自适应估计和状态参数的弹性组合,提高了时变模型误差估计的稳定性。半物理仿真实验结果表明,基于函数模型补偿的弹性自适应滤波算法可以有效地估计观测模型和载体动力学模型误差项,水下拖体的三维位置偏差在0.2 m以内,两类模型误差的影响基本消除,明显提高了载体动态参数的估计精度。     

A framework for modelling kinematic measurements in gravity field applications

The determination of the local gravity field from sensors mounted in a fixed wing aircraft has long been a dream of geodesists and geophysicists. The progress in sensor technology during the last decade has brought its realization within reach and recent tests indicate that results at the level of a fewmGal are possible. To assess different sensor configurations and their effect on the resolution of the gravity field spectrum, a state model for motion in the gravity field of the earth is formulated. The resulting set of differential equations can accommodate first and second order gravity gradients, specific force, kinematic acceleration, vehicle velocity and position as input. It offers therefore a rather general framework for gravity field determination from a variety of kinematic sensors, such as gravity meters, gravity gradiometers, inertial systems, differentialGPS, laser altimeters and others. The derivation of the basic kinematic model and its linearization are given in detail, while sensor error models are discussed in a generic way. A few remarks on the modelling of gravity gradiometer measurements conclude the paper.     

机载POS系统对地定位方法初探

高精度定位定向系统(Position&;OrientationSystem,简称POS系统)能够获取机载传感器的空间位置和三轴姿态信息,从而定量化反演遥感信息获取过程,实现机载遥感直接对地定位(DirectGeoreferencing)。本文首先介绍POS与航空摄影系统的集成方法与工作原理;然后初步分析了POS系统的主要误差来源,在此基础上,研究了POS系统数据处理及误差控制方法;最后,结合河南安阳飞行试验数据的分析处理结果,进行了精度和可行性分析。     

自适应抗差Kalman滤波在多天线原始观测值瞬时姿态确定中的应用

由载波相位观测值直接解算姿态能实现观测及姿态约束信息的最优利用。本文推导了基于失准角及乘性误差四元数的载波相位观测模型,分别建立了有外部角速度传感器和无外部传感器辅助下姿态参数估计的状态模型;利用自适应抗差滤波估计姿态误差,借鉴分类自适应因子的思想,分别确定模糊度和姿态误差参数的自适应因子,其中姿态自适应因子由Ratio值构造的三段函数确定。自适应抗差滤波能够充分利用约束信息和历史信息,将其融合在浮点解计算过程中,极大提高模糊度浮点解精度及其协方差的结构,在此基础上使用整数最小二乘模糊度降相关平差法(least-squares ambiguity decorrelation adjustment,LAMBDA)方法即能快速搜索出固定解,满足实时性需求。采用实测舰载GNSS 3天线测姿算例对方法进行了验证,结果表明,基于自适应抗差滤波的观测值直接定姿方法效率高、可靠性好。     

模型偏差的统计分析

由于建模中存在种种近似,所建平差模型(包括回归、拟合、滤波模型等)在理论上必然包含模型误差。基于单位权意义下的均方误差概念,讨论了模型偏差的含义以及模型偏差和模型误差的关系;同时给出了模型偏差的识别和估计方法。通过对模型误差统计问题的深入分析,进一步明确了平差模型的常用假设检验的意义。作为实际例子,非线性模型线性化是平差中常用的建模方式,对舍去二次项引起的模型误差对平差结果的影响进行了统计分析。     

因子图发展及其在定位与导航的应用技术

因子图作为一种表示因式分解的建模工具,在编码领域、统计学、信号处理和人工智能领域有着广泛的应用．因子图在导航领域的应用研究逐步发展起来．与单一导航系统对比,组合导航系统能够提供更精确、更具鲁棒性的导航结果,但是因其各个子系统的误差特性与工作频率不同的特点,增加了导航系统的设计复杂性．基于因子图的组合导航算法可以有效解决导航信息融合中的传感器异步问题且实现对多传感器的灵活配置,使得系统具有即插即用的特性,在非线性量测条件下可以获得较好效果.导航系统中的状态估计以及信息融合问题可以使用因子图模型表示,基于因子图的和 积算法是组合导航信息融合的主要算法.本文对因子图及其在导航系统中的应用进行了探讨,主要包括:1)因子图的数学理论基础及其相关应用领域;2)因子图在定位与导航领域的发展和应用.      

GeoEye-1影像制作数字正射影像图的精度评定

GeoEye-1卫星传感器采用三线阵CCD扫描传感器,拥有空间分辨率高、单景影像地面成像面积大等诸多优点.本文以澳大利亚霍巴特市作为实验区,在ERDAS LPS平台下,结合国家航测规范,试验研究了不同地形和GCPs条件下应用GeoEye-1影像制作DOM的精度及误差分布情况.通过试验我们对应用GeoEye-1影像制作D...