IMU/DGPS在海洋独立岛屿测量中的应用分析

在传统海洋航空摄影测量中,由于外业控制点和航线连接点的选取困难,使大比例尺独立岛屿的测量精度无法保证.将IMU/DGPS在海洋航空摄影测量中加以运用,通过无控或稀少控制的辅助空中三角测量解算方法,探讨在大比例尺独立岛屿测量中的控制点布设要求,为海岛(礁)的外业控制点布设提供参考.     

基于IMU旋转的船用激光导航系统分析与设计

利用惯性测量单元(IMU)旋转技术可以有效调制惯性元件的零位偏置,提高惯性导航系统的长时间导航精度.针对船用惯性导航系统的应用需求,设计了IMU单轴旋转的船用激光陀螺捷联式惯性导航系统.分析了IMU单轴旋转的工作机理,并通过仿真进行了验证.对导航系统的总体方案、原理方案和旋转方案的原理和实现进行了论述,初步的性能试验验证了设计方案的有效性.     

机载激光测深椭圆扫描海面点轨迹分析

本文介绍了机载激光测深的椭圆扫描机械原理,推导出确定激光海面点位置的数学模型,最后通过编程模拟运算,对其轨迹特征进行了描述。     

CZMIL机载激光测深系统及其在骆马湖测深试验评估

机载LiDAR测深技术被认为是海洋测绘领域极具潜力的对地观测新技术,国内对LiDAR测深的试验大都是针对南海这类水质较清的区域。本研究首次在国内引入先进的CZMIL(Coastal Zone Mapping and Imaging LiDAR)系统,选取较为浑浊的江苏省骆马湖作为试验测区,进行了测深试验。试验结果表明,在测区有着低底部反射率、高漫衰减系数的情况下,CZMIL系统仍能够成功探测到湖底数据,成果精度达到了CZMIL系统标称的测深精度指标,具有较好测深探测能力和精度。     

GPS/IMU用于航空遥感直接对地定位的原理与方法

阐述了GPS/IMU系统进行位置与姿态测量的基本原理,推导了利用GPS/IMU的导航解计算遥感器瞬时外方位元素的数学模型,并利用机载三线阵影像验证了GPS/IMU辅助直接对地定位的精度潜力。三组ADS40数据直接定位的试验结果表明,GPS/IMU提供的外方位元素具有较高的定位精度,平面精度优于2.5个像元,高程优于5.1个像元,但存在系统性的测量误差,在大比例尺遥感测绘作业中引入少量控制点参与平差仍是必须的。     

用于深海作业的激光陀螺高精度定位定向系统的仿真与实验

定位定向技术是深海作业系统的主要关键技术之一。本文基于激光陀螺提出了一种用于深海作业的高精度定位定向系统研究方案,建立了一套相应的系统分析方法,对该方案的姿态、速度、位置误差进行了详细的仿真分析。进行了72 h静态定位定向实验,结果表明系统的俯仰角和横滚角误差小于0.006°,航向角误差小于0.035°,速度误差小于0.9m?s–1,定位误差小于29.9 km。实验结果与仿真分析结果基本一致,验证了该研究方案的可行性。和采用动力调谐陀螺的定位定向系统相比,本系统具有精度高和可靠性好等优点。     

GNSS船姿测量方法及对多波束测深精度的影响分析

GNSS船姿测量以其观测误差不随时间累积的特点得到了广泛研究和应用,本文基于三天线GNSS船姿测量方式,构建了波束脚印误差与姿态误差间的关系模型,设计仿真实验分析了基线长度对姿态误差的影响,以及不同水深环境下姿态误差与GNSS定位误差的关系。为突破传统RTK在测量距离上的限制,本文采用PPP、PPK、MBD (动态参考站差分)三种方法进行GNSS船姿计算,并通过海上实验与高精度惯性导航系统进行对比分析,结果表明使用MBD测姿结果要优于PPK和PPP模式,得到的航偏角、横摇角、纵摇角标准差均在0.1°左右,可满足通常情况下多波束测深对姿态精度的要求。     

双曲面模型深海三维定位数据模拟及精度分析

结合声波射线传播规律提出了双曲面模型水声定位的数据模拟方法。利用该方法模拟一定浮标网形下声源位于某区域约2 000m水深处10km×10km范围内的声线双曲面模型定位观测数据,进行定位解算,并将截止角的概念引入水声定位中。定位结果显示,大部分区域水下DGPS定位系统的外符合定位精度在水平方向优于5m,垂直方向优于10m;网形中间区域精度较高,三维定位精度为亚米级。引入角度限制后,定位区域内外符合定位精度水平方向优于1m,垂直方向优于4m。     

基于机载激光技术的浅海水深测绘应用分析

受船载仪器、海况等要素限制,传统水深测量中浅水区域无法对浅海水深进行测量。为克服此困难,利用近年来新兴的机载激光测深系统(light detection and ranging system,简称LiDAR)进行浅海水深测量,用LiDAR获取的点云数据进行处理后得到的水下地形等深线与海图图载水深进行直观对比,同一坐标点下的点云水深与截图水深进行定量分析。结果表明,LiDAR获取的水深精度高,水深点密集,可更快获得浅海区域详细的高精度的水下地形。这些优点使其在近岸浅海海岸防护、围海造田、港口建设等海洋工程项目中应用前景广阔。此外目前国内LiDAR技术主要用于陆地,应用于浅海水深测绘还很少,本研究对机载LiDAR进行水深测量的研究进行了补充。     

单舰双声呐对鱼雷交叉定位误差分析

目前鱼雷武器仍是水面舰艇在未来战场上的主要威胁之一,而鱼雷位置信息的获取对鱼雷防御具有至关重要的作用。随着声呐探测系统性能不断提升,舰壳和拖曳式声呐也可在较远距离上探测到来袭鱼雷方位信息,因此基于双声呐测向信息可以对鱼雷位置进行交叉定位。通过建立典型测量误差下的误差空间分布模型,仿真分析了常规交叉定位算法目标定位误差空间分布情况。针对测向方位这一主要定位误差影响因素,提出了基于测向方位滤波的交叉定位算法。动态场景下的仿真结果表明：该算法可以有效提高鱼雷目标定位精度。该研究可为利用单舰双声呐系统对鱼雷目标进行定位提供依据。     

基于SINS/DGPS的捷联式航空重力矢量测量

国防科学技术大学研制成功了我国首套具有自主知识产权的捷联式航空重力测量系统SGA-WZ01。该重力测量系统由捷联式惯性导航系统(SINS)和差分全球定位系统(DGPS)组成。2012年4~5月,在南海某海域进行了飞行试验以测试这一新型重力仪的精度。描述了该系统的构成和数据处理过程,在数据处理中应用了全球重力场模型对重力测量结果进行校正。试验结果表明,该系统不仅可用于重力标量测量,还可用于矢量测量。重复测线的数据表明了该系统测得的重力异常的重复性可达到1.5m Gal,经过全球重力场模型校正之后北向分量的重复性为7.46m Gal,东向分量的重复性为4.46m Gal。     

基于机载LiDAR与潮汐推算的海岸带自然岸线遥感提取方法研究

海岸线对于海岸带保护与管理具有重要意义。海岸线现场测绘施测周期长且在地形复杂的区域施测难度大,基于遥感影像的海岸线判绘对解译人员的要求高,难以获取严格意义的海岸线。针对上述问题,本文提出一种基于机载LiDAR与潮汐推算的自然岸线遥感提取方法:基于机载LiDAR系统获取的航空正射影像解译瞬时水边线,应用LiDAR系统提取的DEM和建立的高程系统转换模型,通过潮汐数据推算研究区域的海岸线。通过与“908专项”航空遥感调查岸线结果比对,按本文方法所提取的3种自然岸线(砂质岸线、基岩岸线和淤泥质岸线)的均方根误差分别为1.66,5.23和32.48 m。结果表明,该方法可用于砂质岸线和基岩岸线的提取,且具有无需开展现场测量工作的优势,可提高海岸线提取的效率。     

SINS/DGPS矢量重力测量系统滤波技术研究

以单通道捷联惯性导航系统的速度误差和姿态误差方程为状态方程,以陀螺仪误差和垂线偏差为过程噪声,以DGPS的速度与捷联惯导的速度之差为观测量,建立Kalman滤波模型,经滤波得到高精度实时导航信息。从导航信息中提取水平重力信息,进而得到垂线偏差。对高精度惯性元件构建的惯导系统进行数值仿真,仿真结果表明,组合系统可以有效提高实时导航和姿态精度,经50s平均后,可以得到精度为2″的垂线偏差。     

On the joint estimation of model and satellite sea surface height anomaly errors

We describe a technique to estimate the error field in the sea surface height (SSH) anomaly field of an ocean model through the joint use of SSH anomaly fields measured from two satellites, Topex/Poseidon (T/P) and ERS-2. The joint error maps for the model, T/P and ERS-2 show distributions distinctly different from one another and globally inhomogeneous. Both sampling errors and instrument errors are represented in the mapped fields. Additionally, we compare the joint error estimation method to a technique using the model and only one satellite, and show the importance of the cross covariance between the measured SSH and the true SSH field in the estimation of the error field. Finally, we look at the distribution of the error versus the variance of the SSH at a location. This logged distribution suggests that the model errors are generally proportional to the model's variance (regression coefficient of 0.99, globally) while the satellites' errors do not exhibit this linear relationship (regression coefficients on the average of 0.60). The comparison of the two satellite distributions implies that ERS-2 has a lower sampling error than the T/P instrument except in the tropical region.     

对中国沿海RBN-DGPS系统升级意见的商榷

依据GPS现代化的新近发展,论述了用包括4个民用测距码的三个GPS导航定位信号,船舰只需用一台GPS信号接收机就可以实现精度为±3．66m的在航三维定位测量;同时阐述了用中国的CNSS系统、俄罗斯的GLONAASS系统和欧盟的Galileo系统的三个民用导航定位信号作定位测量,能够用其无电离层效应影响的站星距离,解算出精度为±1m左右的三维位置;而不必要花巨资去升级“中国沿海RBN—DGPS系统”。