水平角和高度角测量值的二维倾斜改正算法

在进行常规的水平角和高度角测量时,都需要将测量仪器精确整平或通过仪器的自动补偿功能对观测值进行改正。但是部分设备如普通光学经纬仪、测量相机等测量仪器不具备精确整平或自动补偿的功能,影响了水平角和高度角的观测。本文提出了一种水平角和高度角测量值的二维倾斜改正方法。利用倾角传感器检测测量仪器的二维倾角,并根据倾角值对水平角和高度角的观测值进行改正。实验表明:利用该方法只需将测量仪器概略整平,即可将水平角和高度角观测值从测量平面改正到水平面;并且能够估计其精度。     

一种组合导航的直接法滤波算法

提出了一种基于直接法无迹卡尔曼粒子滤波的组合导航系统滤波方法。以惯性导航系统参数和平台误差角作为系统状态,惯导力学编排方程及姿态误差方程作为系统状态方程,卫星导航接收机输出的导航信息作为观测值,采用粒子滤波方法对导航参数进行估计。仿真结果表明,无迹卡尔曼粒子滤波算法可简化滤波参数的调整过程,有效地解决了系统非线性复杂性问题、简化了滤波过程并提高了定位精度。     

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。     

基于高度角的多路径改正模型在BDS相对定位中的应用

伪距观测值的精度对相对定位解算的收敛速度有很大影响。相关研究发现BDS伪距观测值中存在与高度角相关的多路径偏差,严重降低了伪距观测值的精度。通过EMD滤波和多项式拟合建立基于高度角的多路径改正模型对这类误差进行消除。实验结果表明,基于高度角的多路径改正模型可以有效提高伪距观测值精度,加快相对定位结果收敛速度,改正后四个时段的2 h定位结果精度分别提高了64.1％、43.9％、35.3％、66.0％。      

网络RTK基准站间的模糊度及空间相关误差解算

利用载波相位双差观测值的宽巷和无电离层组合固定部分模糊度参数,并采用Kalman滤波算法估计残余的对流层延迟;然后对观测值进行改正,剔除对流层延迟误差,从而提高剩余模糊度参数的固定率;最后估计双差电离层延迟。文中采用美国CORS网的GPS数据进行实验,实验结果表明,自适应滤波算法可明显提高残余对流层延迟的解算精度和模糊度的解算效率;固定模糊度并改正对流层和电离层延迟,差分定位精度得到很大提高。     

基于双差伪距/伪距率的GPS/SINS紧组合导航

GPS/SINS组合导航系统的观测模型直接关系着导航系统的精度。提出了一种基于双差伪距/伪距率的GPS/SINS紧组合观测模型。分析了采用双差伪距和采用双差伪距/伪距率两种观测模型对组合导航输出参数精度的影响。实测数据结果表明,采用双差伪距和采用双差伪距/伪距率作为观测值均能实现组合导航系统的收敛。引入双差伪距率观测值明显改善了系统的可观测性,不仅提高了组合导航中速度和姿态角的估计精度,也加快了速度误差和姿态角误差估计的收敛速度。     

GPS/BDS卫星姿态异常对PPP相位缠绕的影响及其改正模型

在精密单点定位中,相位缠绕是一项不可忽略的误差。相位缠绕的计算严格依赖于卫星姿态的确立,不同的卫星类型产生不同的异常。本文给出了卫星在正常情况下的姿态模型和在异常情况下的姿态改正模型。使用真实数据测试以验证本文所提出模型的正确性。观察滤波收敛后出现异常情况的卫星观测值的残差,结果表明:在异常时期残差最大可能超过20 cm,然而使用本文的改正模型,残差可降低到5 cm以下。使用不同分析中心的精密轨道和钟差产品,效果存在微小差异。II/IIA卫星通过地影区域的时间最长可达1 h,此期间卫星姿态完全受航向角偏差(II/IIA为+0.5°)控制,出了地影区域后30 min,姿态难以模型化,因此这30 min的观测数据不建议采用。     

多波束测深瞬时姿态误差的改正方法

详细分析多波束测深瞬时姿态误差对水深的影响及在3维地形图上的外观表现,针对性地提出相应的改正措施.将测量的水深数据去除地形趋势信号,得到受姿态误差影响的水深误差数据,采用其是否与横摇变化率和横摇测量值具有线性关系判断属时延还是尺度引起的姿态误差,再搜索确定时延值或尺度系数,以此参数对受影响的区域进行改正.从实测数据处理结果来看,改正结果较理想.     

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。     

应用GPS水准与重力数据联合解算大地水准面

GPS水准大地水准面与重力大地水准面之差不仅由基准不同引起,而且也包含重力与GPS水准观测值的误差。建立了这两个水准面之差与基准转换参数、重力和GPS水准观测值的残差之间的关系,并基于最小二乘准则解算了基准转换参数和重力与GPS水准观测值的残差,即计算转换参数及重力与GPS观测值的改正。尤其当GPS水准精度远高于重力水准面时,联合解算模型可固定GPS水准大地水准面,只对重力观测值进行改正。     

POS数据的上下视差误差源检测及误差补偿回归模型

分析POS数据存在系统误差的主要原因,推导基于POS的立体像对相对定向模型,建立POS系统误差回归补偿模型。三个不同比例尺测区试验数据的结果表明：POS系统提供的外方位元素中角元素误差是引起模型上下视差的主要误差源;利用回归补偿模型对POS数据进行改正后模型上下视差明显减小;在无需区域网平差的情况下,直接通过相对定向消除POS系统误差,定位精度有较大提高,从而证明该补偿模型的正确性与可行性。     

车载POS系统测量合作目标安置参数解算方法

POS系统是移动测量系统的重要组成部分。由于系统集成影响,POS系统中心的运动状态无法直接观测。因此,可采取设置相关测量合作目标的方法,在确定其与POS系统中心的位置基础上,通过观测合作目标来确定POS系统中心的运动状态。从车载移动测量系统空间基准统一方程出发,提出了一种解算测量合作目标安置参数的方法,并以此为基础,系统分析POS系统定位定姿误差、全站仪测距测角误差、尺度因子误差等误差源对安置参数解算的影响,推导了安置参数解算的误差模型。实验结果表明,采用本文解算方法,可以获取毫米级的合作目标安置参数,满足合作目标应用于动态测量检测POS系统定位精度的需求。     

轻小型惯性稳定平台位置环协同通信控制方法

针对轻小型航空遥感系统对姿态大机动的快响应需求,设计了一种轻量型惯性稳定平台位置环协同通信与姿态超限快响应控制策略,将位置环反馈回路设计为两种可切换工作模式。伺服模式下,参考位置姿态系统的输出,通过设计二者协同通信,保证稳定平台对飞行姿态及扰动的实时隔离;编码器实时监测框架间相对角位置,超限位且载荷视轴与垂直方向误差较大时切换模式。超限快速回复模式下,以编码器值为位置环反馈量,使用大增益将平台由超限位置迅速调整到最大限定位置,并实时监测POS值,在载荷视轴位置误差较小时返回伺服模式。实验表明,该方法可靠、有效实现了稳定平台与位置传感器的高精度实时通信与控制。     

Transformation method of exterior orientation angular elements obtained via position and orientation system under Gauss-Kruger projection coordinate system

Data obtained via airborne position and orientation system (POS) is in WGS 84 global geocentric reference frame, while the national coordinate reference system for topographic mapping in China is generally Gauss-Kruger projection coordinate system. Therefore, data obtained via a POS must be transformed to national coordinate system. Owing to the effects of earth curvature and meridian deviation, there are some errors in the process of angle transformation from roll, pitch, and heading (Φ ,Θ ,Ψ )obtained dir...     

国产POS直接地理定位精度分析

利用实际航飞资料,以及相应数据处理方法,从双Marker时间差值、每一曝光点处位置姿态数据差值以及采集相同检查点坐标差值,以国外成熟POSAV610直接地理定位的精度为参照,比较分析某国产激光50型POS直接地理定位的精度及可行性。实验表明,国产激光50型POS精度较高,具有取代国外成熟POS而从事航空摄影测量的可能。     

高斯-克吕格投影坐标系下POS角元素的转换方法

我国的地形测量坐标系通常采用高斯-克吕格投影坐标系,由于地球曲率和子午线偏差的影响,POS系统提供的传感器姿态角向影像外方位角元素的转换过程中存在误差,需要引入一个额外的补偿矩阵进行修正.从分析地球曲率和子午线偏差对影像外方位角元素的影响入手,推导补偿矩阵的严密计算公式,并完善了POS角元素的转换公式.通过对带有POS...     

利用POS数据进行像点坐标粗差检测

本文根据同名像点存在的几何位置关系,提出一种利用POS数据进行像点坐标粗差检测的方法,用模拟数据验证了方法的正确性和有效性,并利用两组不同摄影比例尺的实际航摄资料进行了试验.试验表明,用该方法剔除像点坐标中的粗差后,立体像对相对定向精度得到很大提高.在保证POS数据内部相对精确的情况下,其整体系统误差对粗差检测结果没有...     

附加视线向量修正的卫星影像区域网平差

针对传统有理函数模型(RFM)区域网平差方法局限于姿态和轨道测量误差小、相机视场角小及影像交会角良好的情况,提出了附加视线向量修正的卫星影像区域网平差方法。首先利用影像附带的有理多项式系数(RPC)计算出像元视线向量,其次根据该视线向量恢复成像时刻虚拟位置和姿态信息,然后对恢复的虚拟位置和姿态构建误差补偿模型,最后通过最小二乘方法整体解算模型参数和连接点物方坐标。该方法从系统误差产生的原因构建补偿模型,可以规避传统区域网平差方法的近似假设和条件限制。通过对模拟数据以及多套测绘卫星和非测绘卫星数据进行试验的结果表明,该方法处理大姿态角误差、大视场角以及弱交会角等各种严苛条件下的卫星影像能达到比传统方法更好的效果。     

在轨卫星无地面控制点摄影测量探讨

摄影测量卫星采用商用级星敏感器构成的测姿系统,其姿态测量存在不可忽视的低频和＂慢漂＂系统性误差,使得经过在轨标定后的星敏感器和三线阵CCD相机安装角转换参数产生额外的增量dφC、dωC、dκC。在一条航线内,这些增量可视为常量,依靠其在立体模型上表现的上下视差规律,在无地面控制点条件下,通过在光束法平差中增加对dφC、dωC及dκC补偿的措施,无地面控制点目标定位改善到11～22m左右。     

POS辅助下的车载序列影像匹配

针对车载序列影像中所包含的具有大量重复纹理的建筑立面区域给现有匹配方法带来的误匹配率高、匹配点不足等不适应性问题,提出了一种联合POS辅助及KLT（Kanade-Lucas-Tomasi）角点特征跟踪的新匹配方法。通过充分利用POS信息所能够建立的局部近似建筑立面分层平面及DEM信息,获取KLT跟踪算法中所需的初始位移信息,并将建筑立面及路面区域进行分开追踪匹配,以保证匹配点的良好分布特性,最后利用RANSAC结合核线约束进行误差剔除得到最终匹配结果。试验证明本文方法能够有效解决车载序列影像中重复纹理区域的匹配问题,可高效获取分布均匀、数量充足的匹配特征点,为后期空中三角测量提供更稳健的同名约束条件。