单站GPS确定航空重力测量载体运动加速度的方法与结果分析

飞机运动加速度的测量精度是制约航空重力测量技术发展的主要障碍之一。相较于传统动态差分GPS（differential GPS,DGPS）技术,所提方法采用单站测量模式,无需布设地面基准站。首先通过相位历元间差分解得高精度历元间位移序列,然后结合泰勒一阶中心差分获得载体加速度,重点分析了卫星轨道和卫星钟差对加速度估计的影响,结果表明,不同卫星轨道产品对加速度估计影响较小,而卫星钟差采样率对加速度估计的影响很大。结合中国陕西省境内的GT-2A航空重力测量系统飞行实测数据,利用单站法解算的加速度联合重力和姿态数据解算重力扰动结果与DGPS解算的重力扰动符合较好,当滤波长度为100 s时,两者互差优于1.0 mGal。重力扰动交叉点不符值网平差后,均方根（root mean square,RMS）为1.13 mGal。与地面重力实测值比较的结果表明,所提方法与DGPS方法在精度上基本一致,说明单站法标量航空重力测量是可行的。     

差分GPS在VOR信标台校飞中的应用

VOR系统是目前国际民航组织采用的一种飞机标准近程导航系统,阐述了差分GPS（DGPS）在VOR信标台校飞中应用的有关问题,介绍了利用DGPS评定其方位精度,作用距离与顶空盲区的方法。     

IMU/DGPS辅助的大跨度航线区域网平差精度分析

试验无控制和稀少控制条件下IMU/DGPS辅助的大跨度航线区域网平差,讨论IMU/DGPS辅助的大跨度航空摄影测量的精度情况;并通过与传统空中三角测量的对比,分析IMU/DGPS辅助的航测技术在节省外业控制方面的优势。     

数字多影像摄影测量结合倾斜航空摄影在Alaska云下测量飞行进行冰河监测

通常对航空测量来说山区的"恶劣的天气"是正常情况。只有在异常好的天气的情况下垂直航空摄影才可以顺利进行。Alaska的沿海山地的天气严重地阻碍测量的进行。为解决测量飞行的条件远不及理想天气的难题,我们提出了一种方法,目前正联合USGS冰河学部门在费尔班克斯,Alaska进行实验。当前主要研究一种新的其实质相当于高山地形学的方法,高山地形学应用近景遥感方法利用低飞行轻型飞机进行数字倾斜航空摄影测量。目前利用专业相机和多影像摄影测量系统以倾斜航空摄影的方式可以提取DEM(数字高程模型),几乎任何敞开窗户的轻型飞机都可以进行这种倾斜摄影。由于采用这种方式飞机不需要直的飞行航线,可以自由的在目标区域上空和周围飞行。这样飞机就可以与空间目标十分接近,获得非常高精度,精度取决于目标的大小和目标与飞机的距离。更重要的是垂直摄影和"山脉飞行"在任何天气都能够获得数据。这种飞行方式对天气的限制条件很少,这一点与垂直航空摄影方式不同,垂直航空摄影要求碧空,无云,但空中强热流使得这些条件无法满足。尤其是针对海洋高山天气环境这种方法占有优势,由于天气条件造成的延误大大减少了。依赖目标区域位置,低空山谷内部和接近摄影目的地的飞行是垂直的。以这种方法云下飞行,并围绕目标且从目标的各个方向以获得测量图像。如果天气允许,可以使用垂直图像并且成为系统的一部分。通常精度与垂直航空相机水平和航摄员摄影水平有关。目前数字多影像摄影测量的自动表面测量的方法是可行的,并获得质量好的结果。相机与DGPS和INS的结合获得近似的相机位置,使得无需测量目标位置的地面控制点(GCP's)。     

IMU/DGPS辅助航空摄影新技术的应用

 利用IMU/DGPS组合导航技术，可以在航空摄影的同时直接获取像片的外方位元素。试验表明，只要对IMU/DGPS与航摄仪的集成系统误差和漂移误差进行检校和改正，直接获取的像片外方位元素可以用于正射影像的制作和中小比例尺测图。本文首先讨论了IMU/DGPS组合导航技术和IMU/DGPS辅助航空摄影系统的工作原理； 然后，结合甘肃酒泉试验数据，重点分析讨论了IMU/DGPS和航摄仪集成系统的误差及其检校问题。     

精密单点定位在背负式移动激光扫描系统中的应用

部分利用DGPS技术的移动激光扫描系统的点云数据质量很大程度上受移动轨迹的解算精度影响。针对DGPS必须架设基站的局限性,以背负式移动激光扫描系统为例,使用精密单点定位(precise point positioning, PPP)技术对背负式激光扫描系统的移动轨迹进行解算并进行PPP内符合精度分析。文中通过GPS-RTK分别对PPP与DGPS辅助获取的点云数据精度进行检测,将两种技术获取的点云数据精度进行对比分析。试验结果表明:利用PPP辅助获取点云数据精度与DGPS辅助获取点云数据精度相当,PPP代替DGPS应用于背负式移动激光扫描系统完全是可行的。     

飞机航迹仿真系统的设计与实现

在飞机作战的对抗仿真中,如何方便而又逼真地生成飞机航迹是需要解决的一个重要问题。系统根据飞机飞行的不同状态组合生成航迹的思想,建立了三维航迹仿真模型。利用可视化与仿真技术,可以方便、灵活地显示各种飞行航迹,同时还可以动态推演出整个飞行过程。系统以组件的形式进行设计和实现,提高了仿真应用开发效率,并能有效地支持与其他仿真系统的集成。     

IMU/DGPS系统辅助ADS40三线阵影像的区域网平差

推导了ADS40航带间外方位元素归一化处理的数学公式,设计了一种描述IMU/DGPS系统误差的数学模型,采用改进的定向片内插模型实现了ADS40影像的区域网平差。试验结果表明,仅需一个地面控制点,IMU/DGPS数据的定位精度就可显著提高,在四角布设地面控制点的情况下,IMU/DGPS数据与ADS40影像的联合平差可得到优于1.5个像素的3维定位精度;构架航线对平差结果的改善作用有限,在作业中采用的必要性不大。     

机载InSAR系统精度分析

结合SAR成像原理,在提出了基于DGPS/IMU数据的机载InSAR系统DEM三维坐标求解的基础上,推导出了基线长度、基线倾角、相位差、雷达天线到地面目标点的距离、雷达天线位置、中心多普勒频率及飞机飞行速度等因素误差对DEM精度的影响公式,分析讨论了机载InSAR系统影响精度的主要因素及系统可实现的性能情况,提出了机载InSAR系统部分设计建议,并使用实际的机载InSAR数据进行了试验。结果表明,本方法结果与实际试验统计的精度基本一致,影响精度的分析结论正确。     

IMU/DGPS辅助航空摄影测量直接定位及其精度分析

阐述了IMU/DGPS辅助飞思相机进行航空摄影测量直接地理定位的基本方法,通过检校场飞行对航测系统进行系统误差校正,采用大量地面检查点数据对直接定位精度进行分析.结果表明,在没有地面控制点的情况下,该摄影测量系统能满足1:500航测制图的精度要求,从而大幅减少了外业像控测量工作,极大地提高了航空摄影测量的效率.     

无人机低空遥感的航路设计

由于无人机航摄稳定性较差,为了防止漏测、叠测等现象,对航路设计要求相当严格。本文针对航路设计中的关键技术问题进行认真分析,并给出相应的计算公式,为今后无人机航摄飞机航路设计奠定基础,从而提高航摄质量。     

机载LIDAR系统的回波探测原理及其测高精度分析

从回波探测的原理和激光测高的计算模型出发,分析了激光测高的误差来源,认为主要影响因子是GPS差分精度、IMU精度和激光测距精度。通过对航高在1000m以下的实际检测数据进行统计分析,得出如下结论:1)单个激光点的精度可以达到15cm,通过地面改正,最优精度可以达到5cm;2)在植被比较密集区域,根据激光点的扫面密度不同,其生成的DEM精度可以达到0.20m～1m。     

A combined algorithm of improving INS error modeling and sensor measurements for accurate INS/GPS navigation

Although the integrated system of a differential global positioning system (DGPS) and an inertial navigation system (INS) had been widely used in many geodetic navigation applications, it has sometimes a major limitation. This limitation is associated with the frequent occurrence of DGPS outages caused by GPS signal blockages in certain situations (urban areas, high trees, tunnels, etc.). In the standard mechanization of INS/DGPS navigation, the DGPS is used for positioning while the INS is used for attitude determination. In case of GPS signal blockages, positioning is provided using the INS instead of the GPS until satellite signals are obtained again with sufficient accuracy. Since the INS has a very short-time accuracy, the accuracy of the provided INS navigation parameters during these periods decreases with time. However, the obtained accuracy in these cases is totally dependent on the INS error model and on the quality of the INS sensor data. Therefore, enhanced navigation parameters could be obtained during DGPS outages if better inertial error models are implemented and better quality inertial measurements are used. In this paper, it will be shown that better INS error models are obtained using autoregressive processes for modeling inertial sensor errors instead of Gauss–Markov processes that are implemented in most of the current inertial systems and, on the other hand, that the quality of inertial data is improved using wavelet multi-resolution techniques. The above two methods are discussed and then a combined algorithm of both techniques is applied. The performance of each method as well as of the combined algorithm is analyzed using land-vehicle INS/DGPS data with induced DGPS outage periods. In addition to the considerable navigation accuracy improvement obtained from each single method, the results showed that the combined algorithm is better than both methods by more than 30%.     

Cartosat-1 height product and ICESat/GLAS data for digital elevation surface generation

Space born systems like Geoscience Laser Altimeter System (GLAS) onboard collect data for ice, cloud and Land. Elevation satellite (ICESat) collects an unparalleled data set as waveform over terrestrial targets, helps in evaluating the global elevation data. In this study we compared the Digital Elevation Surface (DES) generated by Cartosat-1 point data and DES generated by merging the Cartosat-1 data with ICESat data. Outputs in the form of interpolated surfaces were evaluated with the help of differential global positioning system (DGPS) points collected from study area. The study showed the results that the DES generated from Cartosat — 1 data had less elevation accuracy when compared with the DGPS data. While merging Cartosat-1 point height data with ICESat/GLAS data resulted in better accuracy. On the practical side for processing the interpolation, based on the research the ICESat /GLAS with Cartosat-1 height data can produce better DES compared to the Cartosat-1 stereo data. The DES was generated using geostatistical interpolation methods in which the global polynomial method proved to be the better for generating the surface compare to other interpolation techniques studied in this work. For co-kriging method, the accuracy decreases compare to the kriging interpolation, due to the complexity of parameters that were used for interpolation. On the theory side, based on this research the statement of which interpolation technique is better than the other cannot be mentioned easily, because these are based on the data type, parameters and also on method of interpolation. So research experiment should be more intensely and with more focused.     

差分GPS水下立体定位系统的迭代算法分析

差分GPS水下立体定位系统通过将差分GPS定位技术和水下声学定位技术进行集成,实现高精度水下定位。本文基于差分GPS水下立体定位系统的基本观测方程,简要介绍了迭代法的基本原理,从双曲线差分定位观测方程出发,使用求解非线性方程组常用的牛顿迭代法构造迭代方程式,并用实测数据验证了该算法的可行性。     

Precise aircraft single-point positioning using GPS post-mission orbits and satellite clock corrections

Summary Aircraft single point position accuracy is assessed through a comparison of the single point coordinates with corresponding DGPS-derived coordinates. The platform utilized for this evaluation is a Naval Air Warfare Center P-3 Orion aircraft. Data was collected over a period of about 40 hours, spread over six days, off Florida's East Coast in July 94, using DGPS reference stations in Jacksonville, FL, and Warminster, PA. The analysis of results shows that the consistency between aircraft single point and DGPS coordinates obtained in single point positioning mode and DGPS mode is about 1 m (rms) in latitude and longitude, and 2 m (rms) in height, with instantaneous errors of up to a few metres due to the effect of the ionosphere on the single point L1 solutions.     

面向海岛海岸带卫星遥感调查的RBN/DGPS导航与数据采集系统开发

原始卫星遥感影像中包含严重的几何变形,几何粗校正不能满足制图要求,必须进行几何精校正。几何精校正依赖一定数量的地面控制点,本文在应用RBN/DGPS采集地面控制点的过程中,结合地理信息系统技术开发了RBN/DGPS导航与数据采集系统,该系统一方面针对手持GPS导航功能的不足,使用基于粗校正遥感影像的导航方式,实现路线导航功能,帮助测量人员准确、快速地找到已设计的控制点,另一方面实现坐标数据采集功能,提出了判断数据稳定性的采集算法并实现了数据的自动处理。