机载LiDAR系统定位方程、误差分析与精度评定

本文从机载LiDAR系统几何定位方程出发、基于误差传播规律推导了机载LiDAR系统的综合误差计算公式,分别研究了IMU测角、GPS、激光测距、扫描角等多种误差源对激光脚点定位精度的影响规律,从理论上分析了机载LiDAR系统定位精度.本文的结果对实际应用具有重要的参考价值.     

不同星历和钟差产品对GPS动态PPP定位测速结果比较

星历误差和星钟误差是GPS动态精密单点定位的主要误差源,不同的星历和钟差会对结果产生影响。利用IGS网站给出的不同星历和钟差数据进行计算,采用Waypoint软件进行不同的组合计算,对机载GPS数据定位和测速结果进行了分析,得出了一些有益的结论。     

IMU姿态测量误差对激光脚点精度影响与模拟计算

介绍了机载激光扫描的现状.在机载激光扫描系统定位原理的基础上,讨论了俯仰角、侧滚角、偏航角误差对激光脚点定位精度的影响并进行了详细分析;利用目前IMU实际测量精度进行模拟计算,得出了一些有益结论,对于理解机载激光雷达定位精度和实际应用具有一定的指导意义.     

机载激光水深测量误差分析

详细分析了机载激光水深测量的各种误差,着重讨论了IMU姿态测量误差对机载激光定位的影响。根据实际可能的误差数据,并联合扫描角误差、测距误差和平台坐标系原点误差进行计算分析,得出了不同的量测误差对目标3维定位误差的综合影响。     

机载激光水深测量误差分析

详细分析了机载激光水深测量的各种误差,着重讨论了IMU姿态测量误差对机载激光定位的影响。根据实际可能的误差数据,并联合扫描角误差、测距误差和平台坐标系原点误差进行计算分析,得出了不同的量测误差对目标3维定位误差的综合影响。     

不同星历和钟差产品对车载PPP定位的影响分析

星历误差和星钟误差是GPS动态精密单点定位的主要误差源,不同的星历和钟差产品会对结果产生影响。利用IGS网站给出的不同星历和钟差数据及广播星历数据进行计算,采用Waypoint软件进行不同的组合计算,对不同星历和钟差组合对机载GPS数据定位结果进行分析。     

POS辅助摄影测量直接对地定位的误差分析及发展展望

高精度定位定向系统(PositioningOrientation system,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,从而可以实现机载遥感直接对地定位,这对于无控测图乃至未来实时智能测图具有重要意义。本文首先介绍摄影测量几何定位的基本原理和发展历程,分析了POS辅助航空摄影的原理和主要误差源,然后对未来POS技术的发展前景做以展望。     

线扫描式机载LiDAR系统误差影响分析研究

机载LiDAR系统会受到多种误差源的影响,系统误差会给激光脚点的坐标带来系统偏差。针对安置向量误差、安置角误差、激光测距误差以及扫描角尺度因子误差这几种重要误差源,从机载LiDAR系统几何定位方程出发,推导了机载LiDAR系统误差影响计算公式,并结合模拟实验,分别研究了这几类误差源对激光脚点定位精度的影响规律,从理论上分析了各类误差对机载LiDAR系统定位精度的综合作用。文中的结果为设计系统检校方法并消除这些系统误差的影响提供理论依据,具有重要的参考价值。     

机载LiDAR定位精度分析

介绍机载激光雷达测量技术,根据测量的几何原理推导定位方程。讨论定位的误差来源,建立误差模型并对误差影响进行分析。综合各项因素的影响,将模拟数据代入误差传播公式,计算定位精度。     

机载三维成像仪的定位原理与误差分析

本文论述了“机载三维成像仪”的定位原理,并在系统定位原理的基础上,详细讨论了与“机载三维成像仪”的对地定位精度有关的传感器的误差对系统定位精度的影响,这一问题的研究不仅对研制针对不同目的的激光地形制图系统的设计具有指导意义,而且对激光扫描制图系统的数据平差具有重要意义。     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given. This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that the kinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

Analysis of systematic error influences on accuracy of airborne laser scanning altimetry

The error sources related to the laser rangefinder, GPS and INS are analyzed in details. Several coordinates systems used in airborne laser scanning are set up, and then the basic formula of system is given.This paper emphasizes on discussing the kinematic offset correction between GPS antenna phase center and laser fired point. And kinematic time delay influence on laser footprint position, the ranging errors, positioning errors, attitude errors and integration errors of the system are also explored. Finally, the result shows that thekinematic time delay can be neglected as compared with other error sources. The accuracy of the coordinates is not only influenced by the amplitude of the error, but also controlled by the operation parameters such as flight height, scanning angle amplitude and attitude magnitude of the platform.     

适用于机载三维遥感的动态GPS定位技术及其数据处理

机载三维遥感采用动态ＧＰＳ定位技术提供遥感器的空中精确位置,能快速高效获得遥感地学编码图像和ＤＥＭ,雇地中国自行研制、具有独创性的机载三维遥感影像制图系统中的动态ＧＰＳ定位技术特点和要求进行了分析。论述了应用三维遥感的ＧＳＰ定位数据处理和算流程。法     

Assessment of long-range kinematic GPS positioning errors by comparison with airborne laser altimetry and satellite altimetry

Long-range airborne laser altimetry and laser scanning (LIDAR) or airborne gravity surveys in, for example, polar or oceanic areas require airborne kinematic GPS baselines of many hundreds of kilometers in length. In such instances, with the complications of ionospheric biases, it can be a real challenge for traditional differential kinematic GPS software to obtain reasonable solutions. In this paper, we will describe attempts to validate an implementation of the precise point positioning (PPP) technique on an aircraft without the use of a local GPS reference station. We will compare PPP solutions with other conventional GPS solutions, as well as with independent data by comparison of airborne laser data with “ground truth” heights. The comparisons involve two flights: A July 5, 2003, airborne laser flight line across the North Atlantic from Iceland to Scotland, and a May 24, 2004, flight in an area of the Arctic Ocean north of Greenland, near-coincident in time and space with the ICESat satellite laser altimeter. Both of these flights were more than 800 km long. Comparisons between different GPS methods and four different software packages do not suggest a clear preference for any one, with the heights generally showing decimeter-level agreement. For the comparison with the independent ICESat- and LIDAR-derived “ground truth” of ocean or sea-ice heights, the statistics of comparison show a typical fit of around 10 cm RMS in the North Atlantic, and 30 cm in the sea-ice region north of Greenland. Part of the latter 30 cm error is likely due to errors in the airborne LIDAR measurement and calibration, as well as errors in the “ground truth” ocean surfaces due to drifting sea-ice. Nevertheless, the potential of the PPP method for generating 10 cm level kinematic height positioning over long baselines is illustrated.     

机载激光雷达系统定位精度分析

从机载激光雷达系统误差的产生机制出发,分别对姿态角误差、DGPS误差、瞬时扫描角误差、激光测距误差对激光脚点定位精度的影响进行定量的分析,从理论上分析了机载激光雷达系统的定位精度。本文的结果对实际应用具有重要的参考价值。     

考虑随机模型精化的精密GPS动态定位新方法

GPS动态定位要求建立函数模型和随机模型。函数模型描述的是观测值和待估参数之间的物理和几何关系，随机模型描述了GPS观测值的统计特征，并通过观测值的方差协方差给定了每个观测值对最后的定位结果的贡献。正确给定函数模型和随机模型对于GPS定位结果的估计和观测值的粗差探测均至关重要。由于有各种误差存在于伪距和载波相位观测值中，一般GPS动态定位模型均采用双差观测值来构建函数模型。有时候，仔细地使用单差观测值，较之双差观测值有更多的优点，给出了选用单差观测值的理由。但是单差观测值给函数模型带来了接收机钟差，如果直接使用单差观测方程，设计矩阵是奇异的。为了解决这个问题，将伪距观测值中接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数。至于载波相位观测值，首先选定一个参考卫星，然后在观测方程的右端同时增加一正一负的参考卫星单差整周模糊度，将正项与接收机钟差项和接收机延迟项合并为一个新的未知参数，将负项和原观测方程中的单差整周模糊度项合并为双差整周模糊度，而参考卫星观测方程的模糊度项则为零，这样无须组建双差观测值，软件实现较容易，也可以直接使用LAMBDA法求整周模糊度，最终也解决了观测方程奇异的问题。准确理解观测值的统计特征是建立GPS随机模型的基础，长期以来GPS商业软件均采用简化模型。关于GPS随机模型的研究远没有函数模型那样受到广泛关注，静态GPS定位可以采用方差协方差分量估计等严密的方法，而动态定位无法承担方差协方差分量估计的计算负担。GPS观测值的信噪比(SNR)是GPS接收机观测过程中的副产品，影响SNR值的因素，如大气层、多路径、接收机内部电路等，也正好是GPS观测值的误差源，因此GPS观测值的方差与SNR存在一定的对应关系。利用这个对应关系来精化GPS随机模型。为了验证本文采用的函数模型的正确性和随机模型的有效性，我们对1999年的一次实测数据(包括零基线和短基线)进行了试算。与零基线的真值和GPSurvey 2．35处理的短基线静态结果比较，表明使用的函数模型是正确的。简化随机模型和精化随机模型处理的结果比较说明精化模型提高了基线处理的精度，同时说明了研究GPS随机模型精化的必要性。     

BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法

针对我国地区观测数据的实验定位结果精度问题,该文提出BDS/GPS非差误差改正数的实时动态定位方法,研究了BDS/GPS单参考站非差实时动态定位算法模型,流动站使用非差误差改正数,不需要进行双差观测值的组合。参考站将非差误差改正数传递给流动站,对流动站的观测值进行误差改正,可以直接固定流动站的模糊度。实验表明:在我国南方地区BDS精度要优于GPS,而在北方地区,BDS/GPS定位精度和GPS定位精度明显优于BDS。并且与单系统相比,组合系统的可视卫星数明显增加,改善了卫星空间几何分布结构,从而提高了导航定位的可用性和精度。     

新型组合导航定位技术在机场抢建中的应用

在机场抢修抢建中,对测量系统的作业时间、定位精度、可靠性具有较高的要求,本文提出了一种新型高精度IMU/TS组合定位导航方法,引入激光跟踪定位/惯性组合导航理念,分析了系统组成以及各传感器的误差项,将系统时间延迟作为新的状态估计参数,采用卡尔曼滤波器将IMU和TS数据进行数据融合处理,并在车载动态应用条件下同IMU/GPS组合定位导航系统进行了实验数据比对,验证了在无GNSS信号环境下IMU/TS组合定位导航系统的位置测量精度。     

机载三维成像仪航带拼接的误差处理研究

机载三维成像仪是集成了全球定位系统（GPS）、姿态测量装置、激光测距仪昨光谱成像仪的新一代航空遥感系统，它能直接得到的地学编码影像和数字地面模型（DTM），而无需地面控制点。利用图像上分布的具有三维坐标的激光点来纠正原始图像，并且生成DTM。该文首先分析了机载三维成像仪系统中各种传感器本身的误差和系统之间存在的误差，然后介绍了处理系统误差的方法－航带重叠区域灰度平均差值最小算法求解航带间的系统误差，同时还设计了一种变权方法来处理随机误差和拼接航带的地学编码图像。通过算例说明了处理算法的正确性。     

GPS rapid static and kinematic positioning based on GPS active network

This paper presents a data processing strategy for GPS kinematic Positioning by using a GPS active network to model the GPS errors in double difference observable.Firstly,the double difference residuals are estimated between the reference stations in the active network.Then the errors at a user station are predicted as the network corrctions to user measurements,based on the location of the user,Finally conventional kinematic positioning algorithms can be applied to determine the position of the user station.As an example,continuous 24-hour GPS data in March 2001 has been processed by this method.It clearly demonstrates that,after applying these corrections to a user within the network,both the success rate for ambiguity resolution and the positioning accuracy have been significantly improved.