博士后出站报告.pdf

博士后出站报告.pdf

《博士后出站报告.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《博士后出站报告.pdf（84页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

中国测绘科学研究院中国测绘科学研究院博博士士后后研研究究工工作作报报告告国产POS与SWDC航测相机集成系统检校试验马东洋工作完成日期2009年8月2013年6月报告提交日期2013年6月中国测绘科学研究院（北京）2013年6月国产POS与SWDC航测相机集成系统检校试验SystemCalibrationonIntegratedDomesticPOSforSWDCAerialMappingCamera博士后姓名：

马东洋合作指导老师：

刘先林院士流动站（一级学科）名称：

测绘科学与技术专业（二级学科）名称：

摄影测量与遥感研究工作起始时间：

2009年8月1日研究工作期满时间：

2009年6月30日中国测绘科学研究院（北京）I内内容容摘摘要要本文从国产航空遥感系统实用化的角度出发，深入分析POS系统与数字航摄仪系统集成的工作模式、以及基于POS系统的遥感影像直接地理定位原理和方法；重点研究集成系统检校和误差改正等关键技术问题，采用地面模拟试验和生产性试验相结合的方法，探索国产POS与SWDC航摄仪集成系统性能测试、误差检校及相关数据处理问题，初步形成满足国产POS与SWDC航摄仪集成系统检校的技术流程和实施方案。

本文研究工作的主要结论是：

1）基于双轴数控转台的惯性测量单元（IMU）检测技术流程，可控性和可操作性强，能够实现IMU测角精度和稳定性等实际性能测试；采用双POS系统姿态类比试验方法，较好地解决了GPS与IMU的时间同步性问题。

2）POS与航摄仪集成系统检校是基于POS的航空遥感系统应用的关键所在。

塔吊模拟试验和航飞试验的结果表明：

国产POS与SWDC航摄仪集成系统检校方法科学合理，其系统误差检校模型及误差改正模型的正确性和可行性。

3）涿州地面塔吊检校场，可避免航飞试验的空域限制，为航空遥感设备集成检校提供有效和便捷的试验环境，而且其足够数量的高精度控制点，能够保证集成系统检校参数解算稳定，可以直接应用于后续的实际航飞。

4）在AC-2轻小型飞机上安装国产集成系统后的航飞检校试验结果，初步表明：

采用航飞检校场解算的检校参数改正后，国产POS系统能够获得与传统空三精度相当的外方位元素，可以直接用于安置测图，实现POS直接地理定位。

5）通过涿州塔吊检校场获取偏心角、偏心分量等系统误差参数可以直接用于航摄飞行，但是经过系统误差改正后POS系统的直接地理定位精度，需要更大范围和更深层次上的生产性试验和验证。

关键词关键词：

定位定向系统，惯性测量单元，航空测绘相机，系统集成，检校场，直接地理定位IIAbstractForPracticalapplicationofdomesticaerialremotesensingequipmentsystem,workingprincipleofintegratedsystemofPOSandDigitalAerialMappingCameraweredeeplyanalyzed.TheoryandmethodofDirectGeo-referencinginPOSassociatedaerialphotogrammetrywerediscussed,especiallyonsomekeytechnicalproblemssuchassystemcalibrationanderrorcorrection.Experimentationscombininggroundsimulationandactualproductionweredesignedandimplementedonperformancetest,errorcalibration&correctionanddataprocessingofintegratedsystem.AsetofTechnicalprocessandImplementationplanwaspreliminaryformedtomeetsystemcalibrationofdomesticPOSandSWDCaerialmappingcamera.Mainconclusionsareasfollows:

1）Precisionverificationprocesshasstrongcontrollabilityandmaneuverability,cantestactualperformanceonAnglemeasuringaccuracyandstabilityofinertialmeasurementunitbybiaxialncrotarytable.TimesynchronizationofGPSandIMUiscommendablysolvedbyattitudeanalogymethodwithdoublePOSsystem.2）IntegrationsystemcalibrationisthekeytoairborneremotesensingsystemapplicationbasedonPOS.ExperimentalresultsfromtowercraneandactualflightshowthatsystemcalibrationmethodofDomesticPOSwithSWDCaerialMappingCameraisscientificandreasonable,anditscalibrationmodelanderrorcorrectionmodelarefeasibilityandcorrectness.3）Calibrationfieldwithgroundtowercranecanavoidairspacerestrictionsofflight,andsocanprovideeffectiveandconvenientcalibrationtestenvironmentforairborneremotesensingsystem.Becauseofithasasufficientnumberofhighprecisioncontrolpoints,integratedsystemcalibrationparameterscanbesteadilycalculatedandsocanbedirectlyappliedtosubsequentactualflight.4）ActualflightExperimentationswereimplementedbyinstallingdomesticintegratedsystemonAC-2aircraft.CalibrationresultspreliminarilyshowthatdomesticPOSsystemcanobtainExteriorOrientationParameterswhoseprecisionisconsistentwithtraditionalaerialtriangulationaftererrorcorrectionsothatimagedirectGeo-referencingisrealized.5）SystemerrorparameterssuchasboresightangleandIMUoffsetcanbecalibratedbasedongroundtowercraneandaredirectlyusedforaerialflight.Butitsdirectgeoreferencingprecisionaftersystemerrorcorrectionneedbeverifiedbyproductivetestsfromlargerrangeanddeeperlevel.Keywords:

PositionandOrientationSystem,InertialMeasurementUnit,AerialMappingCamera,SystemIntegration,CalibrationField,DirectGeoreferencingIII目目录录内内容容摘摘要要.IABSTRACT.II1机载机载POS系统与航摄仪集成研究概述系统与航摄仪集成研究概述.11.1引言.11.2POS系统及其辅助航空摄影测量.21.3POS与航摄仪集成系统检校.41.4本文研究和试验工作简介.62POS与航摄影仪集成模式及工作原理与航摄影仪集成模式及工作原理.82.1机载POS系统.82.1.1差分GPS定位技术.82.1.2惯性导航系统.92.1.3惯性测量单元IMU.102.1.4DGPS/IMU组合方式.112.2国产POS与SWDC航摄相机的集成模式.122.2.1国产POS系统.122.2.2SWDC航摄相机.132.2.3惯性稳定平台.152.2.4集成系统的结构原理.152.3POS与航摄相机集成应用的工作原理.162.3.1机载POS系统的应用方式.162.3.2常用的坐标系统及其角元素定义.182.3.3利用Heading、Pitch、Roll计算Phi、Omega、Kappa.202.3.4摄影中心空间位置的确定.213POS与航摄仪集成系统误差分析及检校方法与航摄仪集成系统误差分析及检校方法.223.1POS与航摄仪集成系统误差分析.223.1.1惯导系统的漂移与初始对准误差.223.1.2时间同步误差.233.1.3多传感器安置误差.243.1.4坐标系转换误差.263.2系统误差检校数学模型.27IV3.2.1偏心角及子午线收敛角误差检校模型.273.2.2IMU偏心分量检校模型.313.3检校精度评定方法.323.3.1系统误差参数的检校精度.323.3.2外方位元素精度.333.3.3直接地理定位精度.334惯性测量单元惯性测量单元IMU的精度检校与试验分析的精度检校与试验分析.344.1基于转台的IMU测角精度检校.344.1.1初始对准重复性检测.354.1.2跟踪姿态角精度标定.364.1.3静态漂移检测.394.2时间同步性的类比试验.404.2.1车载类比试验.414.2.2航飞类比试验.435国产国产POS与与SWDC数测相机集成系统塔吊检校试验数测相机集成系统塔吊检校试验.455.1涿州地面检校场.455.2模拟航摄试验方案.465.2.1试验流程设计.465.2.2试验数据处理流程.475.3试验数据处理与验证分析.485.3.1计算系统参数，模型验证.485.3.2外方位元素和直接地理定位精度.525.3.3基本结论.556国产国产POS与与SWDC数测相机集成系统飞行检校试验数测相机集成系统飞行检校试验.566.1平顶山试验场.566