《博士后出站报告 国产 POS 与 SWDC 航测相机集成系统检校试验》由会员分享，可在线阅读，更多相关《博士后出站报告 国产 POS 与 SWDC 航测相机集成系统检校试验（84页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 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 System Calibration on Integrated Domestic POS for SWDC Aerial Mapping Camera 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
2、 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
3、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
4、 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 II Abstract For Pr
5、actical application of domestic aerial remote sensing equipmentsystem working principle of integrated system of POS and Digital Aerial Mapping Camera were deeply analyzed Theory and method of Direct Geo referencing in POS associated aerial photogrammetry were discussed especially on some key technic
6、al problems such as system calibration and error correction Experimentations combining ground simulation and actual production were designed and implemented on performance test error calibration correction and data processing of integrated system A set of Technical process and Implementation plan wa
7、s preliminary formed to meet system calibration of domestic POS and SWDC aerial mapping camera Main conclusions are as follows 1 Precision verification process has strong controllability and maneuverability can test actual performance on Angle measuring accuracy and stability of inertial measurement
8、 unit by biaxial nc rotary table Time synchronization of GPS and IMU is commendably solved by attitude analogy method with double POS system 2 Integration system calibration is the key to airborne remote sensing system application based on POS Experimental results from tower crane and actual flight
9、show that system calibration method of Domestic POS with SWDC aerial Mapping Camera is scientific and reasonable and its calibration model and error correction model are feasibility and correctness 3 Calibration field with ground tower crane can avoid airspace restrictions of flight and so can provi
10、de effective and convenient calibration test environment for airborne remote sensing system Because of it has a sufficient number of high precision control points integrated system calibration parameters can be steadily calculated and so can be directly applied to subsequent actual flight 4 Actual f
11、light Experimentations were implemented by installing domestic integrated system on AC 2 aircraft Calibration results preliminarily show that domestic POS system can obtain Exterior Orientation Parameters whose precision is consistent with traditional aerial triangulation after error correction so t
12、hat image direct Geo referencing is realized 5 System error parameters such as boresight angle and IMU offset can be calibrated based on ground tower crane and are directly used for aerial flight But its direct georeferencing precision after system error correction need be verified by productive tes
13、ts from larger range and deeper level Keywords Position and Orientation System Inertial Measurement Unit Aerial Mapping Camera System Integration Calibration Field Direct Georeferencing III 目目 录录 内内 容容 摘摘 要要 I ABSTRACT II 1 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 1 1 1 引言 1 1 2 POS 系统及其辅助航空摄影测量 2 1 3 POS
14、与航摄仪集成系统检校 4 1 4 本文研究和试验工作简介 6 2 POS 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 8 2 1 机载 POS 系统 8 2 1 1 差分GPS定位技术 8 2 1 2 惯性导航系统 9 2 1 3 惯性测量单元IMU 10 2 1 4 DGPS IMU组合方式 11 2 2 国产 POS 与 SWDC 航摄相机的集成模式 12 2 2 1 国产POS系统 12 2 2 2 SWDC航摄相机 13 2 2 3 惯性稳定平台 15 2 2 4 集成系统的结构原理 15 2 3 POS 与航摄相机集成应用的工作原理 16 2 3 1 机载POS系统的应
15、用方式 16 2 3 2 常用的坐标系统及其角元素定义 18 2 3 3 利用Heading Pitch Roll 计算Phi Omega Kappa 20 2 3 4 摄影中心空间位置的确定 21 3 POS 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 22 3 1 POS 与航摄仪集成系统误差分析 22 3 1 1 惯导系统的漂移与初始对准误差 22 3 1 2 时间同步误差 23 3 1 3 多传感器安置误差 24 3 1 4 坐标系转换误差 26 3 2 系统误差检校数学模型 27 IV 3 2 1 偏心角及子午线收敛角误差检校模型 27 3 2 2 IMU偏
16、心分量检校模型 31 3 3 检校精度评定方法 32 3 3 1 系统误差参数的检校精度 32 3 3 2 外方位元素精度 33 3 3 3 直接地理定位精度 33 4 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 34 4 1 基于转台的 IMU 测角精度检校 34 4 1 1 初始对准重复性检测 35 4 1 2 跟踪姿态角精度标定 36 4 1 3 静态漂移检测 39 4 2 时间同步性的类比试验 40 4 2 1 车载类比试验 41 4 2 2 航飞类比试验 43 5 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 45 5 1 涿州地面检校场 45 5 2 模拟航摄试验方案 46 5 2 1 试验流程设计 46 5 2 2 试验数据处理流程 47 5 3 试验数据处理与验证分析 48 5 3 1 计算系统参数 模型验证 48 5 3 2 外方位元素和直接地理定位精度 52 5 3 3 基本结论 55 6 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 56 6
