定位定向系統(tǒng)詳細(xì)介紹

1、定位定向系統(tǒng)詳細(xì)介紹在數(shù)字遙感技術(shù)飛速發(fā)展、 遙感對(duì)定位技術(shù)的要求不斷提高的背景下，由DGPS/IMUB成的定位定向技術(shù)得到了人們的重視。POSffi比于慣性系統(tǒng)和普通的 GPSt航系統(tǒng)具有很強(qiáng)的導(dǎo)航定位能力這一優(yōu)勢(shì)。普通的 GP杯能直接獲得傳感器的姿態(tài)信息， 且單位時(shí)間內(nèi)輸出的數(shù)據(jù)比較少， 因而在高動(dòng)態(tài)環(huán)境中的可靠性較差，而慣性測(cè)量裝置雖然能夠測(cè)得位置、姿態(tài)、速度、角速度和加速度等導(dǎo)航參數(shù)， 但是隨著時(shí)間推移， 其誤差也會(huì)逐漸增大，因此，POSA合定位系統(tǒng)彌補(bǔ)了兩者的缺陷，實(shí)現(xiàn)了遙感影像的直接地理定位。1 POS介紹目前廣泛運(yùn)用的兩種 POSM加拿大的POS/AV系統(tǒng)和德國(guó)的 AEROcon

2、trol 系統(tǒng)。POS/AV系統(tǒng)由4部分組成；慣性測(cè)量系統(tǒng)（IMU）。慣性測(cè)量系統(tǒng)主要包括加速計(jì)（ 3 個(gè)） 、陀螺儀（ 3 個(gè)） 、數(shù)字化電路和一個(gè)中央處理器。 通過(guò)陀螺儀和加速計(jì)就可以測(cè)得速度和角度的增率， 再在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的輔助下， 就能夠獲取相對(duì)于地球的位置、速度和方向。GPS GPS是由衛(wèi)星和GP酸收機(jī)組成，在 POS/AV中主要是為相關(guān)軟件提供波段和距離信息。計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)負(fù)責(zé)處理各種導(dǎo)航數(shù)據(jù)和管理導(dǎo)航信息。 數(shù)據(jù) 后處理軟件POSPac通過(guò)處理POS/AV系統(tǒng)在運(yùn)行中獲得的慣性 量測(cè)數(shù)據(jù)、GPS原始數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)站的數(shù)據(jù)，該軟件就能夠得到最優(yōu)化的組合導(dǎo)航解。如果運(yùn)用到攝影測(cè)

3、量當(dāng)中，還需要軟件在POSEO1塊解算出每幅影像的外方位元素。AEROcontrol 系統(tǒng)主要由以下3 部分組成： 慣性測(cè)量裝置。慣性測(cè)量裝置主要由加速度計(jì)（ 3 個(gè)） 、陀螺儀（ 3 個(gè)）和信號(hào)預(yù)處理器組成， 在轉(zhuǎn)角和加速度的測(cè)量中具有較高的精度。 GPS。GP駐要用來(lái)接收GP繳據(jù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。主要功能是采集未 經(jīng)任何處理的IMU和GP繳據(jù)，并將它們保存在 PC卡上用于后 處理；協(xié)同GPS IMU和所用的航空傳感器的時(shí)間同步；將計(jì)算 機(jī)裝置實(shí)施組合導(dǎo)航計(jì)算的結(jié)果作為CCNS4勺輸入信息。CCNS狂要是對(duì)AEROcontrol進(jìn)行控制管理，通過(guò) CCNS4 可以控制AEROcontrol系統(tǒng)記

4、錄數(shù)據(jù)，同時(shí)，CCN就夠監(jiān)控?cái)?shù) 據(jù)的記錄，檢測(cè)GPSg收機(jī)運(yùn)行情況和實(shí)時(shí)組合導(dǎo)航計(jì)算的結(jié) 果。后處理軟件 AEROoffice 提供了處理和評(píng)定所采集數(shù)據(jù)所需的全部功能，除了提供DGPS/IMU勺組合Kalman濾波功能外，還 提供用于將外定向參數(shù)轉(zhuǎn)化到本地繪圖坐標(biāo)系的工具。2 POS誤差來(lái)源利用POS進(jìn)行傳感器對(duì)地定位時(shí)，誤差來(lái)源主要包括以下幾 個(gè)方面。2.1 傳感器位置傳感器的安放是一項(xiàng)非常重要的工作， 會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的性能。對(duì)于傳感器的安放位置，要符合下面兩個(gè)條件：檢校誤 差對(duì)傳感器間偏移改正的影響最小； 傳感器之間不能有任何微小的位移。 為此， 可以通過(guò)縮小傳感器之間的距離來(lái)改善第一

5、個(gè)條件的影像，但是后者相對(duì)來(lái)說(shuō)更難克服。2.2 時(shí)間同步因?yàn)镻OS是GP邰口慣性測(cè)量系統(tǒng)集成應(yīng)用，所以GPSM以不 斷接收外部數(shù)據(jù)， 以此就能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中修正慣性測(cè)量裝置， 這 樣就能夠控制隨時(shí)間積累的誤差。但同時(shí)GP族動(dòng)態(tài)環(huán)境中會(huì)遇到周跳和信號(hào)失鎖的問(wèn)題， 這可以通過(guò)短時(shí)間內(nèi)高精度的慣性量測(cè)信息得到解決，并且還能夠幫助GPSg收機(jī)提高抗干擾的能力，使得其跟蹤和捕獲衛(wèi)星信號(hào)的能力增強(qiáng)。但是，正常情況下要做到GPS之慣性測(cè)量系統(tǒng)之間時(shí)間同步的難度是很大的，首要問(wèn)題就是對(duì)GPSB據(jù)和慣性裝置量測(cè)數(shù)據(jù)的同步使用，兩個(gè)系統(tǒng)之間的時(shí)間同步性要求會(huì)伴隨著精度要求的提高而提高， 如果不 能恰當(dāng)?shù)靥幚磉@個(gè)問(wèn)題

6、， 它將成為一個(gè)嚴(yán)重的誤差源， 因?yàn)樗?接影響著載體的運(yùn)行軌跡，從而影響外方位元素的確定。2.3 初始校正初始校正處理一般在測(cè)量之前完成， 是將慣性系統(tǒng)通過(guò)旋轉(zhuǎn)矩陣把自身體系轉(zhuǎn)換到地面水平體系的過(guò)程， 通常包括粗校正和精確校正兩個(gè)階段。 粗校正是通過(guò)傳感器的原始輸出數(shù)據(jù)和單一地考慮地球旋轉(zhuǎn)及重力場(chǎng)假設(shè)模型來(lái)近似估計(jì)姿態(tài)參數(shù)。 由于低精度的慣性系統(tǒng)不能在靜態(tài)環(huán)境中校正， 因此可以通過(guò)飛機(jī)運(yùn)動(dòng)來(lái)獲得更優(yōu)化的對(duì)準(zhǔn)精度。 飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)如果能夠帶來(lái)足夠大的水平加速度， 那么未對(duì)準(zhǔn)誤差的不確定性將可以通過(guò)速度誤差迅速觀(guān)測(cè)出來(lái)，并且能夠根據(jù)DGPS勺速度更新利用Kalman濾波估計(jì) 出其大小。2.4 系統(tǒng)檢校由于直接傳感器定向沒(méi)