用于地籍测量的高精度定位系统研究与实现

摘要

本文以地籍测量低动态的测量特点和高精度的测量要求为背景，将惯性测量系统应用于地籍测量中，开展了用于地籍测量的高精度定位系统的研究工作。针对惯性技术中初始对准技术、误差估计与补偿技术、标定技术在高精度地籍定位测量系统中的应用进行了相关的研究。
　　本文具体研究内容包括以下几个方面:
　　1、将捷联惯性测量系统应用于地籍测量，针对地籍测量仪器的需求进行了用于地籍测量的高精度定位系统功能分析;在功能分析的基础上针对系统的功能划分进行了系统构成设计，为系统的研制提供了依据。
　　2、在研究惯性技术中常用的初始对准方法的基础上，针对地籍测量特殊的工程应用环境，设计了用于地籍测量惯性系统的初始对准方法。该方法借助于四位置寻北原理，在调平装置提供水平姿态角的基础上，利用高精度转位机构提供四个位置转位信息，解算得到寻北角作为方位角，再利用kalman滤波将姿态角实时反馈到系统中，仿真结果证明了四位置寻北辅助初始对准方法在用于地籍测量的惯性系统中应用的可行性。
　　3、针对用于地籍测量的惯性系统静态误差估计与补偿，利用标定的方法，有效地补偿了传感器的安装误差和偏置误差。针对惯性测量系统固有的误差随着时间累积的特性，利用坐标已知点、零速修正点等辅助点可提供的不同观测信息设计了不同的滤波器，对惯性传感器的误差进行估计，仿真结果表明，用于地籍测量的高精度定位系统在使用过程中，不同的辅助点对传感器误差具有不同程度的修正效果，有助于满足地籍测量作业过程多种误差修正需求。
　　4、基于国家土地行业标准《地籍调查规程(TD/T1001-2012)》、《第二次全国土地调查技术规程(TD/T1014-2007)》等标准，在本文前面的系统构成和系统工作过程中相关的算法研究的基础上，对用于地籍测量的高精度定位系统使用规程进行了相关研究，给出了系统的工作流程框架和利用本系统开展地籍测量工作的作业流程框架。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 论文背景与意义

1．1．1 地籍测量新技术研究的背景

1．1．2 地籍测量现状及问题

1．1．3 地籍测量应用中新引入的惯性测量技术

1．2 惯性技术在地籍测量中的应用概述

1．2．1 惯性技术概述

1．2．2 惯性测量系统发展现状及在地籍测量中的应用

1．3 本文主要研究内容及章节安排

第二章 用于地籍测量的高精度定位系统构成与实现

2．1 用于地籍测量的高精度定位系统功能分析

2．1．1 系统功能分析

2．1．2 系统性能分析

2．2 用于地籍测量的高精度定位系统构成

2．2．1 IMU机箱

2．2．2 基座

2．2．3 手持式显控设备

2．2．4 GPS接收机

2．2．5 用于地籍测量的高精度定位系统构成小结

2．3 本章小结

第三章 用于地籍测量的惯性系统初始对准方法研究

3．1 初始对准常用的方法

3．1．1 解析粗对准算法

3．1．2 kalman滤波精对准算法

3．1．3 仿真试验及结果分析

3．2 四位置寻北辅助初始对准算法

3．2．1 提高方位角对准精度的方法

3．2．2 仿真分析

3．3 四位置寻北辅助初始对准半物理仿真实验

3．4 本章小结

第四章 用于地籍测量的惯性系统误差估计与补偿

4．1 惯性测量系统误差模型

4．2 用于地籍测量的惯性系统静态误差估计与补偿

4．2．1 惯性系统静态误差估计试验测试内容

4．2．2 惯性系统静态误差估计试验环境

4．2．3 惯性系统静态误差估计试验模型及数据处理方法

4．2．4 惯性系统静态误差估计实验结果

4．2．5 低动态分段标定处理

4．2．6 惯性系统静态误差的补偿

4．3 用于地籍测量的惯性系统传感器误差在线估计与补偿

4．3．1 用于地籍测量的惯性系统传感器误差在线估计方程

4．3．2 用于地籍测量的惯性系统传感器误差在线估计仿真

4．3．3 用于地籍测量的惯性系统传感器误差在线估计的外部信息

4．3．4 基于调平修正点的半物理仿真实验

4．4 本章小结

第五章 用于地籍测量的高精度定位系统作业规程研究

5．1 用于地籍测量的高精度定位系统操作流程研究

5．2 用于地籍测量的高精度定位系统作业规程研究

5．2．1 准备工作

5．2．2 外业作业

5．2．3 内业作业

5．2．4 核查草图

5．2．5 出正式图

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

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