航摄异常POS数据处理方法研究

摘要

在航空摄影测量中使用定姿定位系统辅助获取航摄像片外方位元素已经成为航空摄影测量成图的重要手段。本文针对航空摄影测量中因GPS失锁和IMU中途断电而造成的POS数据异常情况，详细分析了IMU/GPS紧组合技术及IMU/GPS组合空中初始对准方法，结合出现异常的航摄POS数据进行了实例分析。本文研究内容主要可概括为以下三个方面:
　　(1)概述了捷联惯性导航的基本原理，在此基础上详细讨论了捷联惯导的误差模型并建立捷联惯导的15维状态方程。分析IMU/GPS紧组合算法并建立了相应状态方程和量测方程。
　　(2)研究了定姿定位系统中常用的静基座初始对准算法，并根据实际航摄项目的POS数据进行了捷联惯导静基座初始对准实验，实验结果表明完成捷联惯导静基座的初始对准至少需要3min时间。研究了IMU/GPS组合空中初始对准算法，分析了不同机动环境下各状态量的可观测性及组合空中对准效果。
　　(3)研究了紧组合算法对因中途断电、GPS失锁而造成的异常POS数据的处理能力。实验结果表明，在返航过程中发生POS数据中断时，存在“S”形机动这一过程情况下采用IMU/GPS组合空中对准完成逆向初始对准，并在此基础上采用紧组合算法，最终解算得到的位置、速度和姿态精度较松组合解算的位置、速度和姿态精度要高;在GPS失锁瞬间，位置和速度均方根误差发生明显的突变，其大致趋势激增后逐渐变小，在没有发生GPS失锁时段，解算结果合理。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．4 存在问题

1．5 本文主要研究内容

2 基于IMU／GPS的定姿定位技术原理

2．1 引言

2．2 捷联惯性导航原理及误差方程

2．3 GPS导航定位原理概述

2．4 IMU／GPS组合导航及Kalman滤波原理

2．5 本章小结

3 IMU／GPS紧组合算法研究

3．1 引言

3．2 IMU／GPS紧组合系统的数学模型

3．3 本章小结

4 IMU／GPS组合导航初始对准方法研究

4．1 引言

4．2 捷联惯性导航静基座初始对准

4．3 IMU／GPS组合空中动态对准

4．4 本章小结

5 基于IMU／GPS的定姿定位系统异常数据处理的实例分析

5．1 引言

5．2 实验软件介绍

5．3 航摄POS异常数据处理的实例分析

5．4 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献