论文部分内容阅读
移动测量系统中定位定姿系统(POS)是整个系统的重要组成部分,其定位定姿精度决定了系统的整体测量水平。本文围绕POS系统动态精度检测问题,设计了一套动态检测系统,并重点对动态检测系统的硬件集成与软件开发、测量合作目标的安置参数解算、POS系统动态定位定姿精度检测方法关键技术所涉及的理论及技术开展研究,为建立统一的POS系统精度测试标准提供参考。 本研究主要内容包括:⑴研究了动态精度检测的数据处理流程。介绍了动态跟踪测量所涉及的坐标系统和时间系统及其相互转换关系。通过系统推导动态跟踪测量的数据解算模型,实现坐标基准统一。建立 GPS时、全站仪时及计算机时之间的时间同步模型,将全站仪时转换为GPS时,实现跟踪测量装置与POS系统之间的时间基准统一。⑵根据动态跟踪测量传感器的应用现状,将GNSS授时装置、全站仪、激光跟踪仪组合构成高精度动态跟踪测量系统的方案,介绍了动态检测系统的工作原理。开发全站仪跟踪测量程序,及相应数据处理的程序。⑶研究了测量合作目标安置参数解算模型,系统分析POS系统定位定姿误差、全站仪测距测角误差、尺度因子误差等误差源对安置参数解算的影响,并推导了安置参数解算的误差模型。实验过程中,在运动载体上合理地布置测量合作目标以提高安置参数的解算精度,并对安置参数进行相应的精度估计。⑷研究动态跟踪测量的误差来源,并建立模型分析时间同步误差、测角测距误差、合作目标安置参数误差及坐标转换误差对动态跟踪测量精度的影响。通过实验,验证全站仪动态模式测角测距精度、时间同步精度及坐标转换精度,进一步分析了动态检测系统的性能。⑸研究了POS系统动态定位精度检测方法。采用分段曲线拟合的方式进行动态测量数据的粗差探测及剔除,并通过轨迹对比的方式验证全站仪动态跟踪测量所能达到的精度。基于ICP算法,采用跟踪仪高精度轨迹,修正全站仪测量轨迹,以提高检测系统动态测量精度。采用事后轨迹比对与实时点位比对两种方式,验证 POS系统动态的定位精度。⑹研究了POS系统动态姿态精度检测方法。设计了高精度IMU解算姿态参数,轨道拟合解算航向角参数和通过同名点求解坐标旋转矩阵求解姿态参数三种方案。在实验时,在动态模式下,采用拟合动态轨迹的方式求解拟合曲线导数,开展航向角参数解算精度研究;在准动态模式,通过坐标转换的方式求解同名点坐标转换矩阵,开展载体的姿态参数解算精度研究。