机载POS直接地理定位的精度分析
航空摄影测量中POS系统高精度定位技术
航空摄影测量中POS系统高精度定位技术摘要：定位定向系统是航空摄影测量设备中的机载基准传感器，由卫星导航系统、POS系统计算机构成，可以实时获取到载体速度、姿态、位置等信息，将POS系统应用在测绘领域之中已经受到了广大专家学者的认可，但是，如何提升POS系统的精度依然是一个难题，本文主要分析航空摄影测量中机载POS系统的高精度定位定向技术。
关键词：航空摄影测量；机载POS系统；高精度定位定向技术一、POS辅助航空摄影测量技术的基本原理惯性导航系统（INS）是由IMU和控制系统组成，IMU又包括3个加速度计、3个自由度陀螺仪以及必要的数字电路和图形处理器（GPU），利用3个加速度计测量载体在三轴反向上的平移加速度、一次积分获取载体的瞬间速度，同时，陀螺仪可以记录三轴在导航坐标系中的姿态角，并给出载体航向，以此实现对载体的导航工作。
GPS是目前应用最为广泛的定位和导航系统，可以为用户提供实时的空间坐标信息、速度信息和精确授时。
差分全球定位系统（DGPS）技术是在多个已知点位上安装设置GPS基准站，对目标点位置接收机进行同步观测，基于各个基准站空间坐标信息和改正参数，对目标点数据进行求差改正，并综合全部观测数据进行平差计算，获取精确的三维坐标。
IMU可以实现导航的完全自主化，降低了外界信息的依赖性，可以提供较高精度的导航、速度、航向等信息，但采用IMU的系统的导航精度完全取决于自身系统的精确性，这样就造成定位误差的时间积累。
DGPS技术定位精度高、可以全天候进行连续定位，误差不随工作时长而积累，但采用DGPS技术的系统为非自主系统，不能实时提供姿态参数等，在运动过程中不易跟踪和捕获卫星信号，造成定位精度的下降。
基于卡尔曼滤波方式将二者进行组合，形成互补，通过信息传递、数据融合和最优化求解，获得运动过程中高精度的导航系统。
二、POS系统定位方案分析POS系统是航空摄影载体导航的传感器，也是航空摄影拍摄照片的眼睛，有着十分重要的作用，POS系统主要由GPS技术与惯性导航系统进行组合与应用，由于不同拍摄相机对于POS系统精度要求不同，且POS系统误差对于照片的影响也不一样，因此，不同摄像机对于其拍摄的侧重点与精度的要求也是不同的。
POS辅助摄影测量直接对地定位的误差分析及发展展望
POS辅助摄影测量直接对地定位的误差分析及发展展望董明;张丹;周阳林;李丰阳;焦博【摘要】高精度定位定向系统(Positioning&Orientation system,简称POS系统)能够获取机载传感器的空间位置和三轴姿态信息,从而可以实现机载遥感直接对地定位,这对于无控测图乃至未来实时智能测图具有重要意义.本文首先介绍摄影测量几何定位的基本原理和发展历程,分析了POS辅助航空摄影的原理和主要误差源,然后对未来POS技术的发展前景做以展望.【期刊名称】《北京测绘》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P120-123)【关键词】POS;直接传感器定向;航空摄影【作者】董明;张丹;周阳林;李丰阳;焦博【作者单位】信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001;信息工程大学导航与空天目标工程学院,河南郑州450001【正文语种】中文【中图分类】P2311 引言航空摄影测量是从二维对地观测影像提取三维地表空间信息的一门科学与技术，是获取人类赖以生存的地球空间信息的重要手段之一［1］。
航空摄影测量几何定位即利用遥感影像来确定地面目标点的空间位置，是遥感影像目标识别的基础。
要实现目标定位，关键在于快速而且正确地恢复影像获取时的空间方位。
长期以来，这一目标是通过空中三角测量，并借助大量合理分布的地面控制点来间接实现的。
到了70年代，美国GPS全球定位系统出现以后，人们开始采用载波相位差分GPS动态定位技术来确定航空摄影瞬间摄站的空间位置（即像片的3个外方位线元素），利用其进行空中三角测量（简称GPS辅助空中三角测量）［2］，可使摄影测量作业大量减少地面控制点、缩短航测成图周期、降低生产成本，引发了摄影测量一场小小的技术革命。
试论航空摄影测量中POS系统的误差问题
试论航空摄影测量中POS系统的误差问题作者：贾鹤玉尹爱娟于晓莉来源：《科技风》2018年第10期摘要：本文主要分析了POS辅助航空摄影技术在使用过程中可能出现的各种误差问题，以及可以采取何种方式消除这些误差的问题，航空摄影测量是一项重要的测绘工作，在具体实施过程中，误差的出现会对航飞成果以及后续处理的测量结果造成较大影响，所以必须在误差分析的基础上消除这些误差，并获取更加精确的测量结果。
关键词：航空摄影测量；POS系统；误差20世纪90年代以来，GPS全球定位技术在空中三角测量方面得到了非常广泛的应用，充分展示出了导航技术在测绘领域的应用优势。
但是GPS全球定位技术存在着无法获取像片的姿态参数，对于外业像控制点过于依赖的问题，这对GPS全球定位技术的进一步推广和应用造成了很大的阻碍[1]。
随着航空航天科技技术的进一步发展，航空摄影测量技术和惯性导航技术在航空摄影测量中得到越来越广泛的应用，POS辅助航空摄影技术开始得到广泛推广应用，POS系统能够实现直接定向测图，摆脱了对地面控制点的依赖，是航空摄影理论与实践的重大研究成果。
但是机载POS系统辅助航空摄影在工作过程中会存在一定的误差，对POS系统的性能产生非常大的影响，所以我们有必要对航空摄影测量中POS系统的误差问题进行分析，以便做出更好的处理办法和应对策略。
1 卫星导航系统误差自GPS全球定位技术应用于测绘领域以来，就凭其观察时间短以及定位精度高等优势获得了广泛的应用，但是由于GPS全球定位技术存在着无法获取像片的姿态参数以及对像控点依赖加强等问题，限制了GPS全球定位技术的进一步推广和应用，GPS全球定位技术的误差是影响定位精度的主要因素，引起卫星导航系统误差的因素主要包括卫星时钟误差、卫星星历误差、接收机设备误差、电力层与对流层折射误差以及多路径效应误差等。
卫星时钟误差和卫星星历误差是与GPS卫星关系较大的误差类型，GPS全球定位系统在工作过程中主要依靠卫星信号的传播时间来进行距离的测量，所以一旦卫星时钟出现误差，测距工作就会出现误差[2]。
航空摄影测量中POS系统高精度定位技术
航空摄影测量中POS系统高精度定位技术作者：郭建春黄志环来源：《城市地理》2017年第10期摘要：航空测量及摄影，是依托某一航摄仪器，在飞行状态之下连续予以摄影。
它关联着地表选出来的控制点，选取立体测绘。
这类独特测量，可获取最为精准的数值，属于必要手段。
在这之中，POS含有定向及定位，它是机载架构下的传感器，含有导航体系。
依托POS 体系，随时获取传递过来的载体姿态、载体飞行速率、各类方位信息，定位十分精准。
依照相位差分，可以拟定0.1米以内的精度偏差。
为此，有必要明晰POS这样的精准定位，摸索定位技术。
关键词：航空；摄影测量；POS系统；高精度；定位技术1 POS辅助航空摄影测量技术的基本原理惯性导航系统（INS）是由IMU和控制系统组成，IMU又包括3个加速度计、3个自由度陀螺仪以及必要的数字电路和图形处理器（GPU），利用3个加速度计测量载体在三轴反向上的平移加速度、一次积分获取载体的瞬间速度，同时，陀螺仪可以记录三轴在导航坐标系中的姿态角，并给出载体航向，以此实现对载体的导航工作。
GPS是目前应用最为广泛的定位和导航系统，可以为用户提供实时的空间坐标信息、速度信息和精确授时。
差分全球定位系统（DGPS）技术是在多个已知点位上安装设置GPS基准站，对目标点位置接收机进行同步观测，基于各个基准站空间坐标信息和改正参数，对目标点数据进行求差改正，并综合全部观测数据进行平差计算，获取精确的三维坐标。
IMU可以实现导航的完全自主化，降低了外界信息的依赖性，可以提供较高精度的导航、速度、航向等信息，但采用IMU的系统的导航精度完全取决于自身系统的精确性，这样就造成定位误差的时间积累。
DGPS技术定位精度高、可以全天候进行连续定位，误差不随工作时长而积累，但采用DGPS技术的系统为非自主系统，不能实时提供姿态参数等，在运动过程中不易跟踪和捕获卫星信号，造成定位精度的下降。
基于卡尔曼滤波方式将二者进行组合，形成互补，通过信息传递、数据融合和最优化求解，获得运动过程中高精度的导航系统。
航空摄影测量中机载POS系统的高精度定位定向技术研究
Ｌ
＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿●＿Ｊ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿Ｊ
过程 中对Ｄ Ｇ Ｐ Ｓ 与Ｉ ＭＵ信息采取卡尔曼滤波算法进行计算 ， 并将 滤 ４结 语 波量 测 相 关 信 息 储 存 起来 ， 第二步 ， 在上述步骤完成之后 ， 即可 利 用 总而言之 ， 将Ｐ Ｏ Ｓ 系统应用在测绘领域之 中已经受到了广大专 储存 的滤波量测相关信息对Ｐ Ｏ Ｓ 系统采取 平滑滤波算法进行计算 ， 家学者的认可 ， 但是， 如何提升Ｐ Ｏ Ｓ 系统 的精度依 然是一个难题 ， 在 校正开环误差 ， 以便 获取到最优 的运 动参数 。 Ｐ ＯＳ 系统之 中， Ｄ Ｇ Ｐ Ｓ 与Ｉ ＭＵ滤波算法一直都是其 中的核心环节 ， 为 ２ Ｐ ０ Ｓ 系统 高 精度 定 位滤 波 算法 了提升计算的精度 ， 可 以在传统 卡尔曼滤波器基础之上采取反 向固 Ｐ Ｏ Ｓ 系统主要通过卡 尔曼滤波器对ＤＧ Ｐ Ｓ 数据 与Ｉ ＭＵ定位定 定区 间平滑滤波算法 ， 该种算法可 以有效提升计算的精度 ， 在测量 向， 从这一层面而言 ， 卡尔 曼滤 波系统准确性对于结果有着较大 的 工作 的应用 中有着 良好的价值 。 影响， 此外 ， 系统 中Ｉ ＭＵ精度也较高 ， 多需要进行标定补偿 ， 因此 ， 可 参 考 文献 以将Ｉ ＭＵ误差模型简单化 ， 此外 ， Ｐ Ｏ Ｓ 系统多使用事后处理算法 ， 而 ［ １ ］ Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｔ ａ ｎ ｇ ， Ｊ ｅ ｎ ｓ Ｋ ｒ ｅ ｍ ｅ ｒ ， Ｈ ｅ ｌ ｍ ｕ ｔ Ｋ ｏ ｈ ｌ ｈ ａ ａ ｓ ． Ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｉ ｎ ｇ Ｄ Ｇ Ｐ Ｓ ／ Ｉ Ｍ Ｕ 卡 尔曼滤波能力 和存储量与状 态维数密切 相关 ， 需要 降低滤波维 ｂ ａ ｓ ｅ ｄ Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｅ ｔ ｒ ｙ ｔ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ， Ｐ ｈ ０ ｔ ０ ｇ ｒ ａ ｍｍ ｅ ｔ ｒ １ ｃ Ｗ ｅ ｅ ｋ ２ ０ ０ ３ ， 数， 其计算方程 如下 ：
机载POS系统对地定位方法初探
边地区设定至少一个基准站 ,并安装静态 GPS 信号 使区域网结构十分完美且检校场及 GPS/ IMU 数据
接收机 ,要求地面 GPS 接收机的数据更新频率不低 联合处理准确无误 ,D G 所能达到的精度仍然难以满
于机载接收机的更新频率 ,以相对 GPS 动态定位方 足大比例尺测图的需要 。
式来同步观测 GPS 卫星信号 。
研究表明 ,利用载波相位 GPS 动态定位技术 ,
的空间位置与航摄像片的 3 个姿态角 (φ,ω,κ) 相 平面精度可达 2 cm ,高程精度可达 5 cm 。利用动态
关 。也即利用机载 GPS 观测值解算投影中心的空 差分 GPS 定位技术测定的摄站位置可以满足摄影
间位置离不开航摄仪的姿态参数 。POS 系统中的惯 测量的精度要求 。
航摄仪主点 、GPS 天线和 IMU 三者之间的空间 坐标变换可以通过坐标变换实现 。图 1 中 X GPS 、 Y GPS 、Z GPS和 X Sens 、Y Sens 、ZSens6 个常量需要在飞行 摄影之前或摄影完成之后进行测定 。为了保证获取 航摄仪曝光瞬间摄影中心的空间位置和姿态信息 ,航 摄仪应该提供或加装曝光传感器 及 脉 冲 输 出 装 置 。 目前 , Leica 公 司 的 RC - 20 、RC - 30 和 Zeiss 厂 的 RM K- TOP 等现代航摄仪已带有此脉冲信号输出装 置 ,而 IMU 和机载 GPS 接收机则有对应的外部事件 输入装置。机载 GPS 接收机必须是能在高速飞行条 件下工作的动态 GPS 信号接收机 ,数据更新频率要优 于 1 次/ s。机载 GPS 天线应安装在飞机顶部外表中
集成系统利用安设在航摄飞机和一个或多个地 面基准站上的 GPS 接收机 ,采用差分动态 GPS 定位 方法来联合测定摄影中心的空间位置 。航空摄影完 成后 ,对机载和地面 GPS 信号接收机所记录的载波 相位观测量进行测后数据处理 ,便可得到每一个观 测历元时刻机载 GPS 天线相位中心的空间位置 。 在机载 POS 系统和航摄仪集成安装时 , GPS 天线相
空三加密POS系统的应用探讨
空三加密POS系统的应用探讨摘要：通过对城市高精度数码航空摄影中POS系统的应用，实践数码航摄、架设基站、转换坐标、航测内业空三加密等内容，经过比对POS系统等三种空三加密作业方法和分析验证数学精度和外业检测的数据，本文探讨了POS系统对空三加密精度的作用，尤其是在提高大比例尺地形图航测内业方面作用之大。
关键词：空三加密；POS系统；精度；分析引言随着我国技术的发展，绘测工作中数码航空摄影技术的广泛推广，GNSS（全球导航卫星系统）中的POS（精密空间定位系统）技术的研究开发应用，使得导航定位精度大大提高了，而且数码航空摄影质量也明显提高。
本文结合城市高精度数码航空摄影项目中采用POS技术的实践，对空三加密POS系统的应用进行探讨。
1.POS系统在进行数码航空摄影时，把数码航摄仪和POS系统合成，再通过GPS载波相位差分精度定位得到摄影仪的位置参数和由IMU测定的摄影仪的姿态参数，接着把IMU、DGPS的数据一起处理，取得航空摄影瞬间像片的姿态和位置，如此在航测内业时可以达到恢复摄影时像片与地面关系的作用，从而进一步解析像片的测量。
上述参数的直接获取对数字摄影测量具有重大影响，不仅使航空影像可以快速空间地理定位，而且使数字摄影测量工作的整个流程都有新的进步。
在实际工程应用中，机载POS系统直接地理定位的实际精度，可以利用n个地面检查点的坐标已知值(野外实测)和直接地理定位值之间的偏差(Δx，ΔY，ΔZ)，按下式求出:μxy为总体平面实际精度，μZ为总体高程实际精度，n为检查点个数。
2.技术分析2.1数码航空摄影城市数码航空摄影使用的是UCX数码摄影仪，设置焦距为90.5mm，采用像片像素6.2um，压缩幅面为6.6cm*10.6cm，展开了3400平方千米不同区域范围，地面基准站采取城市连续运行卫星定位综合服务系统参考站的数据进行摄影的联合数据处理，可以保证数码航空摄影数据成果更加具有准确性和可靠性。
POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析
POS辅助航空摄影测量应用方法研究与误差分析[摘要]随着pos辅助数字相机航空摄影测量技术的出现并逐渐成熟，这种可大大减少地面控制点、缩短成图周期、节省成本的技术也逐步应用到航空遥感的各个领域中。
本文首先概述了pos系统，深入探讨了pos 系统误差检校。
[关键词]pos系统、航空摄影测量、误差中图分类号：o241.1文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0000-001 pos系统概述高精度定位定向系统（position & orientation system，简称pos系统）是机载雷射探测与测距系统的关键，其核心思想是采用动态差分gps（即differential gps）技术和惯性测量装置imu（即inertial measurement unit）直接在航测飞行中测定感测器的位置和姿态，并经过严格的数据处理，获得高精度的感测器的六个外方位元素，从而实现无或极少地面控制的感测器定位和定向，pos 系统又称gps/imu集成系统。
1.1 pos 辅助航空摄影测量方法该系统由惯性测量装置、航摄仪、机载 gps 接收机和地面基准站 gps接收机四部分构成，其中前三者必须稳固安装在飞机上，保证在航空摄影过程中前三者之间的相对位系不变，如图1所示。
pos辅助航空摄影测量方法主要包括直接定向法（direct georeferencing，简称dg）和pos辅助空中三角测量方法（integrated sensor orientation，简称iso）：直接定向法是通过布设检校场对集成系统的误差参数进行检校，进而得到每张像片的高精度外方位元素。
即对检校场进行空中三角测量，得到检校场每张像片的外方位元素值，与利用pos技术直接获取的检校场对应像片外方位元素值进行比较，从而得到偏心角的值和三维坐标系统差改正数。
用得到偏心角的值和三维坐标系统差改正数对整个样区的pos数据处理解算出的每一张像片的三维坐标和角元素进行改正，最后得到每张像片的外方位元素。
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XP
XS
u
YP = YS + R v
( 1)
ZP
ZS
w
式中, R 是航摄像片 3个姿态角 ( , , )所构
成的正交坐标变换矩阵。式 ( 1) 是通过机载 POS系
统获取摄站空间位置的理论公式。
1. 1. 2 航摄仪姿态参数的确定
从式 ( 1)可以看出, 利用 POS系统测定投影中 心的空间位置离不开航摄仪的姿态参数。 POS系统
DX YZ = K ! D t! K !T
( 18)
式中, Dt!为参数向量 t!的协方差阵, 其获取方
法前面均已讨论: t!= [XP YP ZP
u v w aX aY
aZ bX
bY
bZ
]
T 1
∀
15;
K!为式 ( 10) 中像片位置参数对向
量 t!各参数的一阶偏导数矩阵。
2. 4 直接地理定位的理论精度 由于在直接定位方法中, 测区像片的外方位元
后按式 ( 13, 14)计算未知数的中误差 ∀i。
Q= (ATA )- 1
( 13)
∀i = ∀0
Q ii,
∀0 = %
[ VV ] 3n - 18
( 14)
式中, ∀0 称为单位权中误差; n 表示参与检校 的像片数。
2. 3 像片外方位元素的精度
对于直接地理定位方法而言, 测区像片的外方 位元素是按式 ( 9)和 ( 10)对机载 POS观测值进行系
( 6)
ZP
ZS
w
aZ
bZ
式 ( 6)表达了 POS观测值与航摄仪投影中心坐 标之间的严格几何关系。按照泰勒级数展开至一次
项, 建立 POS系统摄站坐标的误差方程为
vXP
u
!
aX
a
bX
b
vYP = P1 v + P2
! + D 1 aY + D2 a + D 3 bY + D4 b - L
( 7)
vZP
在航空摄影过程中, 点 P 和点 S 的相对位置关 系保持不变, 即点 P 在像空间辅助坐标系 S - UVW
中的坐标 ( u, v, w ) 是常数。假设点 P 和点 S 在大地
坐标系 M - X YZ 中 的坐标 分别 为 ( XP , YP, ZP ) 和
( XS , YS, ZS ) , 则它们满足式 ( 1) , 即
1 理论基础
1. 1 POS辅助航空摄影集成系统的工作原理 PO S 辅助 航空 摄 影 集 成系 统 由 惯 性 测 量 装 置 、
航摄仪、机载 GPS接收机和地面基准站 GPS接收机 4部分构成, 其中前 3 者必须绑定并稳固安装在飞 机上, 保证在航空摄影过程中 3者之间的相对位置 关系不变。除安装在飞机上的设备外, 应在测区或 周边地区设定至少一个基准站, 并安装静态 GPS信 号接收机。要求地面 GPS 接收机的数据更新频率 不低于机载接收机的更新频率, 以相对 GPS动态定 位方式来同步观测 GPS卫星信号。 1. 1. 1 投影中心空间位置的确定
0 0
∀2 0 I 0 ∀2
I
DE 的计算方法我们已经讨论过。
在此, 将 D t 看作已知值; K 为姿态参数对向量
t各参数的一阶偏导数矩阵。
像片姿态参数的精度确定后, 即可根据误差改正
式 ( 10), 按照协方差传播律推算像片位置参数的精度。
像片位置参数的协方差阵 DXYZ满足式 ( 18), 即
( 16)
按照协 方差 传播规 律, 姿 态参 数的 协方 差阵 D 满足式 ( 17) , 即
D = K D t KT
( 17)
式中, D t 为参数向量 t= [ I I I a a a b b
b ! ! ! ] T的协方差阵, 即
∀2 0 0
I
DP 03 ∀ 9 D t = 09 ∀3 DE , 其中, DP =
文章编号: 1001- 070X ( 2007) 04- 0033- 05
0 引言
机载 POS系统直接地理定位, 技术是航空遥感 领域的研究热点。国 内多家科研单 位引进了德国 IG I公司的 AeroControl - IID 或 加拿 大 APPLAN IX 公司的 POS /AV 510等 POS系统, 并在开展相关的 实验研究。机载 POS 系统直接地理定位的数据质 量和可靠性是备受关注的问题, 其中 POS观测值的 精度和直接地理定位的实际精度是最为关键的技术 指标。
可解算出摄站的空间位置信息。所以, 利用机载 POS
系统和一个或多个地面基准站可以直接获取航摄像片
的 6个外方位元素, 从而精确反演成像过程。 1. 2 系统误差检校
系统误差检校的基本思路是: 通过传统空三或 联合平差方法解算检校场航片的外方位元素, 将其视 为真值, 和 POS系统获取的航片外方位元素进行比 较, 利用 POS系统和航摄仪的空间位置关系, 直接计 算系统误差参数。在式 ( 2)中引入漂移误差模型, 则
若记
R = R ( I + a + t b , I + a + t b , I + a + t b ) R ( !, !, ! )
( 3)
I!= I + a + t b ; I!= I + a + t b ; I! = I + a + t b ,
同时考虑空间相似变换矩阵属于正交变换矩阵, 则
R I! = R ( I + a +
统误差改正后, 直接计算得到的。也就是说, 可以将
测区像片的外方位元素 看作是 POS 观测值和系统
误差参数的函数。按照协方差传播律, 可以分析像 片外方位元素的误差与 POS观测 值和系统误差参
数精度的关系。
摄影测量的像片姿态参数通常是小角度, 为了
分析问题方便, 将式 ( 3)简化为式 ( 15) , 即
剔除系统漂移误差后随机误差的分布。
2. 2 系统误差参数的检校精度
系统误差参数是通过系统误差检校获取的, 它 们的精度会直接影响定位误差改正的效果。因为各
系统误差参数均是通过最小二乘的方法平差解算出
来的, 所以, 各未知数解算完成后, 可以通过法方程
的系数矩阵求逆, 获取相应未知数的权倒数 Q ii, 然
w
!
aZ
a
bZ
b
式中, 各系数矩阵为 PO S观 测值 ( XP, YP , ZP ) 对相应未知数的一阶偏导数。
1. 3 系统误差改正 系统误差改正是根据检校出的系统误差参数对
根据最小二乘平差原理, 由于误差方程中共有 POS观测值 进行改正, 以获取像片的 外方位元 素。
18个未知数, 而每张航片可以 建立 3 个方程, 如果 按航线方向进行检校, 则检校场每条航线最少需要
11
-
1 - I! - I!
- = I!
1
- I!
1
I!
I!
1
1 -! -!
!
1
-!
!
!
1
( 15)
式中, I!= I + a + t b ; I!= I + a + I! = I + a + t b 。
从式 ( 15)可推出像片姿态参数的表达式
t b;
= I!+ ! + I! ! = I! + ! - I! ! = I!+ ! - I! !
集成系统是 利用 DGPS / IMU 组合导 航的方法 来测定机载 GPS相位中心的空间位置, 在机载 POS 系统和航摄仪集成安装时, 机载 GPS 天线相位中心 P 和航摄仪投影中心 S 有一个固定的空间距离, 其 几何关系如图 1所示。
图 1 机载 GP S相位中心与航摄仪投影中心的几何关系
35
POS观测值的精度指标。以 X 坐标为例, POS 系统
X 方向定位中误差可以按式 ( 11) 计算, 即
∀XP 2 =
[ vXP vX P ] n
( 11)
式中, n为参与检校的像片数; 观测误差 vXP按 式 ( 7)计算。
在系统误差检校过程中, 没有专门建立姿态参
数的误差方程, 可按以下步骤计算姿态参数的观测
t b, I+a +
t b, I+a +
t b )=R R R
I!
I!
I!
( 4)
R ! = R ( !, !, ! ) = R !, R !, R !
( 5)
在式 ( 1) 中引入误差模型, 并将式 ( 4)及 ( 5)代入, 得
XP
XS
u
aX
bX
YP = YS + RI! R ! v + aY + t bY
中 IMU 获 取的是 惯导系 统的测 滚角 ( )、俯仰 角
( )和航迹角 ( )。由于系统集成时 IMU 三轴陀螺 坐标系和航摄仪像空间辅助坐标系之间总存在角度
偏差 ( , , ), 因此, 航摄像片的姿态参数需
要通过转角变换计算得到。航摄像片的 3个姿态角
所构成的正交变换矩阵 R 满足式 ( 2) , 即
a1 a2 a3
cos cos - sin sin sin
R = R R R = b1 b2 b3 = cos sin
c1 c2 c3
sin cos + cos sin sin
- cos sin - sin sin sin cos cos - sin sin + cos sin cos
- sin cos
误差:
( 1) 根据检校场像片的外方位元素和系统检校