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基于GPS/IMU组合系统用于航测时,能够直接得到航摄仪曝光瞬间所摄取像片的位置和姿态信息参数,能够大幅度减少地面控制点数量,使该技术在无人机航测中发挥了重要作用,改变了传统航测作业的较长周期的工作模式。而且随着GPS/IMU技术的不断发展,其获取数据的精度越来越高,在无人机航测中已经成为不可或缺的设备。但是由于一般轻小型无人机体积小、载重轻,通常情况下只配备导航型GPS/IMU组合系统,缺少曝光同步装置,限制了无人航测技术在高精度测量领域的应用。本文通过对GPS/IMU组合系统工作的有关原理进行剖析,研究总结了GPS/IMU辅助空三的方法以及原理,并详细推导了GPS/IMU组合系统获得的外方位元素(位置和姿态参数)到实际摄影测量中应用的坐标系的转换过程,并在此基础上分析了现有的GPS/IMU辅助空三技术的不足,从而建立起了一种顾及相机曝光延迟的GPS/IMU辅助空三方法。并通过选取两个试验区的数据对所建立方法进行论证,试验结果表明,本文所建立的顾及相机曝光延迟的GPS/IMU辅助空三方法是有效的,可行的。论文的主要研究内容如下:(1)在阐述GPS/IMU辅助空三的方法、原理和技术基础上,说明了GPS/IMU组合系统在航测中的重要作用。(2)分析了GPS/IMU组合系统获取的外方位元素到摄影测量中应用的坐标系的转换关系,并对该过程如何转换进行了比较详细的推导分析。论述了偏心角及偏心分量的含义。依据相关规范要求,研究了在航测中地面基准站和检校场及相应飞行方案的设计。(3)针对现有无人机航测中GPS/IMU辅助空三技术的不足,分析在无人机航测中,无人机上搭载的相机曝光延迟问题,分析曝光延迟现象产生的原因,将曝光延迟作为附加参数引入GPS/IMU辅助空三中,以此建立顾及相机曝光延迟系统误差的GPS/IMU辅助空三模型。(4)通过选取两套无人机搭载GPS/IMU组合系统获取的数据,应用常规空三,GPS/IMU直接定向法,GPS/IMU辅助空三法以及顾及相机曝光延迟的GPS/IMU辅助空三方法进行平差解算,通过实验结果表明:GPS/IMU辅助空三能够大量减少对于像控点布设的数量要求,并且只需要常规空三平差的50%的控制点数量,可以达到与其一致的精度;通过对比本文建立的顾及相机曝光延迟的GPS/IMU辅助空三与现有的GPS/IMU辅助空三平差结果,顾及相机曝光延迟的GPS/IMU辅助空三平差方法可以在与原有精度保持一致的基础上将控制点的数量减少约1/3。