航空摄影测量中的几种POS系统

1. P OS系统简介

一套完整的IMU/DGPS系统硬件主要包括: IMU、机载双频GPS接收机及高性能机载GPS 天线、地面GPS接收机、机载计算机以及存储设备。软件包括DGPS数据差分处理软件、GPS/IMU 滤波处理软件以及检校计算软件。

目前国际上常用于航空摄影测量的IMU/DGPS系统主要有两种,即德国IGI公司的AEROControl以及加拿大Applanix公司的POS/AV系统。上述两个厂家的设备的性能基本相当。

1.1. POS/AV系统

POS/AV主要由四部分组成:

1）惯性测量装置(IMU):IMU由三个加速度计、三个陀螺仪、数字化电路和一个执行信号调节及温度补偿功能的中央处理器组成。经过补偿的加速度计和陀螺仪数据就作为速度和角度的增率通过一系列界面传送到计算机系统PCS，典型的传送速率为200Hz～1000HZ。然后PCS在一个叫做捷联式惯性导航器中组合这些加速度和角度速率，以获取IMU相对于地球的位置、速度和方向。

2） GPS接收机:GPS系统由一系列GPS导航卫星和GPS接收机组成。采用载波相位差分的GPS动态定位技术解求GPS天线相位中心位置。在多数应用中，POS/AV系统采用内嵌式低噪双频GPS接收机来为数据处理软件提供波段和距离信息。

3）主控计算机系统(PCS):PCS包含GPS接收机、大规模存储系统和一个实时组合导航的计算机。实时组合导航计算的结果作为飞行管理系统的输入信息。

4）数据后处理软件包POSPac:POS/AV系统的核心是集成的惯性导航算法软件POSPac，其由POSRT、POSGPS、POSProc、POSEO四个模块组成。POSPac数据后处理软件既可以实时运行在PCS上，也可以在后处理时使用，他通过处理POS/AV系统在飞行中获得的IMU和GPS 原始数据以及GPS基准站数据得到最优的组合导航解。当POS系统用于摄影测量时，最后还需要利用POSPac软件中的POSEO模块解算每张影像在曝光瞬间的外方位元素。

组合惯性导航软件同时装备在实时计算机系统PCS和后处理软件POSPac中。在这个软件中，GPS观测量用来辅助IMU导航数据，提供一个姿态与位置混合的解决方案。这种方法保留了IMU导航数据的动态精度，但同时能够拥有GPS的绝对精度。

1.2. AEROcontrol系统

AEROcontrol系统是德国IGI公司开发的高精度机载定位定向系统。主要由三个部分组成:

1.惯性测量装置IMU-装置ntro由三个加速度计，三个陀螺仪和信号预处理器组成。IMU-Ⅱd能够进行高精度的转角和加速度的测量。

2.GPS接收机:GPS数据接收

3.计算机装置:采集未经任何处理的IMU和GPS数据并将它们保存在PC卡上用于后处理，协同GPS、IMU以及所用的航空传感器的时间同步。计算机装置实时组合导航计算的结果作为CCNS4的输入信息。

CCNS4是用于航空飞行任务的导航、定位和管理的系统。CCNS4控制管理AEROcontrol，

通过CCNS4的一个菜单条目，可以开始和停止AEROcontrol系统记录数据。同时CCNS4能够监控数据的记录，监测GPS接收机运行情况和实时组合导航计算的结果。CCNS4和AEROcontrol可以作为两个独立系统分别运行，也可以作为一个整体来运行。

后处理软件AEROoffice提供了处理和评定所采集的数据所需的全部功能。软件除了提供DGPS/IMU的组合Kalman（卡尔曼）滤波功能外，还提供用于将外定向参数转化到本地绘图坐标系的工具。

IMU/DGPS系统可以与多种传感器(如光学航摄仪、高光谱仪、数字航摄仪、LIDAR以及SAR)相联,实现直接传感器定向或辅助定向测量。其中线阵推扫式数字航摄仪(如徕卡公司的ADS40)以及LIDAR(机载激光三维扫描系统)中必须包含IMU/DGPS系统。