博士后出站报告

博 合
士 作 指
后 导
姓 老
名：
马 东 洋
师： 刘 先 林 院 士
流 动站（ 一级学科 ）名 称： 测绘科学与技术 专 业（二级学科）名称： 摄影测量与遥感
研究工作起始时间：2009 年 8 月 1 日 研究工作期满时间：2009 年 6 月 30 日
中国测绘科学研究院 （北京）
内 容 摘 要
本文从国产航空遥感系统实用化的角度出发，深入分析 POS 系统与数字航摄仪系统集 成的工作模式、以及基于 POS 系统的遥感影像直接地理定位原理和方法；重点研究集成系 统检校和误差改正等关键技术问题，采用地面模拟试验和生产性试验相结合的方法，探索 国产 POS 与 SWDC 航摄仪集成系统性能测试、误差检校及相关数据处理问题，初步形成满 足国产 POS 与 SWDC 航摄仪集成系统检校的技术流程和实施方案。 本文研究工作的主要结论是： 1）基于双轴数控转台的惯性测量单元（IMU）检测技术流程，可控性和可操作性强， 能够实现 IMU 测角精度和稳定性等实际性能测试；采用双 POS 系统姿态类比试验方法，较 好地解决了 GPS 与 IMU 的时间同步性问题。 2）POS 与航摄仪集成系统检校是基于 POS 的航空遥感系统应用的关键所在。塔吊模 拟试验和航飞试验的结果表明：国产 POS 与 SWDC 航摄仪集成系统检校方法科学合理，其 系统误差检校模型及误差改正模型的正确性和可行性。 3）涿州地面塔吊检校场，可避免航飞试验的空域限制，为航空遥感设备集成检校提 供有效和便捷的试验环境，而且其足够数量的高精度控制点，能够保证集成系统检校参数 解算稳定，可以直接应用于后续的实际航飞。 4）在 AC-2 轻小型飞机上安装国产集成系统后的航飞检校试验结果，初步表明：采用 航飞检校场解算的检校参数改正后，国产 POS 系统能够获得与传统空三精度相当的外方位 元素，可以直接用于安置测图，实现 POS 直接地理定位。 5）通过涿州塔吊检校场获取偏心角、偏心分量等系统误差参数可以直接用于航摄飞 行，但是经过系统误差改正后 POS 系统的直接地理定位精度，需要更大范围和更深层次上 的生产性试验和验证。
关键词：定位定向系统， 惯性测量单元， 航空测绘相机， 系统集成， 检校场， 直接地理定位
I
百度文库 Abstract
For Practical application of domestic aerial remote sensing equipmentsystem, working principle of integrated system of POS and Digital Aerial Mapping Camera were deeply analyzed. Theory and method of Direct Geo-referencing in POS associated aerial photogrammetry were discussed, especially on some key technical problems such as system calibration and error correction. Experimentations combining ground simulation and actual production were designed and implemented on performance test, error calibration & correction and data processing of integrated system. A set of Technical process and Implementation plan was preliminary formed to meet system calibration of domestic POS and SWDC aerial mapping camera. Main conclusions are as follows: 1) Precision verification process has strong controllability and maneuverability, can test actual performance on Angle measuring accuracy and stability of inertial measurement unit by biaxial nc rotary table. Time synchronization of GPS and IMU is commendably solved by attitude analogy method with double POS system. 2) Integration system calibration is the key to airborne remote sensing system application based on POS. Experimental results from tower crane and actual flight show that system calibration method of Domestic POS with SWDC aerial Mapping Camera is scientific and reasonable, and its calibration model and error correction model are feasibility and correctness. 3) Calibration field with ground tower crane can avoid airspace restrictions of flight, and so can provide effective and convenient calibration test environment for airborne remote sensing system. Because of it has a sufficient number of high precision control points, integrated system calibration parameters can be steadily calculated and so can be directly applied to subsequent actual flight. 4) Actual flight Experimentations were implemented by installing domestic integrated system on AC-2 aircraft. Calibration results preliminarily show that domestic POS system can obtain Exterior Orientation Parameters whose precision is consistent with traditional aerial triangulation after error correction so that image direct Geo-referencing is realized. 5) System error parameters such as boresight angle and IMU offset can be calibrated based on ground tower crane and are directly used for aerial flight. But its direct georeferencing precision after system error correction need be verified by productive tests from larger range and deeper level.
II
目
录
内 容 摘 要 .................................................................................................................................................. I ABSTRACT ...................................................................................................................................................... II 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 机载 POS 系统与航摄仪集成研究概述 .............................................................................................. 1 引言 ....................................................................................................................................................... 1 POS 系统及其辅助航空摄影测量 ....................................................................................................... 2 POS 与航摄仪集成系统检校 ............................................................................................................... 4 本文研究和试验工作简介 ................................................................................................................... 6
中国测绘科学研究院 博 士 后 研 究 工 作 报 告
国产 POS 与 SWDC 航测相机集成系统检校试验 马东洋
工作完成日期 报告提交日期
2009 年 8 月—2013 年 6 月 2013 年 6 月
中国测绘科学研究院 （北京） 2013 年 6 月
国产 POS 与 SWDC 航测相机集成系统检校试验 System Calibration on Integrated Domestic POS for SWDC Aerial Mapping Camera
POS 与航摄影仪集成模式及工作原理 ................................................................................................... 8 2.1 机载 POS 系统 ...................................................................................................................................... 8
Keywords: Position and Orientation System, Camera, System Integration,
Inertial Measurement Unit,
Aerial Mapping
Calibration Field, Direct Georeferencing