基于磁异常反演的磁航向误差实时补偿方法

针对磁航向估计受浅场磁异常干扰的问题,提出了一种基于磁异常反演的磁航向误差实时补偿方法。该方法首先利用设计的新型磁传感器阵列测量磁异常源产生的磁梯度张量数据,然后联合位置、磁矩及磁标量信息进行浅场磁异常三维磁矢量的单点反演,最后在背景地磁矢量场准确估计的基础上完成磁航向误差的实时补偿。实验结果表明,该方法可实现存在浅场地磁异常情况下的磁航向准确估计。     

半参数模型估计的正则核方法

针对测量数据处理中系统误差对参数估计的影响,提出了半参数估计的正则核方法。这种方法可以在不知道系统误差具体形式的情况下有效地分离系统误差的影响,并且对系统误差进行估计。由于正则项的引入,有效地避免了对非参数部分的过拟合现象,同时对于小样本的观测值也能取得较好效果。最后通过两个算例证明了该方法的有效性。     

半参数模型估计的正则核方法

针对测量数据处理中系统误差对参数估计的影响,提出了半参数估计的正则核方法.这种方法可以在不知道系统误差具体形式的情况下有效地分离系统误差的影响,并且对系统误差进行估计.由于正则项的引入,有效地避免了对非参数部分的过拟合现象,同时对于小样本的观测值也能取得较好效果.最后通过两个算例证明了该方法的有效性.     

移动测量平台在线对准方法研究

针对移动测量平台难以进行有效机动并受恶劣环境的影响阻碍惯性导航系统在线对准速度和精度提高的难题,提出了一种基于EKF-KF混合动态滤波的移动测量平台在线对准方法。将系统误差方程中的水平失准角和大方位失准角进行分离,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对大方位失准角进行估计,采用Kalman滤波(KF)对水平失准角进行估计,并将方位失准角的估计误差对水平失准角的估计进行修正。仿真结果表明,EKF-KF混合动态滤波缩短了移动测量平台在线对准的估计时间,提高了失准角的估计精度。     

顾及系统误差的平差模型研究

在高精度测量中,利用平差模型从整体上对系统误差予以补偿和消除的理论研究已日益被关注.从国内外文献看,一般均着重于研究附加系统参数平差模型的理论和应用.考虑到系统误差源的复杂性,文中提出了附加系统权平差模型、附加系统参数和系统权平差模型,导出了平差公式和假设检验的统计量.附加系统参数模型是将系统误差影响归入函数模型,附加系统权模型是将系统误差影响归为随机模型,两者混合模型则是将系统误差影响分别归入函数模型和随机模型,这样就形成了顾及系统误差的平差模型体系.附加系统权平差模型涉及到系统方差估计这一难题,文中提出了按概率分布置信域的思想由最大误差估计系统方差的方法.     

导航卫星自主定轨星座旋转误差的地面校正算法

目的 基于星间测距的导航卫星自主定轨不可避免地会出现星座旋转,导致轨道精度下降并对造成用户定位系统误差。对星座旋转现象的原因和影响进行了分析,指出轨道升交点赤经的系统偏差ΔΩ和地球定向参数EOP的预报误差是星座旋转的主要误差源,主要表现为星座绕地球自转轴(犣轴)的旋转。在此基础上,提出一种独立、实用的星座旋转的地面校正算法,利用区域地面站的伪距观测值估计并校正星座旋转误差。仿真结果表明,使用两个测站可以估计旋转误差的三个分量,较为完善地消除星座旋转误差,显著提高用户定位的精度;使用一个测站,仅考虑关于犣轴的旋转分量,也可以校正大部分旋转误差,但校正效果略差。     

基于地籍测量的惯性系统初始对准方法研究

地籍测量过程中具有静态、可调平和转位的特点,在静基座条件下,捷联惯性测量系统(SIMS)粗对准的失准角与卡尔曼滤波精对准的失准角相当,但是解析粗对准的方位角误差较大。本文在建立SIMS静基座粗对准误差方程的基础上,对影响解析粗对准精度的误差因素进行分析,提出利用光纤陀螺寻北仪进行四位置转位寻北的方法来估算方位角的精度,以提高方位角的估计精度。仿真结果表明,该方法可以有效地提高对准精度,适合于静基座外界干扰小的捷联式惯性测量系统上,在一定程度上可以直接作为对准的结果用于地籍测量定位解算。     

基于高性能计算平台的天宫一号遥感数据地面预处理系统

针对天宫一号传感器特点,设计并实现了基于高性能并行集群环境的遥感数据地面预处理系统,可完成对高并发、海量遥感数据处理任务的快速、高效处理.该系统可通过传感器的星上定标参数完成系统辐射校正、系统几何校正等处理过程,生产出高光谱热红外谱段和高光谱数据的1级、2级遥感产品.同时,在数据产品封装与输出分系统中,采用了较为通用的GeoTiff与HDF作为产品的主要输出格式,可满足领域内多种用户的需求.     

方位大失准角的捷联惯导非线性快速对准研究

捷联惯性导航系统初始对准中,当方位失准角为大角度时,常规的基于一阶线性化的小角度惯导误差方程不能准确描述系统的误差传播特性,捷联惯导的初始对准可归结为非线性状态估计问题。针对方位大失准角情况,本文提出基于UKF的方位大失准角非线性快速对准方案,该方案增加陀螺信息作为新的观测量,可提高方位失准角的对准速度。仿真结果表明,本文所提出的方案能够适用于方位大失准角情况下的捷联惯性导航系统快速对准。     

综合GPS和NCEP CFSv2的区域PWV估计方法

利用地基GPS估计PWV（precipitable water vapor）时,除GPS观测数据外,GPS测站地表的气温和气压也是必要参数。针对我国多数GPS网并未配备相应的气象传感器的情况,利用美国环境预报中心气候预报系统第2版提供的逐6 h产品,并顾及测站高程转换时的平均海平面高改正,提出一种GPS测站气象参数的插值新方法。以香港卫星定位参考站网实测GPS数据进行试验研究,结果表明,平均海平面高对地表气压的插值结果影响较大,而对地表气温的插值结果影响较小;经平均海平面高改正后,地表气压插值结果的平均均方根误差（RMSE）为1.61 hPa,地表气温插值结果的平均RMSE为1.93 K;由插值气象参数估计的PWV的平均RMSE为2.76 mm,验证了所提方法的有效性。     

无人平台视觉导航算法验证仿真系统的设计与实现

近年来,基于视觉的导航和目标跟踪算法开始广泛应用于无人平台.针对各类视觉导航算法和综合任务方案在无人平台上实地测试风险性高、现场采集参数精度低、效率差等问题,设计并搭建了一套以高精度工控导轨平台、姿态控制云台、工业相机和模拟地形沙盘为主要部件的无人平台半物理仿真系统.引入OptiTrack光学运动捕捉设备对仿真系统真实...     

无定向点优化布局的多边交会测量精度分析

多边交会系统利于提高激光跟踪仪坐标测量精度,但测量精度易受测站布局和系统参数标定精度的影响。引入球心拟合的无定向点系统参数标定法,避免传统系统参数标定精度受定向点分布的影响,根据无定向点系统参数标定模型推导出多边交会的最佳测站布局——直角正三棱锥,从而保证多边交会测量精度。仿真结果表明,在5 m范围内,球心拟合的无定向点系统参数标定中误差为0.006 4 mm,最佳测站布局下多边交会的点位中误差为0.005 mm。经标准尺长度测量验证和四面体标准器坐标测量验证,优化后多边交会的长度测量中误差为0.003 6 mm,坐标测量中误差为0.005 3 mm。在无定向点系统参数标定和直角三棱锥布局下,激光跟踪仪多边交会能够实现微米级三维坐标测量。     

活跃期区域电离层总电子短期预报及适用性分析

太阳活跃期受太阳风高能粒子影响易发生磁暴,使得电离层总电子含量异常扰动,其非平稳性与非线性特征较平静期明显增强。分别利用2011年区域内多个测站的实测数据与IGS（International GNSS Service）发布的全球电离层模型（global ionosphere model,GIM）进行逐点建模,选取db4小波基对样本序列进行分解后,采用时间序列模型对各分量进行预报并重构,实现对ARIMA（auto regressive integrated moving average）模型的改进。通过分析ARIMA模型与改进模型预报值的残差比例和实验区域内均方根误差的分布情况,来评定改进模型的预报精度与适用性。结果表明,改进模型的残差与实验区域内的均方根误差较ARIMA模型总体减小,且该模型对区域内均方根误差峰值能起到较大的削弱作用。     

基于IGS站组网的移动激光雷达测量系统整体检校

针对车载移动测量系统中激光扫描仪和载体坐标系之间存在的位置和姿态偏差,在结合常规特征点、特征面检校方法基础上,本文提出了一种带有误差改正数的位置和姿态检校方法。利用TLS获取的车载系统整体点云模型和传感器固有几何属性,获取传感器之间相对关系初值,在此基础上引入误差改正数,构建误差改正模型。在与IGS站联测的检校场中借助平面、球形标靶和平面反射标志等特征,采用最小二乘法迭代法计算误差改正数最优解,从而实现传感器快速检校。试验结果表明,该方法切实可行,检校后点云平面绝对精度和高程绝对精度分别为0.043、0.072 m,相对精度为0.018 m,满足移动测量系统数据获取的精度要求,对促进车载移动测量技术发展和应用具有重要意义。     

改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法

GNSS/SINS(global navigation satellite system/strapdown inertial navigation system)组合导航系统已得到广泛的应用与研究,当处于复杂环境时,GNSS输出容易出现误差均方差突变、误差均方差缓变、硬故障和软故障4种现象,进而影响组合导航系统滤波精度及载体的导航安全。为了解决上述问题,提出了一种改进的GNSS/SINS组合导航系统自适应滤波算法。首先,利用滤波过程中的观测异常检验统计量与滤波器门限值构建观测因子,然后,将变分贝叶斯原理与抗野值滤波方法结合,设计了改进的组合导航系统自适应滤波算法。仿真实验表明,相较于传统算法,当GNSS输出误差均方差发生变化时,所提算法可将位置精度及速度精度提高11.8%及13.7%;在GNSS输出发生硬故障时,所提算法可将位置精度及速度精度提高70.8%及69.6%。实验结果表明,所提算法具有较强的自适应性,可提升复杂环境下组合导航系统的精度和连续可用性。     

基于自检校的机载线阵CCD传感器几何标定

将基于附加参数的自检校光束法区域网平差技术应用于机载线阵CCD传感器几何标定中,以ADS40为对象,分析集成传感器成像几何关系,引入GPS观测值数学模型和IMU视轴偏心角模型,建立用于标定的自检校光束法区域网平差模型;在深入分析机载三线阵CCD传感器成像误差特性的基础上,建立有效的相机标定参数模型;并采用检校场ADS40数据进行了标定试验,结果表明几何标定方法可行有效,可显著提高测量精度和可靠性。     

IGRF12和WMM2015模型在中国区域的精度评估及其适用性分析

利用中国大陆区域35个地磁基准台站2008~2015年的观测数据,结合高精度的地壳磁场模型NGDC-720,计算各台站观测值和地磁场模型值7个要素之间的差值。通过引入均方根误差,评估最新的国际地磁参考场模型IGRF12和世界地磁模型WMM2015在中国区域的精度及其适用性。结果表明,IGRF12模型与台站年均值的一致性吻合较好,但对于不同台站,IGRF12模型误差相差较大。WMM2015和IGRF12模型误差具有相似的空间分布特征,且地磁各要素差值的最大值、最小值和均方根误差十分接近,其中地磁偏角和总磁场强度的均方根误差优于16'和100 nT。因此,在研究中国区域地磁异常时,IGRF12或WMM2015模型均可作为主磁场改正的参考背景场。     

GPS/BDS/GLONASS多系统组合定位分析

可见卫星数是评价导航系统定位性能的一个重要指标,也是系统可用性的基本要求。均方根差(亦称中误差)是观测精度的数据标准。本文通过实验分析了不同环境下的多系统组合的可见星数以及中误差,进而研究了多系统组合在不同环境中的可用性及定位精度。实验结果表明:在相同环境下,系统组合的可用性大幅提高,精度高于单GPS系统的精度,其中GPS/BDS/GLONASS三系统组合测量精度最高,GPS/BDS组合精度次之,GPS/GLONASS组合精度略低于GPS/BDS组合。     

利用BDS数据反演大气可降水量及其精度分析

随着GAMIT软件版本的不断更新,对BDS数据基线解算已成为可能。本文提出了一种基于GAMIT软件的BDS大气可降水量反演方法,并对利用探空数据计算得到的大气可降水量与GPS数据反演结果进行精度验证。结果表明,通过BDS反演得到的大气可降水量与探空数据计算结果之间的平均相对误差、均方根误差均小于2 mm,相关系数大于0.98;与GPS反演结果之间的平均相对误差、均方根误差均小于3 mm,相关系数大于0.96。BDS反演结果精度较高,基本能够满足气象需要。     

An integrated bundle adjustment approach to range camera geometric self-calibration

This paper describes a new method for integrated range camera system self-calibration in which both traditional camera calibration parameters and rangefinder systematic error parameters are estimated simultaneously in a free-network bundle adjustment of observations to signalised targets. Its mathematical basis is collinearity and range observation equations augmented with correction models for systematic error sources identified in the data. The self-calibration results from datasets captured with two different range cameras, a SwissRanger SR3000 and a SwissRanger SR4000, are presented and analysed in detail. The method’s effectiveness is demonstrated in terms of systematic error removal and independent accuracy assessment. Up to a 54% reduction in the residual RMS was achieved by inclusion of the proposed error models in the self-calibration adjustment. An improvement of at least 74% in the RMS of object point co-ordinate differences, over that achieved without calibration or provided by the manufacturer’s software (in the case of the SR3000), was realised in an independent accuracy assessment. In addition, the effects of several influencing variables, including the range stochastic error model, the network geometry and the range measurements themselves, on key correlation mechanisms are analysed in detail.