捷联惯导系统最简多位置解析对准改进算法

最简多位置解析对准作为测量IMU偏置的简单方法,降低了传统多位置解析对准的工程复杂度,摆脱了伺服平台的限制,但是最简多位置解析对准目前使用的是几何方法,几何方法计算复杂,精度受先验信息的影响。针对这一问题,提出了最简多位置对准解析算法,通过解析算法可得到IMU偏置的解析解。通常两位置即可求得IMU偏置,特殊情况需要三位置,某些特殊位置可以计算特定轴向的偏置。解析法计算简单,不受先验信息的影响,并通过实例仿真证实该算法的有效性,计算误差主要由一阶近似误差和测量噪声引起。

GNSS+SINS组合导航地固系高度阻尼算法

GNSS+SINS组合导航在地固系中计算有诸多优点,但GNSS信号缺失时的高度阻尼比较复杂。本文从空间直角坐标系与大地坐标系的关系出发,结合地固系捷联惯导的导航方程,提出了一种地固系高度阻尼算法。经仿真测试证明,应用此算法在地固系高度阻尼,可以达到与导航系相同的效果,证明了算法的有效性。

两种多天线GNSS定姿方法的精度分析

基于高精度多天线GNSS基线分量及精度估计结果,实现了两种常用的多天线定姿方法:直接姿态法和最小二乘姿态法。利用一套车载三天线GNSS实测数据和高精度惯性导航系统(陀螺漂移0.005(°)/h,加速度计零偏优于10^(-3)g)输出的姿态结果,深入分析了两种定姿方法的内、外符合精度。实验结果表明:两种定姿所解算的航向角、俯仰角和横滚角的精度分别为:直接法的内符合精度约为0.3°~0.5°、0.3°~1.0°、0.5°~1.0°,最小二乘法约为0.1°、0.2°~0.5°、0.5°~2.0°,即最小二乘法对航向角估计有明显改善,对俯仰角和横滚角改善不明显;两种方法的姿态外符合精度(消除航向系统偏差)基本一致,约为0.08°、0.15°、0.42°,但是最小二乘法得到的航向角系统偏差更小。

惯性导航及其基于位置信息校正的关键技术研究

论文围绕惯性导航和基于位置信息的捷联惯导系统校正技术展开研究,内容涵盖了惯导系统的基本理论、惯性元件误差的分析与处理、静基座捷联惯导解析法对准、地固系捷联惯导系统关键算法、基于位置信息的捷联惯导系统综合校正技术等。

丹江口水库水域变化遥感监测研究

基于2013—2020年的Landsat8遥感数据,利用PIE-Engine遥感大数据平台,以改进的归一化水体指数(modified Normalized Difference Water Index,mNDWI)和植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)为指标,采用决策树法获得丹江口水库月度水域数据集,从月度、季度和年尺度上对丹江口水库的水域面积时间变化进行研究,并探讨其原因,同时研究了库区消落带的空间分布和时间演化特征。结果表明:整体上,2013—2020年丹江口水库的水域面积总体呈上升趋势,最大水域面积为751.36 km 2(2017年10月),最小水域面积为294.93 km 2(2014年4月);在季度尺度上,无论通水前后,库区秋冬季的水域面积最大,春季的水域面积最小;丹江口水库的消落带大部分分布在丹江库区,南水北调中线一期工程通水后,消落带面积较通水前增加,且主要分布在丹江库区中部和北部地区。

用岭估计克服最小二乘姿态法中的病态性

针对最小二乘多天线姿态解算中某些历元的法方程存在严重病态性,导致姿态估计结果异常(尤其是俯仰角和横滚角)的问题,本文采用了常用的岭估计方法克服其病态性。首先根据法方程系数阵的条件数判断该历元的法方程是否存在病态性,如果条件数小于1 000,采用最小二乘法估计姿态参数,否则,利用L曲线法确定岭参数,并利用岭估计解算姿态参数。最后,以高精度惯性导航系统(陀螺漂移0.005°/h)输出的姿态结果作为基准,得出岭估计方法解算的姿态角的外符合精度为:方位角0.1°,俯仰角0.16°,翻滚角0.39°。这一精度与基线解算正确情况下的理论姿态精度相当,这说明岭估计方法比较好的克服了法方程的病态性。

基于复杂工程案例的测绘工程专业思政教育研究

培养具备解决复杂工程问题能力的人才是当前高等教育需要解决的关键问题,思政教育是培养社会主义人才的重要环节。针对测绘工程专业,讨论了珠穆朗玛峰高程测量、港珠澳大桥和京沪高速铁路工程测量涉及的关键测量技术,挖掘了蕴含其中的思政元素,引导学生认同我国发展取得的重大成就,坚定“四个自信”,隐性地实现思想引领和价值观塑造,有助于构建思政教学和专业教学同向同行的生态体系,提升思政教育的效果。

应用型本科院校基层教学组织建设的探索与实践——以河南城建学院测量教研室为例

应用型本科院校基层教学组织是培养应用技术型人才的主体,基层教学组织的建设将直接影响到人才培养的成效。河南城建学院测量教研室,积极探索应用型本科院校基层教学组织建设的方法与路径,完善基层教学组织制度,形成了以赛促教、依托科研平台、借助工程岗位培训的师资建设体系;以OBE(Outcome based education)理念落实人才培养方案,改革课堂教学与考核模式;深入开展教研教学研究,推进专业建设;以学科竞赛和科研项目为驱动培养学生创新能力,建立了校企深度融合的实践模式,为应用型本科院校基层教学组织建设提供了经验。

地方院校一流本科专业建设的探索与实践——以河南城建学院测绘工程专业为例

地方院校在"一流本科"建设浪潮中,迎来前所未有的发展机遇与挑战。河南城建学院测绘工程专业,基于专业定位与特色优势,积极探索一流本科专业建设策略,以学生为中心,社会需求为导向,从人才培养模式、课程建设、师资队伍、实践教学环境、教育质量保证体系等方面深入改革,提升专业社会综合服务能力,提高人才培养质量,推动一流本科专业建设。

静基座捷联惯导解析法对准研究

初始对准是捷联惯导系统的关键技术之一,对准精度直接影响到导航系统的导航解算精度,静基座捷联惯导卡尔曼滤波法对准的精度和收敛时间受模型参数以及初始条件的影响,对于低精度的捷联惯导,这种影响更大,滤波结果往往不能收敛,甚至发散。采用解析法对准是解决上述问题的有效途径,针对静基座解析法对准做了系统研究,推导了惯性器件误差的解析表达式,分析了对准时间与仪器误差估计精度的关系。实测试验结果表明,给予适当的对准时间,解析法对准亦可接近极限精度;同时,在解析法初始对准中,等效天向加速度计零偏可得到有效估计;等效天向、北向陀螺漂移虽可估计,但随机游走对估计结果的影响不可忽视。

车载三天线GNSS的直接法定姿及精度评估

针对移动测量系统对载体姿态的需求,对车载三天线全球卫星导航系统（global navigation satellite system,GNSS）的直接法定姿进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算公式,并提出一种简便的方法确定航向角的象限,解决了航向角的多值性问题。为了评估该方法的精度,利用车载的三天线GNSS进行了动态实验,采集了动态观测数据,利用直接法对观测数据进行了姿态解算,并用同车搭载的一套高精度惯性导航系统（inertial navigation system,INS）给出的姿态参考值对三天线GNSS定姿的精度和可靠性进行了评估。结果表明,三天线GNSS直接法定姿精度高、可靠性好,并具有计算简便,可避免奇异性问题等优点。

两种多天线GNSS动态定姿方法的比较

针对移动载体对姿态的需求,对两种多天线GNSS动态定姿方法,即直接法和最小二乘迭代法进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算模型。基于车载四天线GNSS的实测数据,分别用两种方法进行了姿态解算,并用同一运动平台高精度惯导给出的姿态作为参考值,对两种定姿方法的精度和可靠性进行了分析和比较。

地固系GNSS/SINS组合导航正常重力间接算法

相比导航系,GNSS/SINS组合导航在地固系计算,编排效率提高约40%,Kalman滤波效率提高约10%,即使正常重力与姿态矩阵的计算效率偏低,在地固系计算比导航系计算综合效率也提高约30%。针对地固系正常重力计算复杂的问题,提出了地固系正常重力间接算法,首先把三维直角坐标转换为大地坐标,然后在导航系计算正常重力,最后把正常重力转换到地固系,姿态矩阵也在此过程计算完毕。试验结果表明,间接法与传统方法计算精度相当,但间接法计算过程简单直观,计算效率可以提高3%~26%,尤其对于高速高精度的捷联惯导,效率提高尤为明显,具有重要的工程实用价值。