融合低精度GPS/IMU参数的无人机影像批处理三维重建方法

无人机序列影像具有高分辨率、高重叠度的特点,被用于大范围场景三维重建。现有多视图三维重建算法在处理大规模无人机序列影像时耗时严重、结果不稳定。将无人机低精度GPS/IMU参数融合到大规模无人机序列影像三维重建过程中,设计实现了无人机序列影像批处理三维重建方法。利用低精度GPS/IMU先验信息进行图像匹配,降低了重建中图像匹配的时间消耗以及减少误匹配;通过建立极线图和绘制多视图中点的轨迹,并结合低精度GPS/IMU信息,一次性求解全局坐标系下所有图像的旋转矩阵,只执行一次捆绑调整函数,降低了重建时优化的时间复杂度。通过实验验证了本方法在保证精度的同时提高了效率。

GPS/IMU辅助机载三线阵影像光束法平差

建立了GPS/IMU观测值与外方位元素之间的数学关系,引入线性多项式、分段多项式和定向片内插3种数学模型用于机载三线阵影像的单航带及区域网光束法平差。ADS40数据的试验结果表明,在少量控制点的支持下,3种数学模型的单航带平差均可取得优于1.1个像素的定位精度,其中定向片内插模型最适合用于三线阵影像的空中三角测量。区域网平差的结果进一步证明,四角布设平高控制点即可得到最优的平差结果。

航空制导炸弹GPS/IMU降阶滤波器设计与性能分析

为降低对航空制导炸弹弹载计算机的要求,文中设计了一种速度、位置交替组合模式的9阶GPS/IMU组合导航降阶卡尔曼滤波器。通过将IMU噪声简化为等效的系统白噪声和将GPS定位和测速误差状态处理为测量噪声的方法消除IMU、GPS误差状态,把常规滤波器系统状态降为9阶;接着利用方差误差分析法和蒙特卡洛打靶法对降阶滤波器的精度进行了分析,并与常规18阶滤波器进行了比较。研究表明:对于短期低速飞行的制导炸弹,将IMU误差等效白噪声均方差取为IMU有色误差噪声的3～5倍时,降阶滤波器具有与常规18阶滤波器相近的导航精度。

基于多传感器Kalman滤波器的GPS/IMU数据融合算法设计

针对GPS/IMU组合导航系统,现有的滤波算法难以检测传感器的错误数据并及时排除。文章设计了一种考虑滤波器环境信息的多传感器Kalman滤波器,该算法适于在不重构滤波器的情况下对多传感器进行整合。仿真结果表明该算法提高了数据融合的可靠性。

基于GPS/IMU的红外影像直接定位技术

研究无控制点情况下的红外影像目标快速定位技术,有利于发挥红外遥感的测绘应用潜力。首先介绍了基于GPS/IMU的目标定位原理与方法;然后实验验证了红外影像多像前方交会和GPS/IMU辅助红外影像光束法区域网平差的可行性;并分析了误差产生的原因。实验证明,航空红外遥感在GPS/IMU组合系统的配合下,能满足目标探测与预警的精度要求,具有实用价值。

GPS/IMU辅助超高分辨率航空影像加密精度分析

利用GPS/IMU辅助对超高分辨率航空影像进行加密,通过9种不同的加密方案,探讨了不同方案下的加密精度。结果表明,地面控制点、GPS/IMU观测值对辅助航空摄影加密均能起到一定的作用,对如何进行数据处理提出了相应的建议。

基于GPS/IMU组合导航的机载SAR运动补偿方案的误差分析及仿真验证

在分析对SAR成像分辨率有影响的几种主要运动偏差因素后,对基于GPS/IMU组合导航的运动补偿方案的测量误差进行了理论分析和仿真实验。结果证明这种补偿方案能够很好地测出天线高频运动偏差,而残留的测量误差恰是能通过"基于回波的补偿方式"很好处理的低频误差。文中的推导结论及仿真结果可用于工程中制定组合导航系统的指标和对陀螺、加速度计的选型。

激光扫描仪结合GPS/IMU在地面三维形状测量中的应用

阐述了开发使用比全站仪更为灵活的车载GPS/IMU(全球定位系统/惯性导航系统)结合地面型三维激光扫描仪,在地面三维形状测量的应用,并就系统构成,数据解析、检证、量测精度等进行了探讨。

城市峡谷中基于GDOP和NHC的GPS/IMU组合导航方法

针对在林荫道、高架桥和隧道等城市峡谷中全球定位系统(GPS)信号易发生遮挡、干扰,导致导航定位精度低、连续性和可靠性差的问题,提出了一种基于几何精度因子(GDOP)和非完整性约束(NHC)的GPS/惯性测量单元(IMU)组合导航方法。其中,通过利用GDOP实现卫星定位构型优劣和定位精度的衡量,从而构建基于GDOP值的GPS/IMU组合导航量测更新模型。同时,为了进一步提高组合导航系统的精度,将NHC应用于该组合导航系统中。实验结果表明,所提方法水平和三维定位均方根误差分别是3.88 m和4.78 m,相比于传统GPS/IMU组合导航方法的9.25 m和13.53 m分别提高了58.06%和64.67%,可以有效抑制GPS信号受环境干扰影响组合导航定位精度和可靠性的问题。

GPS／IMU用于航空遥感直接对地定位的原理与方法

阐述了GPS／IMU系统进行位置与姿态测量的基本原理，推导了利用GPS／IMU的导航解计算遥感器瞬时外方位元素的数学模型，并利用机载三线阵影像验证了GPS／IMU辅助直接对地定位的精度潜力。三组ADS40数据直接定位的试验结果表明，GPS／IMU提供的外方位元素具有较高的定位精度，平面精度优于2．5个像元，高程优于5．1个像元，但存在系统性的测量误差，在大比例尺遥感测绘作业中引入少量控制点参与平差仍是必须的。

伪距率伪距双差GPS／IMU组合导航系统研究

采用伪距和伪距率的ＧＰＳ／ＩＮＳ组合，由于卫星历误差，传播误差，仪器误差及人为干扰（ＳＡ）等因素的存在，使组合系统精度不可避免地受到严重影响，本文提出采用距率双差和伪距双差为观测向量的组合方法，并推导了系统的观测方程，采用低成本ＩＭＵ和ＧＰＳ组合的实验结果表明，这种方法可有效地消除上述主要误差的影响，组合系统的姿态速度位置精度分别小于０．１１°，０．１ｍ／ｓ，０．３ｍ（ＲＭＳ）。

GPS失锁状态下SSW车载激光建模测量系统的点云精度分析

随着高精度动态定位技术、三维激光扫描技术以及自动控制技术的发展与融合,车载移动测量系统应运而生。车载移动测量系统是通过GPS/IMU组合导航来提供姿态信息,针对车载移动测量系统在外业数据采集过程中容易受到遮挡而使得系统GPS信号失锁,进而影响系统外业数据采集精度的情况。文章通过采用SSW车载激光建模测量系统在室内环境下模拟GPS信号失锁实验,然后对比真值与测量值,从而得出GPS失锁状态下SSW车载激光建模测量系统数据采集精度随时间的变化规律。

基于不确定融合的GPS/INS组合导航滤波算法

针对实际车载组合导航系统测量中不确定噪声的问题,提出一种基于不确定融合估计的GPS/INS组合导航滤波算法,建立了导航系统的状态方程和观测方程;通过多信源不确定融合估计,得到多传感器的等效测量值以及误差方差阵;对系统方程进行滤波处理,得到车辆的准确位置.车载系统的实测数据表明,不确定噪声下的融合估计结果优于独立白噪声假设下的融合估计,并验证了所提出算法的有效性和实用性.

车载三维数据获取与处理系统设计与实现

为了实现对城市主干道及其两侧的街景等三维场景进行自动快速采集,车载三维数据获取与处理系统集成多种传感器:全球定位系统(GPS)、VECTOR、惯性测量单元(IMU)、激光扫描测距仪(LS)、面阵CCD数码相机、线阵CCD数码相机等。该套系统通过对GPS/IMU组合系统导航解算、VECTOR和升降几何平台进行空间配准、时间同步处理,计算出系统精确可靠的空间时间和姿态航向信息,二维激光扫描仪数据经过滤波去噪、和其他传感器数据融合、三维空间计算,解算出道路和两侧街景的三维空间数据模型,对空间激光数据模型提取点线面特征值,结合CCD相机数据进行立体重建和可视化,实现了实时、主动、完整地获取和处理三维空间数据信息。

车载激光点云数据精度的提高方法

车载LiDAR系统是继机载LiDAR系统后的又一新型测绘方式,在数据采集和处理中有着自身独特的方法。以StreetMapper360系统采集的一段厦门环岛路数据为例,分析了车载LiDAR系统的主要误差来源,随后从激光点云的数据采集、GPS/IMU数据后处理、安装误差角检校与地面控制点调整4个方面讲述了改善车载激光点云数据精度的方法,最后用地面检查点验证了点云成果数据的精度。

车载移动测量系统测量精度综合研究

针对车载移动测量系统在城市测量中测量精度容易受环境影响的问题,从系统的原理出发分析了其测量精度的影响因素,并设计实验,将车载系统移动速度、激光入射角、GPS失锁时间分别作为变量因素,探究了车载移动测量系统测量精度影响因素及量度的问题。实验表明,此方法探明了3种主要的外业采集因素对系统测量精度的影响规律,可为该类系统在城市测绘中采集获取高精度点云数据提供参照。

带FDI算法的无人机组合导航姿态确定控制系统设计

无人机导航系统的作用是提供导航数据给飞控计算机作为制导和控制用,因为飞控计算机的性能在很大程度上依赖于导航数据,导航系统的某一个错误可能会导致整个无人机的失败,因此,导航系统应具有故障检测和隔离(FDI)算法,介绍了一种用于无人机导航的FDI和低成本的组合导航系统,硬件包括低成本商业用MEMSIMU、GPS接收器、磁力计和导航计算机,软件包括带FDI算法的卡尔曼滤波。

一种飞行冲突检测系统的研究与设计

针对小型飞行器的飞行冲突问题,提出了一种飞行冲突预测的算法。结合该飞行冲突的预测算法,设计了一种基于GPS/IMU的飞行冲突检测系统。该系统以STM32为核心处理单元,采用GPS/IMU作为飞行器的位置和姿态传感器,接收其他飞行器的飞行位置信息、航向、高度等信息;通过飞行冲突预测算法计算飞行冲突概率,判断是否存在飞行冲突。模型机试验结果证明,该系统可以实现飞行冲突的预先判断,能够及时检测到小型飞行器的飞行冲突。

国产高精度POS精度测试方法研究与试验分析

设计研究了国产高精度POS系统的精度测试方法,通过与POS/AV 610同步集成数字航测相机开展精度测试,对飞行平台进行改装,在满足试验环境一致性的条件下,分别采用直接对比方法与航测成图方法进行精度分析,测试验证国产POS系统的测量精度以及航测成图精度,为国产高精度POS系统的研制与应用提供精度验证手段。试验结果表明,国产POS系统在测量精度方面基本达到POS/AV 610水平,利用国产POS辅助航空摄影,影像分辨率为10 cm时可以满足1∶1 000比例尺成图精度要求。

高精度光束法区域网平差软件

项目研发单位：武汉大学。 项目简介：本产品主要进行摄影测量领域的高精度光束法区域网平差。输入数据无需影像外方位元素及连接点的空间坐标初值，可以自动构建自由网并进行绝对定向，采用地面控制点和GPS／IMU数据进行联合平差。软件解算精度不低于国际著名光束法区域网平差软件，且功能更为丰富和独特，界面操作更加简单。