10259.基于地籍測(cè)量過程的慣性定位技術(shù)研究

1、ResearchofInertialPositioningTechnologyBasedonCadastralSurveyingProcessADissertationSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDegreeofMasterofEngineeringBYJIDong—liangSupervisedbyProfⅥUJunSchoolofInstrumentScience&Engi

2、neeringSoutheastUniversityNanjing，PRChinaMay2015捅費(fèi)摘要衛(wèi)星定位、全站儀等多技術(shù)相結(jié)合的常規(guī)測(cè)量方法普遍存在著環(huán)境依賴度高及低效率等缺陷。本文利用實(shí)際地籍測(cè)量過程低動(dòng)態(tài)和“隨停隨測(cè)隨走“的特點(diǎn)，將對(duì)環(huán)境依賴度低、抗干擾能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易維護(hù)且自主性強(qiáng)的捷聯(lián)慣性定位技術(shù)應(yīng)用于地籍測(cè)量。針對(duì)捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)誤差累積的問題，提出充分利用地籍測(cè)量過程中的各種特殊測(cè)量點(diǎn)，結(jié)合引入的砰／伊濾波和UKF

3、KF濾波方法，對(duì)捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)的系統(tǒng)誤差和慣性傳感器誤差進(jìn)行估計(jì)和補(bǔ)償，進(jìn)而獲得地籍測(cè)量待測(cè)點(diǎn)的高精度定位信息。本文的主要研究工作包括以下三個(gè)方面：1、闡述了捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)在地籍測(cè)量中應(yīng)用的基本原理。對(duì)捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)在純慣性工作狀態(tài)下的定位性能進(jìn)行分析；結(jié)合行進(jìn)間測(cè)量過程中系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，對(duì)用于捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)姿態(tài)解算的四元數(shù)微分方程計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)，給出了不同的四元數(shù)更新算法對(duì)系統(tǒng)最終定位性能的影響；推導(dǎo)了捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)的誤差

4、方程。2、對(duì)特殊測(cè)量點(diǎn)在地籍測(cè)量中的使用策略進(jìn)行了研究。詳細(xì)推導(dǎo)了捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)在各特殊測(cè)量點(diǎn)處的系統(tǒng)狀態(tài)方程和觀測(cè)方程；在建立捷聯(lián)慣性測(cè)量系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，采用基于奇異值分解的可觀測(cè)度分析方法對(duì)不同特殊測(cè)量點(diǎn)處系統(tǒng)狀態(tài)量的可觀測(cè)情況進(jìn)行分析；利用卡爾曼濾波算法對(duì)不同特殊測(cè)量點(diǎn)處系統(tǒng)狀態(tài)的估計(jì)效果進(jìn)行數(shù)學(xué)仿真驗(yàn)證；結(jié)合可觀測(cè)性分析結(jié)論和卡爾曼濾波仿真結(jié)果，給出了特殊測(cè)量點(diǎn)在地籍測(cè)量中的使用策略。3、對(duì)序肥濾波和UKFKF濾波在地籍測(cè)

5、量中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)卡爾曼濾波方法在系統(tǒng)模型精確性差或者系統(tǒng)噪聲統(tǒng)計(jì)特性未知時(shí)，存在估計(jì)精度下降甚至出現(xiàn)濾波發(fā)散，難以滿足地籍測(cè)量高精度定位要求的問題，引入了一種基于非線性映射的估計(jì)加權(quán)月2脞濾波算法，并以零速修正點(diǎn)為例對(duì)其在地籍測(cè)量中應(yīng)用的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證；結(jié)合地籍測(cè)量的實(shí)際情況，為提高測(cè)量工作效率，建立了位置已知點(diǎn)處非線性誤差模型，并對(duì)模型進(jìn)行了適當(dāng)簡(jiǎn)化，針對(duì)常規(guī)UKF濾波方法存在計(jì)算量較大的問題，基于混合動(dòng)態(tài)濾波思想，引