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关键词： 无人机   航测   大比例尺   地形图  

摘要： 随着社会的不断发展,各种新技术也不断涌现,并且对很多行业产生了巨大的推动作用。无人机技术与航测相结合对于测绘行业来说就是一次巨大的进步。无人机航测不但使用成本低,而且应用灵活,所以得到了非常广泛的应用。本文将首先就无人机航测技术做简要介绍,其次对航空摄影测绘的发展历程做简要阐述,然后重点探讨大比例尺地形图测绘中的无人机航测应用,最后以一个具体项目来就其应用做进一步说明。希望本文的论述能够为相关从业者的工作提供一定的参考和借鉴价值。

关键词： 北斗卫星导航系统   多GNSS融合定位   快速选星策略   平方根容积卡尔曼滤波器  

摘要： 随着我国北斗三号系统卫星即将发射完毕,北斗导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)将面向全球开启全面服务。作为全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的重要一员,BDS与俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GLONASS)和美国的全球定位系统(Global Positioning System,GPS)实现信号的兼容与互操作,将极大地推动全球卫星导航的发展。因此,如何更好地利用多GNSS提供的数量可观的卫星实现高精度、高可靠性的融合定位已成为卫星导航领域的研究热点。用户接收机接收到来自多系统的信号,不但可以提升定位精度和定位稳定性,而且可以解决单系统因可见星不足而无法实现定位的问题。然而,多系统融合定位存在诸如各系统时空体系不一致,卫星数量过多而造成的运算载荷过大,以及卫星变化造成的定位精度不高等问题。鉴于此,本文所做的工作包括如下的五个方面:1.实现BDS、GLONASS和GPS的空间坐标和时间系统的统一。比较三系统空间坐标系的转换关系,将三者统一到GPS的WGS-84坐标系下。参考时间系统的来源,通过各系统与协调世界时的关系,实现各时间系统的统一。2.提出新的快速选星策略。通过引入几何精度因子的概念,分析其对于定位精度的影响。在比较现有选星策略基础上,提出基于类平衡构型法和正三角形法的快速选星策略,用于解决卫星空间构型和快速选取底面卫星组合。3.建立多系统融合定位模型。针对通用定位模型存在的问题,建立基于伪距和多普勒的多系统测量模型。从建立状态转移方程引入更多的状态量,到测量方程加入多普勒测量信息,更加全面地反映定位过程的实际情况,提升多系统融合定位的精度。4.引入更加合理的非线性滤波方法。使用平方根容积卡尔曼滤波器替代原有迭代最小二乘法。与扩展卡尔曼滤波器和平淡卡尔曼滤波器比较后,选择综合滤波效果更好的平方根容积卡尔曼滤波器作为融合定位算法的非线性滤波器部分。5.设计不同环境下的实验,验证本文提出的基于选星策略和非线性滤波的多系统融合定位算法的优越性能。通过静态和动态定位实验,并模拟恶劣环境下的定位实验,对融合定位算法的定位效果进行分析,验证其良好的定位精度和环境适应性。

关键词： 车载激光扫描系统   大比例尺地形图   点云   特征提取   质量检查  

摘要： 现阶段,大比例尺地形图更新速度日益加快,其作为地理空间信息的载体,在城市规划、工程建设、资源利用和开发方面起着至关重要的作用,对大比例尺地形图的质量需要严格管控把关。目前大比例尺地形图的检查手段仍采用传统测量工具和人工巡视的方式,相对落后,检查速度慢,质检周期长。如何在保证精度的同时,提高大比例尺地形图的质量检查效率,减少质检人员外业负担,研究高效、精确和安全的质检方法已经迫在眉睫。车载激光扫描系统作为快速对地表三维信息进行获取的新型测绘技术,具有采集效率高、工作劳动强度低等优点,能高效代替传统测量手段,解决外业时间长、劳动强度大等问题,其生产的数据成果精度高,获取的地理信息丰富,对于大比例尺地形图的质量检查工作有着天然优势。本文基于大比例尺地形图质量检查工作内容、特点和常用方法,分析了车载激光扫描系统的组成、数据融合和点云特征提取,提出利用车载激光扫描系统来进行大比例尺地形图的质量检查工作,利用车载系统在大比例尺地形图检查区域内采集数据,经处理后得到点云数据、点云特征和全景影像数据作为质量检查实测数据,利用实测数据对待检查的大比例尺地形图进行数学精度和地理精度的检查。主要工作如下:(1)本文对大比例尺地形图质量检查内容和特点进行分析,总结了现阶段常用检查方法的优缺点,对车载激光扫描系统的组成和数据获取原理进行了总结,设计通过车载激光扫描系统来采集质量检查数据的方法。(2)结合大比例尺地形图质检工作的要求,设计不同的点云提取算法对车载系统所采集的点云数据进行特征提取,对采集到的影像进行全景拼接,提出用点云数据、点云特征和车载影像数据来检查大比例尺地形图质量的方法,并对关键技术进行探讨。(3)通过实验来对车载系统采集质检数据的可行性进行验证,同时对利用点云、特征和影像来进行大比例尺地形图的质量检查的可行性进行了验证,利用传统质检手段验证了车载激光扫描系统的精度和其在质检工作中的效率。实验证明,车载激光扫描系统的数据精度有保证,将其应用在大比例尺地形图质量检查工作中时,能提高质量检查的效率,减轻检查工作的劳动负担,能高精度地完成大比例尺地形图的质量检查工作。

关键词： CGCS2000   坐标转换   稳健估计   空间直角坐标系  

摘要： 三维坐标转换的实质是利用公共点在源坐标系和目标坐标系下的两套坐标,以及其他非公共点的在源坐标系下坐标信息,推估出其他非公共点在目标坐标系下的坐标。传统的七参数转换模型,公共点在目标坐标系下的坐标误差和非公共点坐标误差都被忽略,这就导致采用传统布尔莎7参数模型计算得到的7参数不准确,当公共点较少或者分布不均匀时,或者公共点区域以外的非公共点坐标进行坐标转换时坐标结果存在跳跃,在求取7参数的公共点区域内外存在间隙。在实际解算过程中,源坐标系的公共点和非公共点作为已知量除存在坐标误差之外,还存在粗差,传统的最小二乘方法在观测值随机误差呈正态分布时是最优解,但当观测值存在系统误差或粗差时,最小二乘方法计算结果误差较大。本文主要针对上述问题展开论述,综合分析国内外坐标转换技术的研究情况和不足,在介绍1949年建国以来沿用的坐标系的基础上,以2000国家大地坐标系推广应用为契机,探索CGCS2000坐标稳健转换的方法,给出相同椭球基准下不同坐标系的相互转换模型和不同椭球基准下三维坐标转换模型,将稳健估计思想应用到三维坐标转换中,并着重研究三维坐标转换模型中法方程的抗病态和抗差性能,提高三维坐标转换模型抗病态和抗差性能,实现抗差坐标转换以改进布尔莎七参数模型;同时顾及所有点位误差及转换参数求解时的系数矩阵随机误差,将三维空间坐标转换参数和预测联合处理,实现稳健三维坐标转换应用;针对跨区坐标转换在边缘处的精度较差,转换坐标不一致的问题,提出了一种动态坐标转换方法,并编制相应的软件,处理一些示例数据进行分析。通过实验分析可知,当观测值含有粗差时,顾及粗差和误差相关性的稳健估计方法表现更好,获取转换七参数精度更高,采用稳健坐标估计方法获得的转换后目标坐标点位精度更高,抗差性能更好。该论文有图22幅,表10个,参考文献100篇。

关键词： 北斗卫星导航系统   星间链路   功率带宽联合分配   遗传算法  

摘要： 根据北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)建设发展的“三步走”战略,2020年底将完成30颗卫星发射组网,全面建成北斗三号系统(BDS-3)。与北斗二号系统(BDS-2)相比,BDS-3的显著标志之一是通过星间链路(Inter-satellite Links,ISLs)技术实现了卫星间的互通互联。众所周知,导航卫星的功率和带宽资源受限,如何将卫星的有限资源在一定数量的星间链路中进行有效分配是一个值得研究的现实问题。对于各星间链路来说,所分得的功率和带宽资源决定了该条链路的信道容量,对功率和带宽资源进行联合分配不仅可以提高星间链路的信道容量,而且可以提高星上资源的利用效率。在导航系统中通常存在两种典型需求:一是需求骤增,应尽可能最大化系统信道容量来满足业务需求;二是需求平稳,应在短时间给出功率、带宽分配方案,从而在满足业务需求的同时降低功耗,并最大化系统能量效率。论文针对上述两种典型需求,基于BDS-3系统的星间链路模型开展功率与带宽联合分配方法的研究,完成的主要内容如下:第一,研究BDS-3星间链路模型。BDS-3星座中的卫星分布于三种不同的轨道,即地球静止轨道(Geostationary Earth Orbit,GEO)卫星、倾斜地球同步轨道(Inclined Geosynchronous Orbit,IGSO)以及中地球轨道(Medium Earth Orbit,MEO),根据分配资源的卫星所在的三种轨道,分为MEO/GEO/IGSO三种场景。这一部分的工作包括北斗系统的系统构型研究、星间链路的约束条件及动态特性研究、星间传输损耗研究、采用STK工具箱对北斗系统建模等。通过上述工作,可以实时获取任一时间节点下各卫星链路建立情况、链路信道条件等信息,为后续算法研究提供了必要基础。第二,针对遗传算法在处理资源分配问题中易早熟、种群多样性差、优化性能不稳定的问题,提出一种基于改进遗传算法的功率带宽联合分配方法。该算法以最大化系统信道容量为目标进行优化。在保证遗传算法全局搜索能力的前提下,提出了一种改进的种群初始化生成策略,并对轮盘赌算子进行了优化。最终所提算法对功率带宽资源进行了合理分配,相比于经典的次梯度法实现了系统总信道容量的显著提升。第三,针对业务需求平稳时需要提升算法收敛速度的需求,提出一种基于改进免疫遗传算法的功率带宽联合分配方法。该算法以最大化能量效率,降低系统总功耗为优化目标。提出了一种改进的疫苗记忆库结构来加快算法的收敛速度。在保留了改进遗传算法的全局搜索能力前提下,采用改进的疫苗记忆库结构来控制种群进化的方向,从而在保证系统能量效率提升的同时降低收敛迭代次数。仿真结果表明,本文所提算法在提升了能量效率的同时降低了算法的收敛代数,提升了运算效率。

关键词： 极化敏感阵列   MUSIC算法   联合参数估计   相干信号   北斗卫星导航系统  

摘要： 近些年来，北斗卫星导航系统的不断发展对我国及周边地区有重要的战略意义，增强导航系统的抗干扰能力一直是北斗导航系统研究的热点。实际情况中，仅靠目前成熟的空间来波方向估计算法很难对北斗卫星信号进行有效分辨，信噪比低、多径干扰等都会使空间阵列参数估计算法性能降低甚至失效。　　为了提高北斗卫星抗干扰能力，本文提出一种适用于实际环境的提升卫星信号参数估计性能的算法，调研了卫星误差来源、抗干扰手段以及信号参数估计的研究现状。在此基础上，选择了MUSIC算法为基础，将极化域信息引入空间导向矢量中，提出了基于MUSIC算法的极化域-空域联合参数估计，从极化状态和空间到达角两个方面分辨卫星期望信号和干扰信号。结合降维的方法，提出了二维阵列联合参数估计算法，将二维阵列中四维参数功率谱函数分解为二维参数分别进行估计，通过多个三维图像谱峰搜索的方式实现了联合参数估计在二维阵列上的应用。在研究了独立信号联合参数估计之后，根据期望信号和反射干扰信号相干的特性，提出了一种针对相干信号的联合参数估计算法，建立了相干信号模型，采用空间平滑处理和改进MUSIC算法的方式进行解相干，进一步进行联合参数估计。结合上述独立信号和相干信号两种情况可以对接收的北斗卫星信号进行滤波，从而达到卫星抗干扰的目的。利用MATLAB对该算法进行了仿真实验，验证算法的有效性和实用性，独立卫星信号条件下，算法可以同时估计极化域和空域四维参数，对非相干的干扰信号进行滤波;相干信号条件下，改进算法的联合参数估计可以在间隔角度小的弱信号环境下分辨相干信号，提高了算法的分辨率，对多径干扰进行滤波。

关键词： 无人机航测技术   地形图   大比例尺  

摘要： 矿产资源的开发与利用离不开矿山大比例尺地形图的测量工作,矿山地形图测量精度影响矿山安全生产、资源准确开采以及支护防护、矿山地质灾害预防等工程设计方案的合理制定,因此,矿山大比例尺地形图测量工作至关重要。矿山大比例尺地形图测绘技术较多,随着无人机航测技术以及实时GPS差分定位技术的发展,显著的提高了无人机航测技术的精度和可靠性,推动了矿山矿山大比例尺地形图测绘技术的发展。本文以无人机航测技术为例,分析该技术在矿山大比例尺地形图测绘中的应用效果,为推动该技术的发展提供帮助。

关键词： 无人机   遥感   测绘  

摘要： 无人机遥感平台具备成本维护低、平台构建平台容易、作业方式灵活、受天气影响小、飞行高度低、可以获取大比例尺高精度影响的特点,在获取局部信息方面优势较为明显,不会受到重访周期的限制,能够在云下运行,可以有效避免云带来的影响,能够获取高时间的分辨率影像 。鉴于此,本文就无人机低空遥感技术在大比例尺地形图测绘中的应用?展开探讨,以期为相关工作起到参考作用。

关键词： 北斗卫星导航系统   拉格朗日插值   滑动式   非滑动式   精密星历  

摘要： BDS精密星历只能提供离散的卫星三维坐标,为获取任意历元BDS卫星三维坐标,基于非滑动式与滑动式Lagrange插值方法对BDS精密星历进行内插。确定BDS不同卫星插值阶数与插值精度的关系,对两种插值方法的优缺点进行对比分析。插值实验表明:对于同一类型卫星同一插值阶数,滑动式Lagrange插值效果明显优于非滑动式Lagrange插值效果;非滑动式Lagrange方法对GEO、IGSO卫星插值能达到mm精度,对MEO卫星只能达到cm级精度;滑动式插值方法对GEO、IGSO、MEO卫星插值都能达到mm精度;对BDS精密星历内插采用滑动式插值方法的同时应对不同类型卫星的不同坐标分量,可采取相应的插值阶数,使插值精度效果达到最佳。