车载移动测量系统误差分析与检校方法研究

作     者：李鑫 

作者单位：解放军信息工程大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李广云

授予年度：2012年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 08[工学] 0708[理学-地球物理学] 0816[工学-测绘科学与技术] 

主      题：车载移动测量系统 定姿定位系统 DMI尺度因子 检校场 误差模型 

摘      要：本文以车载移动测量技术为背景，探讨车载移动测量系统组成、定位原理、误差分析、检校等关键技术，主要围绕车载移动测量系统误差来源、传感器偏心分量的标定、基于激光点云的误差模型分析、系统整体精度检校等方面进行了较为系统的分析和实验，取得了对工程应用有价值的实验结论。本文主要工作和创新点如下： 1．从车载测量系统的组成结构入手，介绍了车载移动测量系统各个传感器的作用，分析了车载移动测量系统定位原理以及涉及的5个参考坐标系。详细讨论了坐标系之间转换的几何定位模型。 2．从获取激光点云坐标的原理入手，详细分析了移动测量系统定位误差来源，提出了基于激光点云的误差估计模型，实现了对车载移动测量系统精度的理论评价，最后利用模型分析实测数据，并将计算得到的理论精度与检校的实测精度进行比较。 3．提出了将车载移动测量系统检校分为室内标定、运动检校、检校场检校3个步骤检校，对系统做了分类检校，有效提高了检校的效率，降低了检校的复杂性。 4．设计了一种基于激光跟踪仪的DMI尺度因子检校方法。利用激光跟踪仪动态跟踪载车，获取车辆行驶的轨迹;建立测距误差和振动误差的改正模型，并计算出精确的行车路程;将多次获得的测量数据进行最小二乘拟合，得到最优的尺度因子估值;最后用此方法校准Trimble车载移动测量系统中的DMI，有效的提高了DMI尺度因子的精度，满足系统测量需要。 5．设计了一套建立室外大型检校场的方法。通过对检校场环境、三级布网控制、控制点测量要求进行了详细的方案论述。 6．提出一种估计系统传感器之间关系参数的方法。通过控制面板的约束条件，利用原始的激光点云与控制面板的差值建立误差方程，解算出参数的最优解。实验结果验证了该算法的可行性和有效性。 7．设计一种标定POS定位精度的检校方法，利用全站仪对车载移动测量系统跟踪测量，获得固定在车上棱镜的轨迹，与POS定位获得坐标比较，验证POS定位精度。 8．以移动测量系统摄像测量为基础，通过与检校场控制点比较，获取系统整体精度。