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SWDC-4A数字航测系统的关键技术与应用

作　者: 李军杰
导　师: 刘先林
学　校: 首都师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: SWDC-4A数字航测相机高精度POS 高精度惯性稳定平台航空遥感系统集成系统检校生产应用
分类号: P231.5
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文在系统地总结和阐述数字航测相机发展现状的基础上,结合国内的技术现状与生产实践,对新型数字航测相机SWDC-4A的关键技术进行了深入的研究,着重研究了轻型组合宽角数字测绘相机技术、高精度POS技术、高精度惯性稳定平台技术、和轻小型航空遥感系统集成检校技术。并结合具体的应用,集成了实用的轻小型航空遥感系统,经过生产应用实践,可以满足高精度测图和城市建筑物三维建模需要,并且比传统方法效率高,成本低。本文的主要研究内容如下：1.通过对数字相机的畸变模型和检校原理的分析,阐述了单镜头相机加固、检校的方法,通过对已有墙面检校场的扩建和重新测量,对单镜头数字相机进行检校和验证。2.对多路数字相机拼装的理论进行分析,计算出子相机的倾角,给出了SWDC-4A四拼组合相机的拼装方案,提出了平台拼接精度的检测方案,实现了子相机的同步曝光和对整个系统的自动控制,阐述了航线规划设计、虚拟中心影像拼接、飞行质量检查的原理和方法。3.系统地论述了POS系统的基本原理,分析了惯性导航常用坐标系与摄影测量常用坐标系之间的相互关系,推导了从POS输出到影像外方位的转换公式和偏心元素的解算公式,建立了平差模型,并设计了实验方法。4.结合高精度轻小型遥感设备的特点,根据实际需要进行合理组合传感器进行集成。针对不同的集成方式,提出了“地对地”和“空对地”检校场用于集成检校的方法,经实验验证,检校参数满足有关规范的要求,系统性能可靠。5.通过实际生产应用证明,所集成的高精度轻小型航空遥感系统在大比例尺测图方面的应用,可以大量减少控制点的布设和观测,减少劳动强度,降低生产成本。6. SWDC-4A四个子相机之间固定的倾斜关系和高精度的POS数据配合清晰的影像,用于城市景观的三维表达、精细建模和可视化,是一种全新、快捷、经济的技术方案。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
图目录  8-10
表目录  10-11
第一章绪论  11-25
  1.1 引言  11-13
  1.2 数字航测相机的发展现状  13-23
    1.2.1 数字成像传感器技术的发展  14-15
    1.2.2 大幅面框幅相机的发展现状  15-17
    1.2.3 机载推扫线阵相机的发展现状  17-19
    1.2.4 国产数字航测相机  19-21
    1.2.5 POS与稳定平台  21-23
  1.3 本论文的内容与结构  23-25
第二章轻型组合宽角数字测绘相机技术  25-48
  2.1 单镜头相机加固与检校技术  25-33
    2.1.1 单镜头数字相机加固  25-26
    2.1.2 数字相机的畸变模型与检校原理  26-29
    2.1.3 单镜头数字相机的检校  29-33
  2.2 轻型组合宽角数字航测相机技术  33-37
    2.2.1 多路相机的集成拼装  33-34
    2.2.2 子相机倾角的确定  34-36
    2.2.3 四拼组合相机的装配  36-37
  2.3 相机控制单元与曝光同步  37-39
    2.3.1 相机控制单元  37-38
    2.3.2 曝光同步  38-39
  2.4 平台拼接精度检测  39-42
  2.5 航线规划与数据预处理软件  42-47
    2.5.1 航线规划设计  42-43
    2.5.2 虚拟中心影像拼接  43-45
    2.5.3 飞行质量检查  45-47
  2.6 小结  47-48
第三章高精度POS与高精度惯性稳定平台技术  48-80
  3.1 GNSS/INS组合导航系统  48-58
    3.1.1 差分GNSS  48-52
    3.1.2 惯性导航系统  52-55
    3.1.3 GNSS/IMU组合导航系统  55-58
  3.2 国产高精度POS  58-66
    3.2.1 高精度光学陀螺IMU  59-61
    3.2.2 高精度POS技术  61-64
    3.2.3 POS测试标定及飞行验证  64-66
  3.3 POS输出值与航空影像外方位元素间的关系  66-75
    3.3.1 惯性导航常用坐标系  66-68
    3.3.2 摄影测量常用坐标系  68-70
    3.3.3 惯性导航姿态角与航测影像角元素的转换  70-73
    3.3.4 IMU与相机的偏心角与偏心距  73-75
  3.4 高精度大负载惯性稳定平台  75-79
    3.4.1 高精度大负载惯性稳定平台的关键技术  76-77
    3.4.2 高精度大负载惯性稳定平台试验测试及飞行验证  77-79
  3.5 小结  79-80
第四章系统集成检校技术  80-115
  4.1 SWDC-4A数字航测系统的集成  80-92
    4.1.1 系统集成原理  80-82
    4.1.2 系统时间同步  82-83
    4.1.3 系统集成  83-89
    4.1.4 系统集成误差分析  89-91
    4.1.5 系统集成精度评定  91-92
  4.2 检校场建设  92-98
    4.2.1 “地对地”检校场建设  92-93
    4.2.2 “空对地”检校场建设  93-98
  4.3 系统检校与系统性能测试试验  98-113
    4.3.1 塔吊“地对地”试验  98-101
    4.3.2 飞行“空对地”试验  101-112
    4.3.3 动力伞飞行试验  112-113
  4.4 小结  113-115
第五章 SWDC-4A数字航测集成技术的应用  115-127
  5.1 SWDC-4A数字航测系统大比例尺数字地形图测绘的应用  115-120
    5.1.1 应用区概况  115-116
    5.1.2 应用方案  116-119
    5.1.3 应用小结  119-120
  5.2 SWDC-4A数字航测系统应用于城市建筑物低空遥感三维建模  120-126
    5.2.1 应用区概况  120-123
    5.2.2 应用方案  123-125
    5.2.3 应用小结  125-126
  5.3 小结  126-127
第六章总结与展望  127-130
  6.1 研究总结  127-128
  6.2 展望  128-130
参考文献  130-134
攻读博士学位期间完成的主要工作  134-136
致谢  136-137

SWDC-4A数字航测系统的关键技术与应用

内容摘要

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