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机载GPS在遥感测量中的应用研究

作　者: 吴章祥
导　师: 聂明新
学　校: 武汉理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 机载GPS 遥感测量坐标转换插值同步
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

随着GPS全球定位系统技术的迅速发展,GPS引起各国军事部门和广大民用部门的普遍关注。GPS定位技术已经在地球物理勘察、资源勘探、航空与卫星遥感、民用导航、精密时间比对、大地测量、工程勘测、安全监控等领域,展示了其优越性和巨大的潜力。GPS应用于遥感测量的研究是近些年来的热门。本论文是依托国家项目开展的理论与应用的初步研究。GPS分测量型与导航型两类,本文主要针对机载遥感测量系统中的差分GPS开展研究,首先介绍了GPS的基本原理,然后研究了坐标转换的理论知识；由于GPS输出的是WGS-84坐标,而我们实际需要的是地方坐标系,所以需要将WGS-84坐标转换为各地方坐标。本文在研究了空间坐标转换模型基础上,利用VC编程实现了WGS84至BJ54(北京54)坐标的转换,获得了较高的转换精度；结合机载环境实际,对GPS的选型、多源传感器间的数据率和接口、电磁兼容、差分GPS地面站设置等关键问题进行分析研究,提出了实施建议。并在此基础上提供了如下几个方面的研究成果：(1)开展了GPS模拟数据采集实验,为今后的红外图像和SAR图像的融合提供了配准所需的参数；(2)基于Visual C++平台,编写了坐标转换程序,实现了求解布尔莎模型的七参数以及WGS84至BJ54的坐标转换；(3)进行了测量型GPS在与机载的其他多源传感器配合应用中问题的调查与研究,提供了分析与解决措施；(4)进行了GPS数值的插值与拟合研究,并对结果用Matlab进行了仿真计算。最后为收发分置的双站SAR系统提出了一个同步方案。该方案为后续的研究以及机载双站SAR测量系统的同步的实现提供了参考。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-15
  1.1 研究目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-13
  1.3 本文主要研究内容  13
  1.4 本论文的组织安排  13-15
第2章 GPS的工作原理  15-28
  2.1 GPS系统的构成  15-18
    2.1.1 GPS工作卫星及其星座  15-16
    2.1.2 地面监控系统  16-17
    2.1.3 信号接收机  17-18
  2.2 GPS系统的基本定位、授时原理  18-20
  2.3 差分定位原理  20-21
  2.4 GPS系统的卫星信号  21-23
  2.5 GPS接收机的分类和原理  23-27
    2.5.1 GPS接收机的分类  23-25
    2.5.2 GPS接收机的组成及工作原理  25-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章机载GPS在多源传感器系统的应用研究  28-40
  3.1 本课题实验所需要的GPS选型  28-30
  3.2 接口研究  30-32
  3.3 数据率问题研究  32-33
  3.4 差分GPS的地面差分站的设置  33-34
  3.5 GPS与其它设备的电磁兼容  34-35
  3.6 GPS控制点的采集实验  35-39
    3.6.1 试验中所用GPS介绍  35-37
    3.6.2 控制点的现场采集  37-39
  3.7 本章小结  39-40
第4章 GPS坐标变换程序设计与实现  40-56
  4.1 坐标系统的介绍  40-43
  4.2 空间直角坐标系的坐标转换模型  43-47
    4.2.1 三参数模型  44
    4.2.2 布尔沙-沃尔夫模型  44-46
    4.2.3 莫洛金斯基模型  46-47
  4.3 不同坐标系的坐标转换中的病态问题  47-48
  4.4 坐标转换程序开发  48-55
    4.4.1 开发环境介绍  48
    4.4.2 需求分析  48-49
    4.4.3 算法分析  49-52
    4.4.4 程序设计  52-53
    4.4.5 程序实现  53-54
    4.4.6 转换结果示例  54-55
  4.5 本章小结  55-56
第5章 GPS数据插值与拟合研究  56-68
  5.1 GPS数据插值与拟合分析  56-57
  5.2 最小二乘法原理  57-61
    5.2.1 最小二乘线性拟合  57-59
    5.2.2 最小二乘曲线拟合  59-61
  5.3 GPS数据拟合的实现  61-64
  5.4 阿克玛算法对GPS数据进行插值  64-66
  5.5 两种方法的分析对比  66-67
  5.6 本章小结  67-68
第6章 GPS用于机载双站SAR同步的研究  68-79
  6.1 引言  68-69
  6.2 同步技术分析  69-72
    6.2.1 常用授时方法  70-71
    6.2.2 常用校频方法  71-72
  6.3 同步方案设计  72-77
    6.3.1 GPS方案的优点  72
    6.3.2 GPS同步系统总体框图及工作流程  72-73
    6.3.3 同步系统各部分功能及其工作原理  73-77
  6.4 系统性能分析  77-78
  6.5 方案的可行性分析  78
  6.6 小结  78-79
第7章研究工作总结与展望  79-81
  7.1 本论文研究总结  79
  7.2 前景展望  79-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
附录攻读期间发表的论文和参加的项目  85

机载GPS在遥感测量中的应用研究

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