坐标转换的方法及其系统技术方案

本申请涉及定位技术领域，公开了一种坐标转换的方法及其系统。该方法包括：构建用于坐标转换的平差转换模型，所述平差转换模型包括观测方程的残差；基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验；确定所述系统误差校验未通过，在所述平差转换模型中引入非参数分量构建半参数平差转换模型；采用半参数核估计法对所述半参数平差转换模型求解转换参数；以及根据所述转换参数进行坐标转换。本申请可以提高坐标转换精度。本申请可以提高坐标转换精度。本申请可以提高坐标转换精度。

【技术实现步骤摘要】
坐标转换的方法及其系统


[0001]本申请涉及导航定位
，特别涉及一种坐标转换的方法及其系统。

技术介绍

[0002]坐标转换在测绘领域发挥着十分重要的作用，遥感(remote sensing，RS)图像处理中几何校正，地理信息系统(Geographic Information System，GIS)栅格坐标与地理坐标的转换，三维激光扫描(Terrestrial Laser Scanning，TDLS)中扫描坐标与工程测量坐标转换，以及不同坐标系间测量成果的转换等都不可避免地需要使用坐标转换。然而，转换中由于累积了误差、局部形变及转换模型误差等影响(这里统一归纳为系统误差)，导致坐标转换的精度较低，尤其是高精度应用领域，这种现象更为显著。
[0003]坐标转换常采用三参数模型法及七参数模型法，同时基于坐标系统任意框架及历元间转换研究也主要是采用速度场等信息约束下的七参数模型法。然而，这些参数模型转换法并不能有效改善转换中系统误差的影响。目前，虽然坐标转换及框架转换中，不少学者就抑制系统误差影响对参数模型转换法进行了优化，如刘运航(2008)、姜波(2012)、刘毅(2012)、周永领(2014)、刘思思(2014)及赵富燕(2015)等将半参数平差模型引入到坐标转换中，利用补偿最小二乘法取得了较好的解算结果；熊露雲(2018)将系统误差归入转换模型的设计矩阵中，利用Partival EIV模型进行处理，提升了坐标转换的精度。这些改进虽一定程度上改善了系统误差的影响，但解算效果较依赖于正则化参数及平滑因子的选取。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种坐标转换的方法，提高了坐标转换精度。
[0005]本申请一个实施例公开了一种坐标转换的方法，包括：
[0006]构建用于坐标转换的平差转换模型，所述平差转换模型包括观测方程的残差；
[0007]基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验；
[0008]确定所述系统误差校验未通过，在所述平差转换模型中引入非参数分量构建半参数平差转换模型；
[0009]采用半参数核估计法对所述半参数平差转换模型求解转换参数；以及
[0010]根据所述转换参数进行坐标转换。
[0011]在一个优选例中，在基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验的步骤之前，还包括：对所述输入的坐标数据进行预处理以剔除异常值，对所述输入的坐标数据进行预处理以剔除异常值的步骤进一步包括：对所述输入的坐标数据进行χ2分布检验，判断是否存在异常数据，若存在则使用COOK距离法、拟准检定法、中位数探测法、聚类法、基于残差分布的3δ法或Baarda探测法对异常值进行探测。
[0012]在一个优选例中，所述平差转换模型采用七参数模型，所述七参数模型包括3个平移参数(ΔX，ΔY，ΔZ)、3个旋转参数(ε
X
，ε
Y
，ε
z
)、以及1个尺度变化参数m的转换参数，所述平差转换模型为：
[0013][0014][0015]其中，(X1，Y1，Z1)和(X2，Y2，Z2)分别为不同坐标系下的一组公共点坐标，i表示不同坐标系下的第i对公共点且i＝1，2，...，m(m≥3)，v
i
为残差，V
x
，V
y
，V
z
分别为坐标分量上的残差。
[0016]在一个优选例中，所述平差转换模型采用四参数模型，所述四参数模型包括2个平移参数(ΔX，ΔY)，1个旋转角θ，1个尺度变化参数m的转换参数，所述平差转换模型为：
[0017][0018][0019]其中，(X1，Y1)和(X2，Y2)分别为不同坐标系下的一组公共点坐标，i表示不同坐标系下的第i对公共点且i＝1，2，...，m(m≥2)，κ＝mcosθ，μ＝msinθ，v
i
为残差，V
x
，V
y
分别为坐标分量上的残差。
[0020]在一个优选例中，采用半参数核估计法对所述半参数平差转换模型求解转换参数的步骤，还包括：
[0021]步骤1，确定给定的核函数K(
·
)和初始窗宽
[0022]步骤2，定义核权函数W
i
(t
k
)并计算初始M
k
，其中，
[0023][0024]步骤3，通过公式步骤3，通过公式确定转换参数X的估计值以及相应的非参数分量估值其中，P为权矩阵，Z为满秩矩阵，I为单位阵，Y为公共坐标差矩阵，其中，Y＝ZX+Δ，Δ表示真误差项；
[0025]步骤4，通过广义交叉核实法迭代执行所述步骤2和步骤3直到满足条件后迭代终止，以确定最优的窗宽以及相应的最优的转换参数X的估计值其中，最优的窗宽是使达到最小值时的窗宽h，其中，J(h)为窗宽对应的帽子矩阵，为y
i
对应的估计值。
[0026]在一个优选例中，所述核函数选取下组中的一种或多种：
[0027](1)
[0028](2)K2(x)＝[π(1+x2)]‑1；
[0029](3)
[0030](4)
[0031](5)
[0032](6)
[0033](7)
[0034](8)
[0035](9)
[0036]在一个优选例中，所述窗宽采用作为初值。
[0037]在一个优选例中，还包括：根据求解的所述最优的转换参数X的估计值进行坐标转换。
[0038]在一个优选例中，确定所述系统误差校验通过，则基于最小二乘的平差转换模型求解转换参数后，利用进行坐标转换。
[0039]本申请一个实施例公开了一种坐标转换的系统，包括：
[0040]平差转换模型构建模块，用于构建用于坐标转换的平差转换模型，所述平差转换模型包括观测方程的残差；
[0041]预处理模块，基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验；
[0042]半参数平差转换模型构建模块，用于确定未通过所述系统误差校验，在所述平差转换模型中引入非参数分量；
[0043]计算模块，用于采用半参数核估计法对所述半参数平差转换模型求解转换参数；以及
[0044]转换模块，用于根据所述转换参数进行坐标转换。
[0045]在一个优选例中，所述坐标转换的系统为接收机、服务器或嵌入式设备。
[0046]本申请实施方式中，通过引入了非参数来描述转换中的非参数部分，由于修正后的转换模型中既含有参数分量，又含有非参数分量，使得数学模型更加符合测量实际。此外，本申请通过选取合适的核密度函数，通过广义交叉核实法来选择最优窗宽，从而得到顾及系统误差的坐标转换参数解，从而提高了的最终转换精度。
[0047]本申请的说明书中记载了大量的技术特征，分布在各个技术方案中，如果要罗列出本申请所有可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种坐标转换的方法，其特征在于，包括：构建用于坐标转换的平差转换模型，所述平差转换模型包括观测方程的残差；基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验；确定所述系统误差校验未通过，在所述平差转换模型中引入非参数分量构建半参数平差转换模型；采用半参数核估计法对所述半参数平差转换模型求解转换参数；以及根据所述转换参数进行坐标转换。2.根据权利要求1所述的坐标转换的方法，其特征在于，在基于所述残差的正态分布假设检验对输入的坐标数据进行系统误差校验的步骤之前，还包括：对所述输入的坐标数据进行预处理以剔除异常值，对所述输入的坐标数据进行预处理以剔除异常值的步骤进一步包括：对所述输入的坐标数据进行χ2分布检验，判断是否存在异常数据，若存在则使用COOK距离法、拟准检定法、中位数探测法、聚类法、基于残差分布的3δ法或Baarda探测法对异常值进行探测。3.根据权利要求1所述的坐标转换的方法，其特征在于，所述平差转换模型采用七参数模型，所述七参数模型包括3个平移参数(ΔX,ΔY,ΔZ)、3个旋转参数(ε
X
,ε
Y
,ε
z
)、以及1个尺度变化参数m的转换参数，所述平差转换模型为：参数m的转换参数，所述平差转换模型为：其中，(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2)分别为不同坐标系下的一组公共点坐标，i表示不同坐标系下的第i对公共点且i＝1,2,
…
,m(m≥3)，v
i
为残差，V
x
,V
y
,V
z
分别为坐标分量上的残差。4.根据权利要求1所述的坐标转换的方法，其特征在于，所述平差转换模型采用四参数模型，所述四参数模型包括2个平移参数(ΔX,ΔY)，1个旋转角θ，1个尺度变化参数m的转换参数，所述平差转换模型为：参数，所述平差转换模型为：其中，(X1,Y1)和(X2,Y2)分别为不同坐标系下的一组公共点坐标，i表示不同坐标系下的第i对公共点且i＝1,2,
…
,m(m≥2)，κ＝mcosθ，μ＝msinθ，v
i
为残差，V
x
,V
y
分别为坐标分量上的残差。5.根据权利要求3或4所述的坐标转换的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜雄，余伟，
申请(专利权)人：千寻位置网络有限公司，
类型：发明
国别省市：