【技术实现步骤摘要】
基于SINS/LDV组合的连续高程测量方法及系统
[0001]本专利技术涉及一种基于捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)/激光多普勒测速仪(Laser Doppler Velocimeter,LDV,通常简称测速仪)组合的连续高程测量方法及系统,属于大地测量领域。
技术介绍
[0002]高程测量在地质勘探、地形绘制、重力测量等方面具有重要作用。在野外进行作业时,通常需要进行连续高程测量,而目前的高程测量方法如几何水准测量、三角高程测量等方式无法实现连续高程测量,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)虽然可以实现连续高程测量,但是在丛林、山谷以及高楼密集的环境中GNSS信号较差导致测量精度急剧下降。
[0003]为了实现全自主式连续高程测量,可以采用惯导系统与激光多普勒测速仪组合进行测量,惯导系统可以选用旋转惯导系统或捷联惯导系统,两套系统与激光多普勒测速仪组合的高程测量都可以避免环境的影响。其中旋转惯导系统/激光多普勒测速仪组合连续高程测量对惯导系统的陀螺和加速度计精度要求较低,同时存在以下问题:
[0004]第一:旋转惯导系统中包含转位机构,增加了惯导系统设计和安装的复杂度,同时也增加了测量系统的不稳定性;
[0005]第二:转位机构在安装时存在水平倾角,其补偿过程增加了测量方法的复杂度。
[0006]因此,可以采用包含更高精度陀螺和加速度计的捷联惯导系统/激光多 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于SINS/LDV组合的连续高程测量方法,基于由捷联惯导系统、激光多普勒测速仪、UPS电源以及导航计算机组成的连续高程测量系统,其特征在于,该方法分为以下步骤:S1:将捷联惯导系统分别与激光多普勒测速仪和导航计算机连接;将激光多普勒测速仪与导航计算机连接,同时将UPS电源分别与捷联惯导系统和激光多普勒测速仪连接;S2:在将搭建好的系统安装于载体时,由于安装误差的存在,测速仪坐标系m系与载体坐标系b系之间不能完全重合,需要对其进行标定;其中影响激光多普勒测速仪速度投影的安装误差有测速仪坐标系m系与载体坐标系b系之间的俯仰安装角误差θ、航向安装角误差ψ以及比例因子K,其标定方法如下:S2.1:打开激光多普勒测速仪和捷联惯导系统进行数据采样;S2.2:首先设θ=0、ψ=0以及K=1,起点处地标点A的坐标为(X
A
,Y
A
,Z
A
);S2.3:经过1~2min直线运动后载体行驶到地标点B,其坐标为(X
B
,Y
B
,Z
B
),点A到点B位移大小为L1;激光多普勒测速仪经航迹推算后的位置为点C,其坐标为(X
C
,Y
C
,Z
C
),点A到点C位移大小为L2;则标定的结果为:S2.4:通过标定后的俯仰安装角误差θ、航向安装角误差ψ计算得到测速仪坐标系m系和载体坐标系b系之间的安装误差矩阵载体坐标系b系之间的安装误差矩阵通过计算的测速仪坐标系m系和载体坐标系b系之间的安装误差矩阵以及比例因子K,得到某一导航时刻激光多普勒测速仪速度在b系下的投影:式中,l为导航信息的更新迭代时刻,为某一导航时刻激光多普勒测速仪测量的速度在测速仪坐标系m系下投影,由激光多普勒测速仪提供;S3:完成系统的安装和激光多普勒测速仪安装误差标定后,接着进入高程测量;进入高程测量后,导航计算机对测量过程中捷联惯导系统的输出进行姿态解算,得到载体坐标系b系与导航坐标系n系之间实时的3
×
3姿态矩阵
通过实时姿态矩阵进一步得到某一导航时刻测速仪速度在导航坐标系n系下的投影投影至此可以稳定输出高精度的实时姿态矩阵S4:将(4)式展开,某一导航时刻激光多普勒测速仪速度在导航坐标系n系下各个方向上的投影为:上式中,v
E_LDV(l)
、v
N_LDV(l)
、v
U_LDV(l)
为某一导航时刻激光多普勒...
【专利技术属性】
技术研发人员:魏国,杨泽坤,高春峰,周健,聂晓明,王林,于旭东,周文健,刘万青,侯承志,
申请(专利权)人:中国人民解放军国防科技大学,
类型:发明
国别省市:
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