車載測繪POS算法

車載移動測量系統(tǒng)對POS精度提出了近乎苛刻的要求:位置精度在厘米量級,姿態(tài)和航向精度小于re并通過差分GPS與SINS進行組合導航。差分GPS分為偽距差分和載波相位差分兩類［146］。偽距差分稱作DGPSz是目前應(yīng)用最廣的一種差分技術(shù),普通商用差分GPS都采用這種技術(shù)；而測繪用的GPS—般采用載波相位差分技術(shù)(KinematicAmbiguity后處理,定位精度不低于RTK。實時差分要求用戶接收機不但要接收GPS軌道衛(wèi)星信息，還要接收基準站信息，差分數(shù)據(jù)的連續(xù)性受基準站位置布局的影響；而事后差分只需用戶接收機和基準站分別接收并保存GPS原始測量信息，所以不受二者通訊鏈路的在IMU精度和GPS定位精度一定的條件下，車載POS數(shù)據(jù)處理主要包含實時SINS/GPS組合導航和事后平滑處理兩個主要部分。車載POS本質(zhì)上就是SINS/GPS組合導航系統(tǒng),實時處理算法與成熟的SINS/GPS組合導航算法類似,因此這也成為國內(nèi)技術(shù)人策略，即GPS接收機無需進行定位解算，而是直接采用測量偽距是在緊組合策略的基礎(chǔ)上構(gòu)建了In-Fusion組合濾波結(jié)構(gòu)[146],其主要優(yōu)勢在于：①可以采用SINS的解算結(jié)果對單個衛(wèi)星的測量信息進行故障檢測,在可見星數(shù)少于5顆的情況下仍能進行故障檢測；合策略仍能利用這些信息進行組合導航，從而改善走位精度；③使用SINS的解算結(jié)果輔助解算模糊度的初值，即IARTK技術(shù),可以減少對整周模糊度初始化的時間，當失鎖結(jié)束后，可以快速恢復(fù)模糊度的解算，提供抗干擾能力強的RTK走位。由于國內(nèi)GPS研究現(xiàn)狀的限制使用SINS/GPS緊組合策略要達到測繪級的精度要求比較困難，所以目前國產(chǎn)POS系統(tǒng)主要集在POS輸出的所有導航參數(shù)中，方位角精度最不容易得到通用化設(shè)計，形成了AP60OEM系統(tǒng)。對于同樣一套AP60系統(tǒng),在不同應(yīng)用環(huán)境下輸出的姿態(tài)航向精度如表1-7表1-7-AP60系統(tǒng)事后處理的姿態(tài)航向植度指標卩件姿態(tài)精度(°)姿態(tài)精度(°)方位精度C)應(yīng)用壞境航空壞境陸用壞境航海壞境在表1-7中,飛機的速度最高,陸用車輛次之,艦船速度最低,對應(yīng)的方位角精度指標也依次降低。因為載體速度越大,轉(zhuǎn)向等機動過程引起的速度變化率也越大,即水平比力fE、fN大，所以產(chǎn)品中均留有雙天線GPS接口，并推薦在測繪過程中使用其GPS方位測量系統(tǒng)(GPSAzimuthMeasurementSubsystem,GAMS)對方位角進行輔助修正［146］。POS數(shù)據(jù)的事后處理通常采用平滑算法，平滑算法又可分為固走點平滑，固走滯后平滑和固走區(qū)間平滑三類［66］。POS系統(tǒng)需要輸出整個測繪工作期間的導航參數(shù),所以適合采用固走區(qū)雙向平滑算法(Two-FilterSmoother,TFS)是Fraser和Potter［148］提出的一種最優(yōu)固定區(qū)間平滑算法。文獻［149脂出”傳統(tǒng)的TFS算法僅適用于線性系統(tǒng),而導航解算方程具有強非線性估計INS誤差狀態(tài)。文獻［150］提出了改進的EKF平滑方法并用于管道地理坐標的慣性測量,文獻［152］也在城市車輛的RTSS算法也是一種最優(yōu)固定區(qū)間平滑算法,且算法的平滑效果和TFS算法完全相同。由于RTSS算法簡潔有效，所以一經(jīng)提出便廣受關(guān)注。文獻［154］最早將RTSS算法應(yīng)用于慣性導航系統(tǒng),文獻［155］使用該算法對慣導系統(tǒng)的對準精度進行評估,文獻［256］利用該算法對SINS/GPS組合數(shù)據(jù)進行了事后平滑處理。迄今為止,RTSS算法仍是使用最為廣泛的固走區(qū)間平滑方法，加拿大NovAtel公司的InertialExplorer事后處理軟件也使用了該方法［15近年來,