基于MLE算法的海上角度交会测量方法及其精度分析

针对我国现有测量船单站REA测量体制精度相对较低的问题,提出了基于光电经纬仪的海上角度交会测量方法。介绍了角度交会测量原理和设备布站原则,构建了AE-AE异面交会测量系统,设计了基于MLE(Maximum Likelihood Estimation)算法的海上角度交会测量算法和船摇修正方法,仿真分析了船体姿态测量误差、设备测角误差以及站址定位误差等的影响。仿真结果表明,站址测量误差是海上角度交会测量的最主要误差源,船体姿态测量误差和设备测角误差对海上角度交会测量精度有一定的影响,当船体水平姿态测量误差优于20″、航向测量误差优于30″、设备测角误差优于20″、站址测量误差优于1 m时,海上角度交会测量精度可达1 m。该法解决了动态条件下的飞行目标高精度测量技术难题,为后续工程设计奠定了基础。     

姿态角随机测量误差对机载激光扫描成像的影响

研究了姿态角随机测量误差对机载激光雷达激光脚点定位精度和数字表面模型(DSM)精度的影响。分析了机载激光雷达的工作原理,推导了姿态角随机测量误差与激光脚点定位误差之间的传递关系。通过数值仿真,模拟了3种地形,研究了姿态角随机测量误差对点云及DSM的影响规律。通过半实物仿真实验,定量评价了姿态角随机测量误差对激光脚点定位精度和DSM精度的影响。仿真和实验结果表明,姿态角随机测量误差造成激光脚点定位精度和DSM精度降低。姿态角随机测量误差造成激光脚点平面坐标误差增加较大,是高程误差的4~5倍;当姿态角随机测量误差增大10倍时,激光点云三维坐标误差也增大约10倍,而DSM误差则增大40倍左右。     

一种机载双天线InSAR基线动态测量方法

机载双天线InSAR系统两个天线非刚性连接时,为保证高程测量精度和成像质量,必须对干涉基线进行动态精密的测量。该文研究了一种基于单相机和激光测距仪组合的动态基线测量方法,通过分别测量两个天线的中心位置和姿态,得到干涉基线长度和基线角。论文对该方法进行了原理性研究和地面验证实验,实验通过可精确控制轨迹的运动平台模拟天线运动,实验结果表明该方法在8 m摄影距离处位置测量精度优于0.2 mm,姿态角精度优于70,是动态测量干涉基线的有效方法。     

机载LiDAR中工作参数的控制误差和测量误差对点云产品精度的影响机理及其比较

机载Li DAR中的一些工作参数既有控制误差,又有测量误差,如机载平台的飞行轨迹、姿态角和激光扫描仪的扫描角等,两种误差均会造成点云产品质量降低。为分析两种误差对点云产品精度的影响机理,从理论上分析了两种误差对点云和数字表面模型(DSM)精度的影响,通过数值仿真,模拟了机载Li DAR的测量过程,以机载平台姿态角参数为例,定量评价及比较了姿态角的控制误差和测量误差对点云分布及DSM精度的影响大小。结果表明,机载Li DAR的测量精度取决于这两种误差的影响,其中控制误差主要造成点云分布区域及密度改变,继而导致DSM失真增大,而测量误差造成点云定位精度和重建DSM精度降低。因此,需采取措施分别对两种误差进行抑制补偿。     

基于时钟同步一机多天线技术的北斗/GPS测姿系统研究

文章提出了一种基于时钟同步一机多天线接收机的单差测姿系统,利用附加模糊度参数的卡尔曼滤波得到基线和模糊度的浮点解,并利用LAMBDA方法搜索模糊度并获得精确的基线值,最终用直接法实时获得姿态角信息,该测姿系统单基线测得的基线精度在毫米级,偏航角精度可达0.08度。     

机载远程红外双站测距研究

介绍了红外双站测距的原理,分析了机载远程红外双站测距误差的影响因素并分别推导出各影响因素引起的部分误差公式,通过仿真实验进行了验证。实验结果表明,红外系统的测角误差和距离基线误差越大,测距误差越大;在测量精度和目标距离一定的条件下,由测角误差引起的测距误差与目标的方位角和俯仰角有关,由距离基线误差引起的测距误差与角度无关。     

一种基于相控阵天线的前向机载防撞系统

由于传统飞机的机载防撞系统天线突出飞机表面，对飞机天线布局和气动有一定在影响，且监视距离较近。设计了一种基于相控阵天线的前向机载防撞系统，综合利用飞机机翼等结构共形设计，与飞机同频段功能天线实现共用，降低了天线布局压力及对飞机气动影响。同时由于采用数字相控阵形成和/差波束的单脉冲测角的方式进行目标方位测算，相对于传统的双通道比幅/比相的测角方式，能够较大地提高系统对目标的测角精度，有效提升机载防撞系统性能。     

一种高精度的BDS/INS紧耦合测姿算法

针对"北斗"卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题,提出了"北斗"卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)紧耦合姿态测量算法.该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型;然后以INS状态误差方程为滤波系统状态方程,以载波相位为主要观测量设计了扩展卡尔曼滤波器,利用滤波器的输出实现对惯性导航测姿系统的辅助校正;最后采用静态测试、动态测试和遮挡测试验证该算法.该系统可以有效提高BDS测姿精度与输出频率,并且在静态条件下航向角测量精度可以达到0.15°.     

弹载俯冲前斜SAR目标测角及精度分析

根据弹载俯冲合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)成像原理，提出了目标的SAR测角算法，并仿真分析了弹载SAR成像目标定位和测角误差。前斜角、高度误差和多普勒测量误差对测角影响很大，姿态角误差会影响最终的测角误差。SAR测角精度是影响导弹末制导的关键，需要对系统各项误差项进行约束控制。提出的SAR目标测角算法及测角精度仿真分析结果可为导引头系统设计提供参考。     

一种水下体目标高精度长基线定位方法

水下体目标几何尺度大、运动姿态未知等因素,会导致传统长基线定位模型失配。该文针对此问题,通过体目标姿态、位置联合估计,消除模型误差,实现体目标几何中心的归算,得到了一种水下体目标的长基线高精度定位方法。理论分析及数值仿真结果表明,体目标半径大尺度下模型误差不可忽略,在体目标半径5 m,测距精度0.2 m的条件下,较传统长基线定位方法,将垂直定位精度从32 m提升至0.5 m,实现亚米级精度定位。     

无人机载小型SAR目标分辨与定位能力分析

分析了无人机载小型合成孔径雷达（SAR）可用于战场侦察的基本工作模式；讨论了SAR分辨率与对目标分辨能力的区别；从机载SAR成像几何关系的角度，研究了载机航向测量误差、载机空间位置测量误差、载机飞行速度测量误差、雷达高度误差、雷达斜距测量误差等因素对实时目标定位精度的影响程度，提出了实时定位与读图定位结合使用的观点。其结果对于无人机载小型SAR的设计和应用都有重要意义。     

空中光电跟踪平台的引导精度分析

提供了一种以飞行器为搭载平台的精密光电跟踪系统引导精度的分析方法,以两类引导设备为例,从经典误差分析方法出发,分析了引导精度的主要影响因素,包括引导设备的测量误差、空中平台的姿态测量误差及数据传输延迟等,并指出其关键影响因素是引导设备的测量误差,可通过合理设计飞行航路避开最大误差区域或更换高精度引导设备两种途径有效减小引导误差。     

Mars-LiDAR系统误差分析及安置角误差飞行检校

机载激光雷达系统是集激光扫描仪、全球定位系统和惯性导航系统等于一体的多传感器集成系统。机载激光雷达的检校和标定是保证激光点云定位精度的关键环节,其中扫描系统安置角误差是影响定位精度的主要因素之一。首先介绍了国产中远程机载激光雷达Mars-LiDAR系统,然后基于误差传播定律对系统误差进行了分析。研究了系统安置角误差的飞行检校方法,采用外场定标的方法将安置角进行动态分离,并通过飞行试验完成了系统安置角误差的动态检校,对Mars-LiDAR系统在3000 m、4000 m飞行高度获取的点云进行了定位精度分析和校正,验证了Mars-LiDAR系统安置角误差检校方法的实用性。     

无人机的航迹跟踪与航向测量技术探究

针对无人机的航迹跟踪和航向测量提出了一种基于无源定位技术实现对无人机位置解算的方法。在定位算法中,采用扩展卡尔曼滤波算法对地面测量系统测得的无线电测距、角跟踪数据进行卡尔曼滤波处理,减小了因测距和测角误差对定位精度造成的影响,可保证对无人机航迹的稳定跟踪。仿真结果表明,该技术能够有效提高对无人机航迹跟踪精度,通过对航迹数据的解析可以实现无人机的航向测量。     

一种用于InSAR/INS组合导航的姿态角反演方法

平台的姿态信息对导航十分重要,但合成孔径雷达辅助惯导系统无法获得平台的姿态信息,单天线GPS（Global Positioning System）无法完成姿态测量的需求.针对以上问题提出基于条纹匹配的干涉合成孔径雷达辅助惯导的组合导航方法,该导航方法中干涉合成孔径雷达系统对平台的姿态角比较敏感,可以高精度地反演平台的姿态信息.本文通过分析平台的姿态误差对定位误差的影响,建立姿态角反演模型,根据条纹匹配得到的定位偏移结果,利用Levenberg-Marquardt（LM）算法求解非线性方程组完成平台姿态角的反演.最后通过仿真和干涉合成孔径雷达实际数据验证了姿态角反演模型的有效性.     

遮挡环境下原子钟和气压测高仪辅助北斗定位方法研究

在城市峡谷等遮挡环境下,接收机无法连续进行定位解算;并且高程定位精度不能满足用户在立交桥或者盘山公路等环境下的定位需求。在接收机内使用原子钟,可以利用原子钟的高稳定性,对钟差进行高精度的预测。并通过与气压测高仪共同辅助北斗系统定位,可以有效提高接收机的定位精度和连续性;该文首先理论分析了原子钟和气压测高仪辅助定位算法;然后,提出一种气压测高仪初始化校正方法,并通过对钟差噪声类型的分析确定了钟差预测方法;最后,模拟遮挡环境,进行原子钟和气压测高仪辅助北斗卫星导航系统定位试验,并分析了定位结果。结果表明:仅跟踪两颗可见卫星,便可以进行定位解算,并且垂直方向上的定位误差从8.2 m (RMSE)下降到了5.2 m,定位结果的波动从4.6 m下降到了0.8 m。     

双波段机载光电平台跟踪精度检测装置分析

为保证某型号双波段机载光电平台的可见光电视、红外跟踪测量系统在跟踪精度室内检测过程中能够同时接收目标并可以任意切换,提出了一种可产生双目标的新型检测装置。文中主要分析了机载平台与检测装置之间的空间位置关系和数学模型,描述了检测装置的两个目标在做圆周运动的同时进行同步调整的必要性,并建立了同步调整误差模型。实验表明,当检测装置的两个目标以周期为20 s做匀速圆周运动时,旋转轴均方根误差为1.21″,两轴系同步误差为19.2″,满足机载平台跟踪精度的检测要求。     

光电吊舱测角精度分析

为了达到提高光电吊舱测角精度,进而提高装备光电吊舱的无人机目标定位精度,建立了光电吊舱测角数学模型,对影响光电吊舱测角精度的因素进行归纳推导,并通过举例计算测角精度,通过减小光电吊舱框架轴零位标定误差,选用高精度测角器和控制光电吊舱与载机的安装误差,而有效提高了光电吊舱的测角精度。此外,还提出了通过系统检测提高目标定位精度的建议。     

厘米级“北斗”相对定位的试验验证

随着我国"北斗"卫星导航系统的发展,"北斗"精密相对定位的应用市场日益拓展.在动态对动态环境中,将基准站与移动站分别设在不同的车辆载体上,验证了"北斗"实时动态相对定位的精度.平台跑车和省道跑车结果显示水平相对定位误差和天向相对定位误差都在厘米级,表明"北斗"系统性能完全满足高精度应用的需求,能替代相应应用领域的全球定位系统(GPS).