3Dsurs系统姿态精度分析.pdf

第33卷第3期 测绘科学 V01．33No．3 Scienceof and Mav． Mapping 2008年5月 Surveying 3Dsurs系统姿态精度分析 王冬，卢秀山，刘凤英 (山东科技大学地球信息科学与工程学院测绘科学与工程系，山东青岛266510) 【摘 要】GPS是3Dsurs系统中关键传感器之一，用于测量车载平台的位置和姿态角。姿态角获取是3DsurB系统 DL-4型双频、高精度、高采样率 关键技术之一，其精度决定系统所能达到的测量精度。本系统中使用NovAtel GPS，采用差分后处理方法，数据处理中利用三台GPS间固定位置关系进行约束平差，并采用滤波方法提高解算 精度。多组实验结果表明：使用GPS测姿可获得较高精度，系统中三个姿态角的精度有差异，航向角的精度最 高，横滚角和俯仰角的精度接近。 【关键词】3Dsnrfl系统；姿态测量；GPS；车载平台 【中图分类号】PP234．1 【文献标识码】A 【文章编号】1009-2307(2008)03-0015-03 DOI：10．3771／j．issn．1009-2307．2008．03．005 内，t‘，轴垂直于此平面，向外指向为正方向，并构成右手坐 1引言 标系。 863课题“车载式近景目标三维测量系统”(Vehicle-站心坐标系统0一XYZ原点0与平台坐标系原点0重 borne3D surveyingsystem，简称3Dsul墨系统)的目标是研制合，z轴方向为过0点的椭球法线方向，向外指向为正方 一种车载式近景目标三维信息获取系统，面向数字城市需 向，l，轴方向垂直于z轴指向椭球的短轴，x轴方向垂直于 求．建立全方位可量测的三维城市模型。该研制系统中集 XOZ平面，构成右手坐标系。 Position 成了全球定位系统(Global System，GPS)、激光扫描 车载平台位置定义为GPSl相位中心在当地地理坐标系 仪(LaserScanner，LS)和CCD相机(ChargeCoupledDevice， 统中的坐标；姿态是指平台坐标系统向站心坐标系统变换 CCD)等传感器。 的三个旋转角，分别定义如下：绕”轴方向的旋转角为横 3Dsurs系统中姿态角(横滚角、俯仰角和航向角)的获 取是课题关键技术之一，其精度与系统所能达到的精度密 轴方向的旋转角为航向角(Yaw)。假设分别以r、P、，，表示 切相关。系统中应用GPS提供车载平台的位置和姿态角， 这三个旋转角，分别以届。(r)、R。(P)、R。()，)表示三个旋 为保证系统可靠性与精度，使用加拿大NovAtelDL-4型双转角对应的旋转矩阵，则由平台坐标系统r到站心坐标系 频、高精度、高采样率GPS。数据处理中利用平台上三台 统r的转换可表示为： GPS问相对固定的位置关系进行约束平差，并采用滤波方 法进一步提高解算精度。课题中设计车载平台在静止情况 R。(r) I 下实施多次实验，以衡量三个姿态角的实际解算精度。 J 。。087。1—0sinr 0 c08