[发明专利]一种GNSS/IMU一体化无人机测绘的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及小型无人机测绘技术，尤指一种GNSS/IMU一体化无人机测绘的方法和系统。

背景技术

目前，无人机测绘是测绘领域较为常用的技术手段。由于无人机平台稳定性较之大型飞机差，因此无人机测绘十分依赖于地面控制点的布设，对其应用区域造成了很大限制，尤其是在多山、林密的地区，地形艰险，地面控制点采集人员无法到达采集地区，导致成图的精度难以满足测绘工程需要。随着全球定位技术与惯性导航技术的迅速发展，以及无人机机载GNSS(Global Navigation Satellite System；全球卫星导航系统)/IMU(Inertial Measurement Unit；惯性测量单元)设备的研究与应用，利用这些新技术可以支持无人机平台获取到更为精确的航片定位数据，并记录外方位元素。尤其是在地形复杂区域利用小型无人机进行测绘时，利用以上数据可以实现减少地面控制点甚至无地面控制点的无人机测绘工作，能有效减少外业作业的工作量，提高系统的作业效率，缩短测绘周期。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的第一目的在于提供一种高精度的无人机测绘方法。本发明的第二目的在于提供一种实现上述方法的系统。

为实现上述目的，一种GNSS/IMU一体化无人机测绘方法，其特征在于，所述方法包括：

1)根据测绘区域的形状和面积，设置地面静态GNSS基站，用于记录无人机飞行时的GPS数据；

2)对机载GNSS终端进行校准，确保机载GNSS终端与所述静态GNSS基站的数据同步记录；

3)将所述机载GNSS终端与无人机IMU一体化安装，并定义接口文件规范；

4)利用无人机对所述测绘区域进行影像拍摄，并实时记录及存储拍照曝光点的机载GNSS终端参数和无人机IMU参数；

5)影像拍摄结束后，收集地面静态GNSS基站参数、拍照曝光点的机载GNSS终端参数和无人机IMU参数，并对收集的参数进行解算，从而得出拍照曝光点位置信息；

6)根据所述曝光点位置信息对所述拍摄影像进行拼接。

进一步，步骤2)中所述机载GNSS终端与所述静态GNSS基站的数据同步记录的时间阈值在1ms以内。

进一步，步骤3)中所述接口文件规范为：以机载GNSS终端与无人机IMU为参考基准，通过在所述相机传感器间设置误差配准模型，将所述机载GNSS终端、无人机IMU和所述相机传感器规算到同一个绝对参考坐标系。

进一步，所述拍照曝光点的机载GNSS终端参数、无人机IMU参数和所述地面静态GNSS基站的数据为同步采集和存储。

一种实施上述方法的无人机测绘系统，包括：地面静态GNSS基站、图像采集设备、机载GNSS终端、无人机IMU、控制单元和存储装置；

所述地面静态GNSS基站用于记录无人机飞行时的GPS数据；

所述图像采集设备用于在无人机飞行中采集图像，并在采集图像时将所述图像采集设备的曝光点信息发送至控制单元；

所述机载GNSS终端用于采集无人机飞行时的GPS数据，并将所述GPS数据发送至控制单元；

所述无人机IMU用于采集无人机飞行时的IMU数据，并将所述IMU数据发送至控制单元；

所述控制单元用于接收所述曝光点信息、GPS数据和IMU数据，并在接收到所述曝光点信息时记录机载GNSS终端的无人机的GPS数据和IMU数据；并将所述GPS数据和IMU数据发送至存储装置。

进一步，所述地面静态GNSS基站记录的无人机GPS信息、所述机载GNSS终端采集的无人机GPS信息和所述IMU数据通过无人机数据处理软件进行解算，得出所述图像采集设备拍照曝光点位置信息，并根据所述曝光点位置信息对所述拍摄影像进行拼接。

本发明通过将应用于大飞机航测的GNSS/IMU技术首次应用在无人机上，通过提高飞机GNSS系统精度，增加地面静态GNSS接收站的方法来取代人工采集像控点的方法；突破了建立地面静态GNSS站点和机上的动态GNSS点和飞行姿态数据准确信息关联性的难点，进而解决了无人机测绘后期依赖人工采集像控进行成图校正的精度低的问题，解决了利用少量地面控制点实现了高精度无人机测绘的行业难题，并在实际应用中验证了系统精度。

附图说明

图1为本发明方法的具体实施方式流程图；

图2为本发明无人机GNSS/IMU一体化系统各部分的连接示意图；

具体实施方式