[发明专利]一种地籍测量事后数据处理方法

摘要

本发明提出了一种地籍测量事后数据处理方法，依次通过对现场采集数据中的惯性测量单元数据进行数据预处理，去除误差；对经去除误差后的惯性测量单元数据进行分类，并对分类的数据分别采用卡尔曼固定区间最优平滑、纯捷联解算以及逆向导航解算进行处理，有效滤除了惯性测量单元数据中各种的有害误差成分，并实现地籍测量中待测点的高精度定位信息的获取。

主权项

一种地籍测量事后数据处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对现场采集数据中的惯性测量单元数据进行数据预处理，去除误差；步骤2：对经步骤1去除误差后的惯性测量单元数据进行分类，将对应于坐标已知点、位置已知点、调平修正点、零速修正点以及待测点上静态测量过程时的惯性测量单元数据记为第一类；将对应于待测点上静态测量过程，将对应于所述五点两两之间的行进间动态测量过程时的惯性测量单元数据记为第二类；对应于待测点上静态测量过程，同时与其紧邻的上一个静态测量过程为坐标已知点上的静态测量过程时的惯性测量单元数据记为第三类；步骤3：对经步骤2分类的数据分别作如下处理：第一类采用卡尔曼固定区间最优平滑对现场采集数据进行处理获得陀螺仪和加速度计的误差估计值，并根据陀螺仪和加速度的误差估计值分别对惯性测量单元数据中陀螺仪测得的惯性测量单元的角速度数据和加速度计测得的惯性测量单元的线加速度数据进行进一步误差补偿；第二类采用纯捷联解算对现场采集数据进行处理得到整个行进间动态测量过程惯性测量单元的位置、速度和姿态值；第三类采用逆向导航解算对坐标已知点与待测点之间行进间动态测量过程的现场采集数据进行处理获得坐标已知点和待测点之间的行进间动态测量过程惯性测量单元的位置值，并将所述逆向导航解算获得的位置值校正待测点处惯性测量单元的位置值；所述第一类采用卡尔曼固定区间最优平滑对现场采集数据进行处理，具体为：1)建立与静态测量过程相对应的卡尔曼滤波观测模型；2)利用卡尔曼滤波观测模型对现场采集数据进行正向卡尔曼滤波；3)对正向卡尔曼滤波的结果进行逆向平滑滤波；4)获得陀螺仪和加速度计的误差估计值；5)在滤波完成后，根据陀螺仪和加速度的误差估计值分别对惯性测量单元数据中陀螺仪测得的惯性测量单元的角速度数据和加速度计测得的惯性测量单元的线加速度数据进行进一步误差补偿；第二类采用纯捷联解算对现场采集数据进行处理，选择当地地理坐标系作为导航坐标系，选择四元数法进行姿态更新，具体为：1)进行惯性测量单元的速度、位置和姿态进行初始化，并根据姿态初始值计算姿态矩阵初始值和四元数初始值；2)按时间顺序读取现场采集数据中的一组惯性测量单元数据；3)利用姿态矩阵对加速度计测得的下线加速度数据进行坐标变换；4)根据比力方程，利用坐标变换的得到的线速度数据，进行速度更新，得到惯性测量单元速度最新值；5)利用惯性测量单元速度最新值进行位置更新，得到惯性测量单元位置最新值；6)利用惯性测量单元速度最新值和位置最新值进行地球角速度和位置角速度的计算，具体如下式：ωien=0ωiecosLωiesinL]]>ωenn=-VNRM+hVERN+hVERN+htanL]]>ωien+ωenn=-VNRM+hωiecosL+VERN+hωiesinL+VERN+htanL]]>其中：ωie为地球自转角速度；L为当地地理纬度；VE、VN分别为惯性测量单元东向、北向速度分量；RN、RM分别为当地卯酉圈曲率半径和子午圈曲率半径；h为当地高度分量；7)利用6)中计算得到的地球角速度、位置角速度以及姿态矩阵和陀螺仪测得的角速度数据进行姿态角速度的计算，具体如下式：ωnbb=ωibb-Cnb(ωien+ωenn)]]>其中：为惯性定位系统中陀螺仪直接输出的角速度值；为姿态矩阵；为地球角速度；为位置角速度；8)利用7)中计算得到的姿态角速度进行四元数的更新，得到四元数最新值；9)利用8)中计算得到的四元数最新值进行姿态矩阵更新，得到姿态矩阵最新值；10)根据姿态与姿态矩阵的对应关系，计算得到惯性测量单元的姿态最新值；11)重复步骤2)～10)，用所得到的位置、速度、姿态、姿态矩阵、四元数最新值进行递推计算，直到所有现场采集数据处理完毕，得到整个行进间动态测量过程惯性测量单元的位置、速度和姿态值；第三类采用逆向导航解算对坐标已知点与待测点之间行进间动态测量过程的现场采集数据进行处理，具体为：1)将纯捷联解算的位置终值作为逆向导航解算的位置初始值，将纯解算的姿态终值作为逆向导航解算的姿态初始值，将纯捷联解算的速度终值取反，作为逆向导航解算速度初始值；2)逆向读取现场采集数据中惯性测量单元数据，将陀螺仪测得的角速度值和地球自转角速度值符号取反，进行逆向导航解算，得到坐标已知点和待测点之间的行进间动态测量过程惯性测量单元的位置、速度和姿态值；3)根据上述逆向导航解算获得的位置值，校正待测点处惯性测量单元的位置值。