[發明專利]一種地籍測量事后數據處理方法

有效

• 申請號: 201510051138.9
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104613966B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 吳峻;紀東良;張健;施成功;閆晶
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務所32250
• 代理人: 王斌

技術領域

本發明屬于數據處理領域，涉及測量、測繪技術和捷聯慣性定位定向技術，具體涉及一種地籍測量事后數據處理方法。

背景技術

我國經濟社會的快速發展，土地利用類型、方式，以及權屬變化大、范圍廣，要求地籍測量工作速度快、效率高、精度高。

隨著GPS及全站儀等多技術結合的綜合測量方法精度和效率的大幅提高，促進了地籍測量技術的進步，但GPS定位技術存在的環境依賴度高和全站儀存在的低效率等缺陷仍然無法滿足地籍測量的需求。捷聯慣性定位系統具有自主性強、抗干擾能力強、環境依賴度低及結構簡單易維護等特點，近年來在地籍測量領域越來越受到研究人員的重視。

根據地籍測量低動態的測量特點和高精度的測量要求，將捷聯慣性定位技術應用于地籍測量中。通過充分利用地籍測量過程“隨停隨測隨走”的特點，以及可以在測量過程中人為引入輔助觀測信息的優勢，可以對捷聯慣性定位系統定位誤差進行控制。然而，由于受到慣性傳感器精度限制，以及實際測量現場各種干擾因素的影響，通過在線解算，獲得待測點的高精度定位信息，是十分困難的。

因此本發明提出了一種地籍測量事后數據處理方法，通過各種有效的事后數據處理手段，彌補慣性定位技術自身的不足，獲取待測點的高精度定位信息。

發明內容

針對現有技術捷聯慣性定位系統通過在線解算難以獲得待測點的高精度定位信息的不足，本發提出了一種地籍測量事后數據處理方法，利用地籍測量允許進行事后數據處理的優勢，引入數據預處理、卡爾曼固定區間最優平滑濾波、純捷聯解算和逆向導航解算相關技術，實現地籍測量中待測點的高精度定位信息的獲取。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明地籍測量事后數據處理方法，包括以下步驟：

步驟1、對現場采集數據中的慣性測量單元數據進行數據預處理，去除誤差；

步驟2：對經步驟1去除誤差后的慣性測量單元數據進行分類，將對應于坐標已知點、位置已知點、調平修正點、零速修正點以及待測點上靜態測量過程時的慣性測量單元數據記為第一類；將對應于待測點上靜態測量過程，將對應于所述五點兩兩之間的行進間動態測量過程時的慣性測量單元數據記為第二類；對應于待測點上靜態測量過程，同時與其緊鄰的上一個靜態測量過程為坐標已知點上的靜態測量過程時的慣性測量單元數據記為第三類；

步驟3：對經步驟2分類的數據分別作如下處理：第一類采用卡爾曼固定區間最優平滑對現場采集數據進行處理獲得陀螺儀和加速度計的誤差估計值，并根據陀螺儀和加速度的誤差估計值分別對慣性測量單元數據中陀螺儀測得的慣性測量單元的角速度數據和加速度計測得的慣性測量單元的線加速度數據進行進一步誤差補償；第二類采用純捷聯解算對現場采集數據進行處理得到整個行進間動態測量過程慣性測量單元的位置、速度和姿態值；第三類采用逆向導航解算對坐標已知點與待測點之間行進間動態測量過程的現場采集數據進行處理獲得坐標已知點和待測點之間的行進間動態測量過程慣性測量單元的位置值，并將所述逆向導航解算獲得的位置值校正待測點處慣性測量單元的位置值。

進一步地，所述步驟1中數據預處理為采用時序建模與卡爾曼濾波相結合方法去除慣性測量單元數據誤差；所述的時序建模包括野值剔除、低通濾波、數據統計分析、模型結構選取、模型參數估計和建立誤差模型；所述的卡爾曼濾波根據上述時序建模建立的誤差模型，對陀螺儀和加速度計的誤差進行估計和補償。

進一步地，所述第一類采用卡爾曼固定區間最優平滑對現場采集數據進行處理，具體為：

1)建立與靜態測量過程相對應的卡爾曼濾波觀測模型；

2)利用卡爾曼濾波觀測模型對現場采集數據進行正向卡爾曼濾波；

3)對正向卡爾曼濾波的結果進行逆向平滑濾波；

4)獲得陀螺儀和加速度計的誤差估計值；

5)在濾波完成后，根據陀螺儀和加速度的誤差估計值分別對慣性測量單元數據中陀螺儀測得的慣性測量單元的角速度數據和加速度計測得的慣性測量單元的線加速度數據進行進一步誤差補償。

進一步地，第二類采用純捷聯解算對現場采集數據進行處理，選擇當地地理坐標系作為導航坐標系，選擇四元數法進行姿態更新，具體為：

1)進行慣性測量單元的速度、位置和姿態進行初始化，并根據姿態初始值計算姿態矩陣初始值和四元數初始值；

2)按時間順序讀取現場采集數據中的一組慣性測量單元數據；

3)利用姿態矩陣對加速度計測得的下線加速度數據進行坐標變換；