国产高精度位置和姿态测量系统

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1、国产高精度位置和姿态测量系统LDPOS的发展与应用周落根邓晓光洪勇*周落根，立得空间信息技术股份有限公司副总经理；邓晓光、洪勇，立得空间信息技术股份有限公司。摘要：本文详细介绍了高精度位置和姿态测量系统的发展，我国具有完全自主知识产权的移动测量和实景三维技术和产品的研究、应用和服务情况，以及地面无控航测系统，并对其未来的发展进行展望。关键词：高精度位置和姿态测量系统LDPOS地面无控航测系统一引言高精度位置和姿态测量系统（PositionandOrientationSystem，POS）集全球导航卫星系统、惯性测

2、量单元、导航处理计算机技术于一体，可以实时获取运动物体的高精度空间位置和三维姿态信息，广泛应用于飞机、轮船和陆地载体的导航定位。POS通过全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）接收定位数据，利用高精度光学陀螺捷联惯性测量单元（InertialMeasurementUnit，IMU）提供设备瞬间的速度、加速度和方向信息，然后通过数据处理与融合软件对所接收的定位定姿信息进行数据处理，获得载体设备的高精度位置及姿态信息，同时给载荷传感器提供高精度同步信息，直接解算观

3、测成果的高精度外方位元素，输出具有直接地理参考的影像数据。POS解决了GNSS动态可靠性差，会出现信号遮挡、丢失，同时数据输出的频率低等问题。POS系统将GNSS长期、低动态定位精度高的特性与惯性导航系统（INS）的短期、高动态定位精度高的性能有机地结合起来，不但提高了系统的精度，加强了系统的抗干扰能力，同时解决了GNSS动态应用采样频率低的问题。POS系统可为载体或航空传感器提供高精度、高频率（200HZ）的实时位置与姿态（X,Y,Z,φ,ω,κ9）数据，应用于各种不同类型的传感器：如航空胶片或数字相机、线阵扫

4、描仪、激光扫描仪、合成孔径雷达、成像光谱仪等。在崇山峻岭、戈壁荒漠等难以通行的地区，如国界、沼泽滩涂等作业员根本无法到达的地区，采用POS系统和航空摄影系统集成进行直接空间对地定位，可迅速、及时地获取多频段、多时相、高精度、高分辨率的位置与图像信息，快速高效地编绘基础地理图件，大大提高了作业效率和成功率。采用POS系统可以快速建立数字高程模型，生产数字正射影像图、数字地形图及可量测实景影像，搭建智慧城市的数据基础——数字城市地理空间框架，具有如下优点：l不依赖空中三角测量和一个完整的地面控制测量；l简化、自动化数

5、据处理和质量控制的过程；l单个的立体模型制图、单幅影像的正射校正可以使用已有的数字高程模型（DEM）；l在传统的航空测绘应用方面提高了工作效率，从而减少了操作时间，节约了成本，进而提高了精度；l易与数码相机、摄影机、LIDAR系统、SAR系统、数字扫描仪等传感器结合；l适用于应急测绘快速响应。二高精度位置和姿态测量系统的发展情况国际上在遥感载荷发展的牵引下，定位定姿技术得到了快速发展。美国、加拿大、德国等发达国家都已形成了定位定姿产品，广泛应用于航空遥感领域，具有代表性且在我国对地观测领域应用较多的有美国天宝公司

6、下属的Applanix（Trimble）公司生产的POSAV510/610、德国IMAR公司的iNAV-RQH-0018、IGI公司的AEROControl、加拿大NovAtel公司的SPAN-FSAS等系统，就精度水平而言，各家产品均已达到较高的相对定位精度、航向精度以及姿态精度。由于POS可用于导弹制导、军事测绘和侦察等军事领域，故西方国家长期以来一直对中国严格禁运高精度POS。对于非军事用途的普通POS，也需要经过数月的申请许可审查才能进口。由于对POS的限制出口，国外厂商的产品不但数据格式保密，不利于二次

7、开发，而且限制了其产品在高动态条件下的应用。另外，国外产品供货及维护周期较长，批量供应更受国际关系影响，这些都在一定程度上限制了我国高分辨率对地观测技术和应用的发展。目前，国内众多的航测服务厂家如陕西煤航、广西桂能、四维航空遥感、中飞航空遥感9等，都是采购国外价格昂贵、购买受限制的产品，数据处理软件均与其硬件设备捆绑销售，在使用、售后服务、产品升级等方面受到很大的制约，同时也存在购买周期、技术和经济等风险。立得公司LDPOS系列产品具有自主知识产权，核心器件均为国产，与国外同类产品比较，产品具有购买周期短、价格合

8、理、服务到位、技术更新速度快等优势。无数历史经验证明，对于关系国计民生的核心关键技术必须立足于自主研发，摆脱对高技术进口产品的依赖。只有突破高精度定位定姿技术，成功研制POS系统，才能掌握获取和更新海量地理信息资源的关键手段，才可建立我国全天时、全方位、高动态的陆、海、空基移动测量自主技术体系，才能打造及时、高效地获取多频段、多时相、高分辨率的可量测影像获取能力，实现海量