利用相关逼近法建立定位与姿态数据的同步模型

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1、第30卷第2期海洋测绘V0L30．No．22010年3月HYDRoGRAPHICSURVEYGANDCHART【NGMar．．2010利用相关逼近法建立定位与姿态数据的同步模型齐琚，暴景阳，周丰年，崔扬，冯金涛，(1．海军大连舰艇学院海测工程系，辽宁大连116018；2．92292部队，山东胶南266405；3．长江水利委员会长江口水文资源勘测局，上海200136；4．92488部队，广东湛江524064)摘要：根据海道测量精密测量的需求，对姿态与定位数据融合的同步方法进行了研究。通过GPS大地高数据和升沉数据，建立了一种基于相关逼近原理的定位与姿态数据

2、同步模型。该模型能够确定定位与姿态数据的相对延时，实现两类数据在同一时间基准下的同步。实例计算表明，定位与姿态数据的相对延迟时间已成为两类数据融合应用中必须考虑的因素。由同步模型解算后，GPS大地高数据与总升沉数据体现了更好的一致性，由此也验证了模型的有效性。关键词：海道测量；数据同步；相关逼近法；总升沉；RTK高程；相关系数中图分类号：P229．2文献标识码：B文章编号：1671-3o44(2010)02．0028．04研究的基础上，提出了一种利用相关逼近法实现定位与姿态数据同步的模型，并应用GPSRTK大地高数精密动态定位、测深、水位控制是航海图海道

3、测据和升沉数据验证所建模型的正确性和有效性。量的基本技术内容⋯。定位结果的精度决定着海2基于相关逼近法的定位与姿态数据同步模型洋深度及其他各种属性测量成果的精度。海道测量精密动态定位中，姿态已成为不容忽视的因素，因此2．1基本思想如何实现定位与姿态数据同步是解决高精度定位问本文认为使数据记录文件中定位与姿态数据同步题的前提。这一问题主要体现为定位系统和姿态传可归纳为解决两方面问题。即为使定位与姿态数据统感器两种设备各自信号的处理以及测量数据的传输一于同一时间基准下而进行的相对延时确定问题，以相对独立，最终由计算机记录的定位和姿态数据并及同一时间基准下两类

4、不同频率数据的匹配问题。非严格意义上的同一时问基准的同步数据“J。一如图1，GPS大地高和姿态测量时间分别为方面，定位系统和姿态传感器两种设备存在着自身MTj、M，记录GPS大地高和姿态数据的计算机时的固定延时，即某一观测量从观测开始，到其结果传间分别为CTl、c。由于固定延时≠△，记录输至数据采集系统进行时间打标并记录所需的时间GPS大地高和姿态数据h村(CT1)、L村(c)两类数周期；另一方面，两种测量设备之间又存在着相对延据处于不同时间基准下，两者无法进行数据的融合时。即同一时刻的两种观测量在不同时刻到达数据处理。而经固定延时改正的数据h(CTl—

5、At。)、采集系统，任意选取某一测量数据为基准，其他测量(Cr2-At)得以统一于同一时间基准下。数据相对于该测量数据存在一定的时间延迟。定位测量定位记录时间M时间CTIAtl’．’实际工作中，由于准确测定任一测量要素自身。的固定延时较为困难，且对于实际工作意义不大，因定位数据此，海道测量往往更多考虑测量各要素问的相对时间延迟。通常，测定相对延时的方法是以某一观．!．1测量为基准，其余观测量相对于该观测量进行延迟—÷，_—————卜’一姿态数据改正，以使各测量要素实现同步。姿态测量姿态记录时间时间CT2在测量要素时间延时的确定方面，多名学者和专家做了大量

6、细致深入的工作J。本文在多名学者图1不同时间基准姿态与定位数据的延时示意图收稿日期：2009．09—10；修回日期：200912-21基金项目：大连舰艇学院科研发展基金(20090602)。作者简介：齐瑁(1979一)，男，山西太原人，助理工程师，博士研究生，主要从事海洋大地测量研究。第2期齐琚，等利用相关逼近法建立定位与姿态数据的同步模型29以姿态数据(C一△)为基准，将定位与姿认为呈线性变化，因此本文采用拉格朗日一次插值法，态数据记录时间均加上延时△t：，则数据根据采样频率较低的GPS定位数据插值出对应时刻的h(c一(At-At2))、LM(C)仍处

7、于同一时间基虚拟姿态观测值。由虚拟姿态观测值与定位数据完成准下。由于广△f：正是定位与姿态数据的相对延定位与姿态数据的同步过程。具体插值模型为：迟时间，因此，若使两类数据统一于同一时间基++=￡()+L(t+。)(3)准下，只需求出定位与姿态数据的相对延时，而无需k+1k+1b确定两者各自的固定延时。式中，k=1，2，⋯，m，m为测线姿态测量数据个数；在确定两类数据相对延时后，定位数据与姿态数L(t)、L肼(t)分别为相邻两计算机时间tt的据已处于同一时间基准下。由于通常姿态传感器数姿态数据(包括横摇、纵摇、艏摇及升沉数据)；Ti为据输出频率(可达数百H

8、z【8)明显高于由GPS输出经相对延时改正的定位数据的计算机时间；L为所的定位数