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车载LiDAR航迹解算精度提高方法研究

作　者: 刘宁
导　师: 李永强；唐粮
学　校: 河南理工大学
专　业: 测绘工程
关键词: 车载LiDAR POS系统航迹控制点高程变化率精度
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 138次
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内容摘要

车载LiDAR技术是当今测绘领域最前沿科技之一,以其速度快、精度高、成本低、主动方式获取数据等特点在公路、城市街道、堤岸等区域测量中具有明显优势。然而在隧道和高楼林立的城市环境中,车载LiDAR系统时常会因为GPS失锁导致系统测量精度下降,在很大程度上制约了车载LiDAR系统优势的发挥,如何有效提高车载LiDAR系统的导航精度则是迫切需要解决的问题。本文围绕车载LiDAR系统测量精度、不同环境中失锁情况、隧道和城市中精度提高进行了以下三个方面的研究:(1)分析车载LiDAR系统测量误差来源及在公路中测量的精度。通过实验得出系统在城市环境中测量时GPS信号失锁情况和不同环境中系统失锁情况。(2)利用StreetMapper360系统在公路中测量数据模拟车载LiDAR系统通过不同长度隧道的情况。提出并验证系统通过隧道时利用航迹控制点提高系统测量精度。(3)根据系统在城市中测量时受多路径效应影响的规律和在城市中失锁情况,提出利用高程变化率对失锁时间段进行定位,在失锁区域利用IMU定位代替POS定位,从而减小多路径效应对航迹解算的影响。论文的创新点主要表现在以下两个方面:(1)利用航迹控制点对系统通过隧道时数据解算进行控制,提高系统在隧道中测量精度。(2)提出利用高程变化率对系统在城市中受多路径效应影响区域进行定位,在受多路径影响的时间段中,利用IMU数据解算代替POS数据解算,提高系统航迹解算精度。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 研究意义  11-12
  1.3 国内外研究现状分析  12-15
    1.3.1 车载LiDAR 技术研究  12-14
    1.3.2 POS 技术研究  14-15
    1.3.3 车辆导航技术研究  15
  1.4 研究内容与技术路线  15-18
    1.4.1 研究内容  15-16
    1.4.2 技术路线  16-18
  1.5 论文组织结构  18-20
2 车载LiDAR 技术简介  20-30
  2.1 车载LiDAR 技术特点和应用  20-23
    2.1.1 车载LiDAR 技术特点  20-21
    2.1.2 车载LiDAR 技术的应用  21-23
  2.2 车载LiDAR 系统组成  23-25
  2.3 车载LiDAR 测量原理  25-26
    2.3.1 空间向量起点获取  25
    2.3.2 空间向量获取  25-26
  2.4 车载LiDAR 数据处理  26-28
  2.5 本章小结  28-30
3 车载LiDAR 测量精度分析  30-40
  3.1 车载LiDAR 测量主要误差  30-31
    3.1.1 差分GPS 测量误差  30
    3.1.2 偏心分量测量误差  30-31
    3.1.3 IMU 测量误差  31
    3.1.4 激光扫描仪测量误差  31
  3.2 实验分析车载LiDAR 的测量精度  31-34
    3.2.1 测区概况  31-32
    3.2.2 比较方法  32
    3.2.3 实验结果与数据分析  32-34
    3.2.4 实验结论  34
  3.3 车载LiDAR 在不同环境中失锁情况分析  34-38
    3.3.1 系统在某园区中测量失锁情况分析  34-35
    3.3.2 系统在某城区主干道上测量系统失锁情况分析  35-38
    3.3.3 车载LiDAR 系统在公路中测量失锁情况分析  38
    3.3.4 StreetMapper 360 在城市中失锁后重新定位耗时分析  38
  3.4 本章小结  38-40
4 GPS 失锁时航迹解算精度的提高  40-54
  4.1 系统在不同长度隧道中测量精度分析  40-45
    4.1.1 实验数据的选择  40
    4.1.2 模拟实验数据处理过程  40-41
    4.1.3 实验间隔时间的确定  41-43
    4.1.4 实验结果分析  43-45
  4.2 利用航迹控制点提高系统在隧道中航迹解算精度  45-49
    4.2.1 利用航迹控制点对航迹解算进行控制步骤  45-47
    4.2.2 实验分析  47-49
    4.2.3 本节小结  49
  4.3 系统在复杂环境中航迹异常判断  49-53
    4.3.1 受多路径影响区域定位原理  50
    4.3.2 实验分析  50-53
  4.4 本章小结  53-54
5 总结与展望  54-56
  5.1 研究总结  54-55
  5.2 展望  55-56
参考文献  56-60
作者简历  60-62
学位论文数据集  62-63
详细摘要  63-66

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