机载GPS在遥感测量中的应用研究

论文摘要

随着GPS全球定位系统技术的迅速发展,GPS引起各国军事部门和广大民用部门的普遍关注。GPS定位技术已经在地球物理勘察、资源勘探、航空与卫星遥感、民用导航、精密时间比对、大地测量、工程勘测、安全监控等领域,展示了其优越性和巨大的潜力。GPS应用于遥感测量的研究是近些年来的热门。本论文是依托国家项目开展的理论与应用的初步研究。GPS分测量型与导航型两类,本文主要针对机载遥感测量系统中的差分GPS开展研究,首先介绍了GPS的基本原理,然后研究了坐标转换的理论知识；由于GPS输出的是WGS-84坐标,而我们实际需要的是地方坐标系,所以需要将WGS-84坐标转换为各地方坐标。本文在研究了空间坐标转换模型基础上,利用VC编程实现了WGS84至BJ54（北京54）坐标的转换,获得了较高的转换精度；结合机载环境实际,对GPS的选型、多源传感器间的数据率和接口、电磁兼容、差分GPS地面站设置等关键问题进行分析研究,提出了实施建议。并在此基础上提供了如下几个方面的研究成果：（1）开展了GPS模拟数据采集实验,为今后的红外图像和SAR图像的融合提供了配准所需的参数；（2）基于Visual C++平台,编写了坐标转换程序,实现了求解布尔莎模型的七参数以及WGS84至BJ54的坐标转换；（3）进行了测量型GPS在与机载的其他多源传感器配合应用中问题的调查与研究,提供了分析与解决措施；（4）进行了GPS数值的插值与拟合研究,并对结果用Matlab进行了仿真计算。最后为收发分置的双站SAR系统提出了一个同步方案。该方案为后续的研究以及机载双站SAR测量系统的同步的实现提供了参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 1.4 本论文的组织安排
• 第2章 GPS的工作原理
• 2.1 GPS系统的构成
• 2.1.1 GPS工作卫星及其星座
• 2.1.2 地面监控系统
• 2.1.3 信号接收机
• 2.2 GPS系统的基本定位、授时原理
• 2.3 差分定位原理
• 2.4 GPS系统的卫星信号
• 2.5 GPS接收机的分类和原理
• 2.5.1 GPS接收机的分类
• 2.5.2 GPS接收机的组成及工作原理
• 2.6 本章小结
• 第3章 机载GPS在多源传感器系统的应用研究
• 3.1 本课题实验所需要的GPS选型
• 3.2 接口研究
• 3.3 数据率问题研究
• 3.4 差分GPS的地面差分站的设置
• 3.5 GPS与其它设备的电磁兼容
• 3.6 GPS控制点的采集实验
• 3.6.1 试验中所用GPS介绍
• 3.6.2 控制点的现场采集
• 3.7 本章小结
• 第4章 GPS坐标变换程序设计与实现
• 4.1 坐标系统的介绍
• 4.2 空间直角坐标系的坐标转换模型
• 4.2.1 三参数模型
• 4.2.2 布尔沙-沃尔夫模型
• 4.2.3 莫洛金斯基模型
• 4.3 不同坐标系的坐标转换中的病态问题
• 4.4 坐标转换程序开发
• 4.4.1 开发环境介绍
• 4.4.2 需求分析
• 4.4.3 算法分析
• 4.4.4 程序设计
• 4.4.5 程序实现
• 4.4.6 转换结果示例
• 4.5 本章小结
• 第5章 GPS数据插值与拟合研究
• 5.1 GPS数据插值与拟合分析
• 5.2 最小二乘法原理
• 5.2.1 最小二乘线性拟合
• 5.2.2 最小二乘曲线拟合
• 5.3 GPS数据拟合的实现
• 5.4 阿克玛算法对GPS数据进行插值
• 5.5 两种方法的分析对比
• 5.6 本章小结
• 第6章 GPS用于机载双站SAR同步的研究
• 6.1 引言
• 6.2 同步技术分析
• 6.2.1 常用授时方法
• 6.2.2 常用校频方法
• 6.3 同步方案设计
• 6.3.1 GPS方案的优点
• 6.3.2 GPS同步系统总体框图及工作流程
• 6.3.3 同步系统各部分功能及其工作原理
• 6.4 系统性能分析
• 6.5 方案的可行性分析
• 6.6 小结
• 第7章 研究工作总结与展望
• 7.1 本论文研究总结
• 7.2 前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 攻读期间发表的论文和参加的项目