无人机光束法空三平差研究与实现

发布时间：2017-03-24 09:10

  本文关键词：无人机光束法空三平差研究与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：无人机航测因其灵活性、机动性、低成本、易操作等优势，自诞生以来，得到了迅速发展和广泛认可，逐步取代传统大型有人机航测，演变成为航测的主要实施方式。无人机光束法空三平差作为无人机航测流程的重要组成部分，技术难点较多，且对无人机航测成果影响颇重。本文着重研究了光束法空三平差中大规模稀疏矩阵的处理和平差稳定性的增强，并提出了大规模稀疏矩阵分块存储运算的处理方法，通过剔除导致方程病态的部分待定点数据以保证光束法空三平差的稳定性。 无人机大数据量导致光束法空三平差中出现大规模稀疏矩阵，以目前计算机硬件条件，常规方法无法完成存储运算。针对光束法空三平差方程系数矩阵的独有特点，设计了一套稀疏矩阵内存管理方法和相应的矩阵算法，在只对非零元素进行存储和运算的前提下完成光束法空三平差，有效节省了计算机内存的使用，实现了在有限计算机内存资源条件下完成光束法空三平差大规模稀疏矩阵的存储和运算。 无人机因数据质量不佳导致光束法空三平差中出现病态矩阵和病态方程，影响了平差的稳定性。深入研究了病态矩阵出现的原因，通过剔除部分导致病态的待定点数据，有效避免了病态矩阵的出现。对于病态方程的解算，对比了多种方法的解算效果，最终选择使用共轭梯度法完成病态方程的解算。 此外提出了在连续像对相对定向之后和光束法空三平差之前通过剔除误匹配点和粗差点改善无人机空三解算精度的方法。 开发了无人机空中三角测量程序，并在程序中对上述方法作出实现。实验中使用该程序对无人机航测数据进行处理，证明了本文所提大规模稀疏矩阵分块存储运算的可行性和有效性；致使矩阵病态的待定点的剔除，提高了求解改化法方程式系数矩阵的准确性，增强了光束法空三平差的稳定性；采用共轭梯度法对病态改化法方程式的解算，得到了令人满意且符合精度要求的解算结果，与其他方法相比，体现了该方法解算病态方程的稳定性优势，同时也保证了光束法空三平差的稳定性。对比了是否按本文所提方法对空三精度加以改善的解算结果，证明了该方法对空三精度改善的有效性。 最后提出了研究如何提高无人机光束法空三点位高程精度的想法，及将本文所提方法与无人机前沿技术相结合的展望。
【关键词】：无人机 空中三角测量 光束法平差 大规模稀疏矩阵 病态方程
【学位授予单位】：北京建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-12
• 1.1 本文的研究意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 大规模稀疏矩阵处理的研究现状8-9
• 1.2.2 光束法空三平差稳定性研究现状9-10
• 1.3 论文的结构与组织10-12
• 第2章 无人机光束法空三平差12-26
• 2.1 框幅式光束法空三平差模型12-15
• 2.1.1 概述12
• 2.1.2 相关近似值解算12-13
• 2.1.3 误差方程式与法方程式建立13-15
• 2.2 大规模稀疏矩阵的处理15-21
• 2.2.1 误差方程系数矩阵内存管理15-18
• 2.2.2 法方程系数矩阵内存管理18-19
• 2.2.3 求解法方程系数矩阵的算法19-20
• 2.2.4 求解改化法方程系数矩阵的算法20-21
• 2.3 光束法空三平差稳定性21-26
• 2.3.1 光束法空三平差病态性21-23
• 2.3.2 病态矩阵的处理23
• 2.3.3 病态方程的解算23-26
• 第3章 无人机光束法空三平差实现26-35
• 3.1 实验系统开发26-31
• 3.1.1 开发概况26
• 3.1.2 技术流程26-31
• 3.1.3 空三精度改善方法31
• 3.2 大规模稀疏矩阵处理实现31-34
• 3.2.1 内存管理实现32-34
• 3.2.2 稀疏矩阵处理算法实现34
• 3.3 光束法空三平差稳定性实现34-35
• 第4章 实验数据处理与分析35-38
• 4.1 实验数据获取35
• 4.2 实验结果分析35-37
• 4.2.1 实验精度分析35-36
• 4.2.2 精度改善效果对比36
• 4.2.3 方程解算效果对比36-37
• 4.3 实验总结37-38
• 第5章 结论与展望38-40
• 5.1 本文总结38-39
• 5.2 研究展望39-40
• 参考文献40-42
• 致谢42-43
• 附录43-51
• 1.A~(*T、B~(*T)、(A_E)~(*T)矩阵的内存管理实现部分43-44
• 2.N_(12)~T 、 N_(22)的内存管理实现部分44-45
• 3. 求解法方程系数矩阵算法实现45-48
• 4. 求解改化法方程系数矩阵N_(11)-N_(12)N(22)~(-1)N_(12)~T算法实现48-50
• 5. 光束法空三平差稳定性实现50-51
• 6. 程序实现部分所用变量意义51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 李学友;IMU/DGPS辅助航空摄影测量综述[J];测绘科学;2005年05期

2 姜鹏远;赵夫来;王力;李大卫;;浅谈我国的信息化测绘[J];测绘科学;2008年S1期

3 武瑞宏;空中三角测量的再认识[J];测绘通报;2002年03期

4 曾隆昌;王辛之;高光星;李双林;;城市航空摄影测量的回顾与展望[J];城市勘测;2006年04期

5 王俊;;无人机航空摄影的空三评价分析[J];甘肃科技;2011年13期

6 晏启明;程朋根;;CIPS空三加密技术与应用[J];东华理工大学学报(自然科学版);2013年02期

7 袁修孝;;当代航空摄影测量加密的几种方法[J];武汉大学学报(信息科学版);2007年11期

8 孙杰,林宗坚,崔红霞;无人机低空遥感监测系统[J];遥感信息;2003年01期

  本文关键词：无人机光束法空三平差研究与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：265386