《机载高分辨率对地观测系统位置姿态测量技术》介绍了机载高分辨率对地观测系统的位置姿态测量相关理论方法和关键技术,内容包括惯性导航基础、机载位置姿态系统(POS)工作原理、初始对准、实时组合估计、高精度离线组合估计方法和机载POS在高分辨率对地观测工程的应用。
《机载高分辨率对地观测系统位置姿态测量技术》可以作为惯性导航、惯性/卫星组合导航相关方向的研究生教材,部分内容简化后可以作为本科生的专业课程教材,同时可供从事导航、遥感测绘、智能感知技术的研究人员和工程技术人员参考。
高分辨率对地观测系统工程是《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》部署的16个重大专项之一,它具有创新引领并形成工程能力的特征,2010年5月开始实施。高分辨率对地观测系统工程实施十年来,成绩斐然,我国已形成全天时、全天候、全球覆盖的对地观测能力,对于引领空间信息与应用技术发展,提升自主创新能力,强化行业应用效能,服务国民经济建设和社会发展,保障国家安全具有重要战略意义。
在高分辨率对地观测系统工程全面建成之际,高分辨率对地观测工程管理办公室、中国科学院高分重大专项管理办公室和国防工业出版社联合组织了《高分辨率对地观测前沿技术》丛书的编著出版工作。丛书见证了我国高分辨率对地观测系统建设发展的光辉历程,极大丰富并促进了我国该领域知识的积累与传承,必将有力推动高分辨率对地观测技术的创新发展。
丛书具有3个特点。一是系统性。丛书整体架构分为系统平台、数据获取、信息处理、运行管控及专项技术5大部分,各分册既体现整体性又各有侧重,有助于从各专业方向上准确理解高分辨率对地观测领域相关的理论方法和工程技术,同时又相互衔接,形成完整体系,有助于提高读者对高分辨率对地观测系统的认识,拓展读者的学术视野。二是创新性。丛书涉及国内外高分辨率对地观测领域基础研究、关键技术攻关和工程研制的全新成果及宝贵经验,吸纳了近年来该领域数百项国内外专利、上千篇学术论文成果,对后续理论研究、科研攻关和技术创新具有指导意义。三是实践性。丛书是在已有专项建设实践成果基础上的创新总结,分册作者均有主持或参与高分专项及其他相关国家重大科技项目的经历,科研功底深厚,实践经验丰富。
丛书5大部分具体内容如下:系统平台部分主要介绍了快响卫星、分布式卫星编队与组网、敏捷卫星、高轨微波成像系统、平流层飞艇等新型对地观测平台和系统的工作原理与设计方法,同时从系统总体角度阐述和归纳了我国卫星遥感的现状及其在6大典型领域的应用模式和方法。数据获取部分主要介绍了新型的星载/机载合成孔径雷达、面阵/线阵测绘相机、低照度可见光相机、成像光谱仪、合成孔径激光成像雷达等载荷的技术体系及发展方向。信息处理部分主要介绍了光学、微波等多源遥感数据处理、信息提取等方面的新技术以及地理空间大数据处理、分析与应用的体系架构和应用案例。运行管控部分主要介绍了系统需求统筹分析、星地任务协同、接收测控等运控技术及卫星智能化任务规划,并对异构多星多任务综合规划等前沿技术进行了深入探讨和展望。专项技术部分主要介绍了平流层飞艇所涉及的能源、囊体结构及材料、推进系统以及位置姿态测量系统等技术,高分辨率光学遥感卫星微振动抑制技术、高分辨率SAR有源阵列天线等技术。
丛书的出版作为建党100周年的一项献礼工程,凝聚了每一位科研和管理工作者的辛勤付出和劳动,见证了十年来专项建设的每一次进展、技术上的每一次突破、应用上的每一次创新。丛书涉及30余个单位,100多位参编人员,自始至终得到了军委机关、国家部委的关怀和支持。在这里,谨向所有关心和支持丛书出版的领导、专家、作者及相关单位表示衷心的感谢!
高分十年,逐梦十载,在全球变化监测、自然资源调查、生态环境保护、智慧城市建设、灾害应急响应、国防安全建设等方面硕果累累。我相信,随着高分辨率对地观测技术的不断进步,以及与其他学科的交叉融合发展,必将涌现出更广阔的应用前景。高分辨率对地观测系统工程将极大地改变人们的生活,为我们创造更加美好的未来!
第1章 概述
1.1 引言
1.2 机载高分辨率对地观测系统对位置姿态测量需求
1.2.1 合成孔径雷达对POS产品的需求
1.2.2 激光雷达载荷对POS产品的需求
1.2.3 其他载荷对POS产品的需求
1.3 机载高精度位置姿态测量技术国内外现状
1.3.1 国外研究现状
1.3.2 国内研究现状
第2章 机载位置姿态系统工作原理
2.1 引言
2.2 机载POS常用坐标系
2.2.1 机载POS常用坐标系
2.2.2 时空坐标系及其变换
2.3 绝对加速度与比力方程
2.3.1 绝对加速度的表达式
2.3.2 比力方程
2.4 机载POS常用地球参考模型
2.5 捷联惯导系统组成及工作原理
2.5.1 捷联惯导系统基本力学编排方程
2.5.2 惯性导航系统的误差方程
2.6 卫星导航系统
2.6.1 卫星导航系统工作原理
2.6.2 卫星导航系统误差来源及特性分析
2.7 机载POS组合测量原理
2.7.1 机载POS总体组成
2.7.2 系统工作流程
2.7.3 系统基本工作原理
2.7.4 系统工作过程
第3章 捷联惯性导航系统误差建模与补偿
3.1 引言
3.2 惯性测量单元的误差建模
3.2.1 陀螺仪惯性组件的误差建模
3.2.2 加速度计惯性组件的误差建模
3.3 惯性测量单元的误差标定
3.3.1 惯性测量单元的常规误差标定
3.3.2 基于离散解析与卡尔曼滤波结合的误差标定
3.4 系统温度误差建模与补偿方法
3.4.1 陀螺仪的温度误差建模与补偿
3.4.2 高精度IMU的温度误差建模与补偿方法
3.5 系统振动误差建模与补偿方法
3.5.1 振动误差对系统测量精度的影响分析
3.5.2 振动环境下系统内杆臂误差的标定与补偿
第4章 机载位置姿态系统初始对准
4.1 引言
4.2 初始对准的基本原理与分类
4.2.1 初始对准的基本原理
4.2.2 初始对准的分类
4.3 系统粗对准方法
4.3.1 静基座解析粗对准方法
4.3.2 抗扰动解析粗对准方法
4.4 系统精对准方法
4.4.1 静基座初始精对准
……
第5章 机载位置姿态系统实时组合估计
第6章 机载位置姿态系统高精度离线组合估计
参考文献