一种pos系统动态定位精度检测系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种POS系统动态定位精度检测系统及方法，属于动态定位精度评价
技术领域。
【背景技术】
[0002] 随着智慧城市、数字城市建设的推进，快速获取和处理地理空间信息的测量技术 受到人们的广泛关注。移动测量系统（Mobile Mapping Systems, MMS)，作为一种高效的城 市空间位置数据获取手段，成为当前的研究热点。
[0003] POS系统作为在移动测量系统重要部分，提供实时的空间位置和姿态信息，使移动 测量系统获取的激光点云和影像数据具有地理坐标。POS系统是由惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU)与全球定位系统（Global Navigation Satellite System, GNSS) 构成的组合导航系统。頂U实时获取载体的角速度和加速度信息，通过解算可得载体的位 置、速度和姿态等运动参数。GNSS可以提供载体的高精度位置信息。两者进行结合便可提 供实时的位置姿态服务。
[0004] POS系统产品的标称动态定位精度达到了厘米级，姿态精度达到0. 025°，已经作 为成熟产品得到广泛应用。目前，对POS系统动态精度研究，主要从两方面开展研究：通过 分析POS子系统GNSS、頂U的性能，对POS系统进行精度分析；通过结合POS系统的移动测 量系统最终成图质量，对POS系统进行精度分析。采用这些方法，存在的主要问题有采用误 差估计和通过最终成图质量分析的方式都不能较好反映 POS系统在实际工作情况下的精 度。对POS系统在实际工作状态下的定位精度检测方面开展的研究相对较少，且国内尚没 有规范的POS系统精度测试场及相应测试标准。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种POS系统动态定位精度检测系统及方法，以解决目前 POS系统精度检测中由于采用误差估计和成图质量分析所导致检测精度不准的问题。
[0006] 本发明为解决上述技术问题提供了一种POS系统动态定位精度检测系统，该检测 系统包括跟踪测量装置、控制装置、测量合作目标和授时装置，跟踪测量装置与控制装置之 间通过串口通信连接，控制装置与授时装置之间通过网口通信连接，
[0007] 所述跟踪测量装置用于获取测量合作目标的信息并将其发送给控制装置；
[0008] 所述测量合作目标用于模拟POS系统和跟踪测量装置的测量目标，使用时，测量 合作目标按照其与POS系统的安置参数放置在载体上；
[0009] 所述授时装置用于通过GNSS接收机获取时间信息，并将相应的授时信息输给控 制装置，为检测系统提供一个稳定的时间参考基准；
[0010] 所述控制装置用于根据授时装置将跟踪测量装置的时间转换为GPS时间，并对跟 踪测量装置和POS系统对测量合作目标的测量数据进行整体轨迹和点位对比，确定POS系 统的动态定位精度。 toon] 所述测量合作目标安置参数的解算包括以下步骤：
[0012] A.利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标，由该中心坐标获取頂U中 心坐标作为待测POS系统的中心坐标；
[0013] B.根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量 合作目标相对于POS中心的矢量之间的关系；
[0014] C.利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标，并将该测量坐标转换至地心 地固坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标；
[0015] D.根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的 测量合作目标相对于POS系统中心的矢量，该矢量即为测量合作目标的安置参数。
[0016] 所述的跟踪测量装置采用全站仪和激光跟踪仪，所述全站仪用于跟踪测量测量合 作目标，所述激光跟踪仪用检测、评定和修正全站仪的测量误差。
[0017] 所述的授时装置采用GNSS授时装置，包括天线和授时板卡，天线用于接收全站仪 的时间信号并将其发送给授时板卡，所述授时板卡用于根据接收到的全站仪时间解算出相 应的GPS时间，发送给控制装置。
[0018] 所述的测量合作目标采用CCR角耦合棱镜，使用时，该CCR角耦合棱镜用于按照测 量合作目标相对于POS系统的安置参数固定在载体上。
[0019] 本发明还提供了一种如权利要求1所述POS系统动态定位精度检测系统的检测方 法，该检测方法包括以下步骤：
[0020] 1)将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体上；
[0021 ] 2)跟踪测量合作目标所在载体的运动状态，获取跟踪测量装置和POS系统对测量 合作目标所在载体的测量数据；
[0022] 3)将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和实时点位对比，确定POS 系统的动态定位精度。
[0023] 所述测量合作目标安置参数的解算包括以下步骤：
[0024] A.利用GNSS控制网解算方式解算出天线相位中心坐标，由该中心坐标获取頂U中 心坐标作为待测POS系统的中心坐标；
[0025] B.根据POS系统输出信息获取测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标与测量 合作目标相对于POS中心的矢量之间的关系；
[0026] C.利用跟踪测量装置获取测量合作目标的测量坐标，并将该测量坐标转换至地心 地固坐标系得到测量合作目标在地心地固坐标系下的坐标；
[0027] D.根据步骤C中踪测量装置得到的测量合作目标的地心地固坐标求解步骤B中的 测量合作目标相对于POS系统中心的矢量，该矢量即为测量合作目标的安置参数。
[0028] 所述的跟踪测量装置包括全站仪和激光跟踪仪，以激光跟踪仪测量轨迹为基准对 全站仪测量数据进行修正，以修正后的全站仪的测量数据作为跟踪测量装置的测量数。
[0029] 所述步骤3)中的整体轨迹对比采用改进迭代就近点法算法来实现，实时点位对 比采用抛物插值算法、拉格然日插值算法或自然样条插值算法来实现。
[0030] 所述的检测方法还包括对全站仪的数据进行粗差探测和粗差过滤的过程。
[0031] 本发明的有益效果是：本发明的检测系统包括跟踪测量装置、控制装置、测量合 作目标和授时装置，将测量合作目标按照其与待测POS系统之间的安置参数安装在载体 上；跟踪测量合作目标所在载体的运动状态，获取跟踪测量装置和POS系统对测量合作目 标所在载体的测量数据；将跟踪测量装置和POS系统测量数据进行整体轨迹和点位对比， 确定POS系统的动态定位精度。本发明解决了目前POS系统精度检测中由于采用误差估计 和成图质量分析所导致检测精度不准的问题，采用的POS系统动态位置姿态精度检测有助 于完善移动测量系统动态误差模型，为建立统一的传感器安置参数检校标准提供依据；本 发明提高了外业作业效率，为用户提供一种不依赖国外厂商测试，能快速方便的POS定位 精度检测方法，对移动测量技术的发展起推动作用，具有重要的理论意义和应用价值。
【附图说明】
[0032] 图1是本发明POS系统动态定位精度检测系统的结构框图；
[0033] 图2测量合作目标安置参数求解流程图；
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