航空测控技术精选(九篇)

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第1篇：航空测控技术范文

【关键词】无人机；航空摄影测量；无像控；真正摄

无人机航测技术是近年来航空摄影测量及遥感技术发展的主要方向，特别是对大比例尺测图来说，其低成本高效率和易用性，使得无人机航测近年来发展迅速。无像控航空摄影测量和真正摄影像图生成一直以来处于理论研究阶段，目前技术上已经成熟并已投入生产应用。例如德国产的MAVinci Sirius Pro无人飞机配备俄罗斯产的Agisoft Photoscan后处理软件，即可实现无像控、高精度航空摄影测量和真正摄影像图（DOM）生成等功能。作者通过实际应用，验证了该套技术方案的精度，并分析了其技术要点。

1、方案介绍

（1）MAVinci Sirius Pro UAV。MAVinci公司是专门从事无人机系统（UAV）技术研究的公司，位于德国莱门。主要针对建筑工地、管道、矿山和采石场等自动成图技术的研究。目前其产品主要有MAVinci Sirius UAV（天狼星无人机），分Classic、Basic和Pro三个版本。其最大的特点是可精确获取拍摄瞬间像片的姿态数据，从而具备了无像控航测的能力，可极大节省项目成本，尤其在那些难以从地面进入的项目区域，传统方法根本无法实现高精度测图。

MAVinci Sirius Pro UAV无人机是通过精确的时间控制技术和高精度GNSS RTK技术来确定每个曝光点的空间位置坐标，从而完全替代像控点的作用，具备高精度航测能力。

（2）Agisoft Photoscan软件。Agisoft Photoscan是俄罗斯Agisoft公司开发的3D建模软件。它采用最先进的多视图三维重建技术，由数字影像全自动生成高精细3D模型；支持GPU高性能计算，利用分布式网络计算系统，对超大空间范围生成分层级的三维模型，使得浏览和使用数据变得容易和简单；利用其自动生成的密集点云数据和照片纹理，可生成真正摄影像图，使高精度测量和成图成为可能；根据相机影像匹配理论自动计算相机的畸变参数，从而进一步提高三维建模的效率和精度。

2、应用案例分析

该方案在实际生产中，已经应用于大比例尺测图项目。本文选择某测区进行应用验证，并进行精度分析。方案的操作流程如下：

图1 无人机航测流程图

测区使用MAVinci Sirius Pro无人机系统通过航拍采集像片313张，地面分辨率0.045米，飞行面积0.95平方千米，飞行时间20分钟。采用Agisoft Photoscan对采集的像片和高精度空中姿态数据进行全自动处理，最终生成测区密集点云数据、真正摄影像图（DOM）和DEM数据。

外业使用全站仪采集21个明显地物点坐标，主要位于水泥道路的拐角或者路边人工花坛的拐角。在内业处理生成的真正摄影像图DOM数据和密集点云数据上，解析出外业实测点对应位置的三维坐标，从而进行精度比对分析。在外业采集的21个点中，1、12号点在影像上不太明显无法准确解析其坐标，故舍去。其余点位的精度统计情况如下：

表1： 误差统计分析表

从统计结果看，有4个点的高程精度出现粗差情况，原因为实测的点在花池的顶部，而影像解析点位在花池底部，所以高程有粗差存在。在高程精度统计中，将这四个点高程剔除。最后计算出平面距离中误差为0.045米，高程中误差为0.054米。符合大比例测图的精度要求。

3、结论

该套技术方案，解决了航空摄影测量行业一直以来难以逾越的无像控航测成图和真正摄影像图生成的技术难题。MAVinci Sirius Pro无人机结合了精确的时间控制技术和拓普康100赫兹亚厘米级的RTK实时差分技术，获得了像片拍摄瞬间高精度的POS数据，从而解决了无像控航空摄影测量的问题。Agisoft Photoscan软件，采用最先进的多视图三维模型重建技术和GPU高性能计算技术，可全自动生成测区密集点云和真正摄影像成果。这套技术方案是基于单架次飞行范围在2-5平方千米范围内，且航测像片航向重叠率大于85%的条件下实现的。对于更大范围的航测，RTK差分的精度会降低，像片数量会增加，对后处理软件和计算机硬件的处理能力要求更高，该技术方案的成果精度和实用性会降低。随着技术的不断进步，更多新的三维建模技术和更高性能计算机必将出现，该技术方案存在的问题会得到进一步的解决。

参考文献：

[1] 黎彬. 无像控低空无人直升飞行数字摄影测量系统探讨与展望[J]. 测绘技术装备，2013（03）.

[2] 赵生良，陈丰田. Agisoft Photoscan在无人机航空摄影影像数据处理中的应用[J]. 价值工程，2013（20）.

第2篇：航空测控技术范文

Leitz高精密高效率复合式测量解决方案，将先进的四轴联动技术、创新的FOP光纤测头技术以及Leitz PMM高效率高精度模拟扫描技术完美的结合在一起，实现航空发动机整体叶轮/叶盘等复杂工件高效、全自动测量，并将整体叶盘检测效率提升了95%。而FOP光纤测头特殊的测量长度延伸性能，解决了航空发动机双层盘类工件大尺寸底径复杂内腔的测量疑难。

用于叶片现场测量的B l a d eMaster–L车间型双激光测量技术可完成叶片高效率高精密全尺寸检测。

Leica大尺寸测量与扫描技术，在全球航空航天业拥有着极高的市场占有率，在复材的加工制造、大尺寸测量验证以及飞机柔性装配领域发挥着重要作用。洞悉分散在工厂各角落各环节质量数据信息背后的价值，将海量数据转化成直接用于工艺和生产决策的可视化信息，真正获利于数字化和信息化制造，是海克斯康计量MMS测量信息管理系统的中心。MMS支持MBD技术，兼容所有测量设备，涵盖从测量系统、测量工作、测量相关人员到全产品生命周期测量结果的关联性可视化信息的提取和传递，既简化车间操作且促进高层决策。

第3篇：航空测控技术范文

关键词:航空网络；故障检测

随着网络技术的飞速发展，多种适用于航空电子的专用网络技术（如AFDX网络、FC总线、1394总线、1553总线技术）也得到了大力发展。航空网络技术具有连线少、资源能共享能力强、稳定性好、适应性强、易于维护和扩展等优点，能够显著提高了飞机的综合性能。为了提高航空网络技术的稳定性和可靠性，这就需要自主研发相应的网络故障检测技术，用以保证整个机载网络中各设备安全可靠的运行。航电系统的网络结构复杂，各类传感器、终端设备和接口数量众多，对网络故障检测技术的安全性、稳定性和正确性的要求非常高，一般的网络故障检测技术无法满足其需求。因此，应该大力研究和发展航空专用网络故障检测技术。本文根据机载网络的故障检测要求，重点研究了多种拓扑结构下的网络故障模式，并针对故障模式提出了对应的故障检测方法。

1航空网络故障检测的需求

航空网络故障检测技术，不仅应该在系统规定的条件下检测出已定义的故障，还必须满足其自身的特殊需求，即:1）实时性：故障检测技术必须能够高效监视航空网络中多个节点设备的状态，必须能够在规定的时间范围内检测出已定义故障；2）可靠性：故障检测技术本身必须是可靠的，能够技术检测出故障且不会误报不存在的故障；3）低流量：尽管被监视的网络中各种设备数量众多、位置分散，但故障检测技术作为一种基础服务引入网格环境中，要求其对整个网格通信性能影响到尽可能的小，所耗费的资源尽可能低；4）灵活性：航空网络中的故障检测技术会用于网络中各个不同的设备，要与不同类型的应用程序兼容，要求故障检测技术能够根据应用程序类型的不同和需求的不同，相应调整检测策略。

2航空网络特点分析

航空网络的故障模式与网络的协议特性和拓扑结构密切相关，分析故障模式时必须考虑网络协议特性的拓扑结构

2.1航空网络的协议特性

航空专用网络协议多种多样，他们具有如下共同的特点：1）可靠性：航空网络对数据通信的可靠性要求较高，希望各设备按照事先定义的方式稳定运行，不允许既定数据丢失，也不允许产生不希望的数据。2）实时性：航空专用网络对数据通信的时间有着严格的要求，即规定了多个设备间的数据通信应该在固定的时间内完成，不可拖延。3）确定性：航空专用网络应具有可定义性，且各个消息应该在规定的范围内到达目的节点，该时间范围可确定。

2.2航空网络拓扑结构

航空专用网络一般为星型或总线型的拓扑结构，其中比较有代表性的有星型结构的AFDX网络技术，和总线结构的ARINC825CAN网络技术。AFDX网络结构为可拓展的星型拓扑结构，由端系统（EndSystem）、交换机（Switch）和传输链路组成，每个交换机允许连接若干个端系统，多个交换机可以互联组成更大的网络。ARINC825网络结构可设计为总线型拓扑结构，多个节点机通过与公共总线连接，组成总线型互联网络。该网络中的各个节点之间可以是对等的关系，也可以根据实际需要设计为主从模式。

3故障模式分析和检测

航空网络由节点机和连接节点机的设备组成。可以按照故障所在的位置，将航空网络中的故障分为单节点故障和网络连接故障。

3.1单节点故障分析和检测

单节点故障是指网络中某一单个节点发生了故障，该故障只对本节点的相关功能有影响，不应影响网络整体功能。该故障有以下几种类型。1）硬件故障硬件故障是指构成节点设备的各部分硬件出现的故障。硬件故障一般与时间和环境相关，一般来说，硬件故障可能是FLASH故障、CPU故障、SDRAM故障、DPRAM故障、时钟故障、PCI总线故障等。该故障的检测方法分为以下几种：对于DPRAM或SDRAM等具有存储功能的部件，检测一般为方法读写操作或CRC校验和对比；对于CPU或DSP等具有计算功能的部件，检测方法一般为算术和逻辑运算。2）软件故障软件故障是指软件没有按照既定的方式运行，或无法应对突发的异常时产生的故障。该故障一般为逻辑级故障、数据结构故障、软件差错和系统级的故障。软件故障的检测方法有：看门狗、心跳检测、状态监控、异常中断。3）通道故障通道故障是指节点设备的通信通道出现了故障，无法接入网络。通道故障的检测方法较多，但最可靠的检测方法为收发环路法，即节点机向网络中的另一设备发送一个请求，并在固定的时间内收到该请求的正确响应。

3.2网络连接故障分析和检测

链路故障是指网络中连接各节点机的链路发生了故障，该故障可能导致整个网络无法正常通信。该故障有如下几种类型。1）核心设备故障航空网络中的核心设备为网络通信的关键部件，一般是指星型拓扑结构中的交换机，或者总线型拓扑结构中的总线连接设备。核心设备故障故障是指这些关键设备无法正常工作，从而导致整个网络上所有节点不能通信，成为一个个孤立的节点设备。2）网络断裂网络断裂是指网络中某处通道连接的故障，导致多个节点组成的整体网络断裂成若干个局部网络，虽然各个节点的通信功能正常，但无法执行整体的网络功能。3）节点脱离节点脱离是指某节点设备与网络的连接断开，无法了接入网络中。该故障会导致此节点与网络脱离，成为孤立的节点。从以上分析可知，检测网络连接中的故障，不仅要检测单个节点，还应充分考虑所有节点的相互通信。可以引入网络管理的概念，在网络中定义一个管理端，其他的节点作为端。管理端可以主动的向端发送Get请求，端收到请求后将自身的状态信息整理好发回管理端，管理端就可以获取网络中其他节点的状态信息，从而获取网络中其他节点的状态（包括节点自身状态和与网络的连接状态）。

4故障检测实现与验证

4.1单节点故障检测方法

对于单个节点的故障，采用BIT（Build-In-Test）的方法进行检测。BIT可根据运行时机分为三类：上电BIT、周期BIT、维护BIT。1）上电BIT：该功能在设备上电时执行，检测设备的关键部件是否存在异常，如CPU、存储设备（FLASH、DPRAM）、时钟。该项检测应该在很短的时间内完成，并存储检测结果。2）周期BIT：该功能在设备正常工作时周期的执行，在不影响正常功能的情况下检测设备中的部件是否存在异常，该检测应注重实时状态，如软件是否正常运行，时钟是否稳定增长。该检测应周期执行，并存储检测结果。3）维护BIT：该检测在设备处于维护状态时执行，应该全面的检测设备的运行情况，检测范围可以很广，检测时间可以较长。该检测在设备正常运行时禁止使用。三类BIT的使用规则为：上电后立即执行上电BIT，设备运行过程中周期的执行周期BIT，设备在维护状态下执行维护BIT。网络中的设备多种多项，所以BIT的检测项和检测方法可根据具体情况来定义。三类BIT综合使用，可以全面的检测出设备中已定义的故障。将三类BIT的检测结果综合处理，形成节点状态信息，并将该状态信息妥善存储，将周期BIT的检测结果实时更新到该信息中。

4.2网络连接故障检测方法

网络连接故障检测的基本思想为：网络管理。在网络中，将某一节点定义为管理端，其他节点定义端。管理端可以向所有端发送请求，并在规定时间内接收到各个端的响应消息，根据收到响应消息的情况判断整个网络中的故障类型。但由于管理端本身也是一个节点，也有可能出现连接故障和设备故障，所以网络中设置两个管理端互为备份。使用网络管理方法进行网络连接故障检测的判断准则如下：1）管理端向某节点发送请求后，没有在规定时间内接收到响应消息，则可判断该节点故障。故障类型可能为连接故障或节点设备故障。通过查看该节点的自身状态信息，判断故障为连接故障还是节点故障。2）管理端向某节点发送请求后，在规定的时间内收到了响应消息，但响应中的状态信息中存在异常情况，即可检测出该节点中存在的具体故障。3）管理端向某节点发送请求后，在规定的时间内收到了响应消息，且响应中的状态信息中不存在异常情况，则说明该节点没有任何故障，可正常工作。

5总结

第4篇：航空测控技术范文

关键词：GPS网；精度分析；体会

0引言

随着国家振兴东北老工业基地战略的实施，建设本溪生物医药产业基地，打造中国北方药谷，以生物医药产业为支撑，在沈阳市和本溪母城中间地带，建设一座与沈阳行政区划接壤、占地面积60平方公里、容纳人口50万的生态新城。这是推进沈本一体化进程，实现沈阳经济区发展战略的重要组成部分，是辽宁省政府举全省之力重点推进的特色产业之一。为了满足新城规划建设需要，市政府决定更新基础地理数据库，采用航测的方法完成新区81.6平方公里航测数字化成图、DEM及正射影像图基础资料。

1工程概况及原有资料

本溪市新城地理位置在41°24′22″-42°24′58″，123°37′11″-123°47′36″。有304国道、沈丹铁路、沈丹高速公路从测区穿过，交通方便，主要居民地为石桥子、张其寨、歪头山。测区内共搜集到1980西安坐标系Ⅱ等三角点4个，分别为大崴子、大旺山（即GPS16，下同）、狼洞沟和马圈子。85高程基准国家水准点2个，分别为Ⅰ沈丹10和Ⅱ高程寨。经实地勘察，上述成果标石保存完好，可作为三等GPS控制网的平面和高程起算点。采用1980西安坐标系、高斯—克吕格正形投影，统一30带的平面直角坐标，中央子午线为123000'；高程采用1985年国家高程基准。

2GPS网建立

2.1选点与埋石

三等GPS网点充分考虑本溪市（沈溪）新城整体发展和建设需要，点位分布密度科学、合理覆盖面广，便于保存和使用方便，进行GPS网的选点和埋石；GPS网点和水准点点位分布、网点间距离等均满足规范与设计要求。其中利用原有三角点11个，新埋设网点4个；新布设三等水准点3个。三等GPS网点编号从GPS11开始，依次递增至GPS22（GPS22为过渡点），详见GPS网图；新布设三等水准点编号从SZ01开始，依次递增至SZ03。

尽管GPS点的点位不受通视和图形条件的限制，但是考虑到以后使用的方便，点与点之间均有两个以上的通视方向。点位的基础坚实稳定，易于长期保存，便于观测，交通方便，视野开阔，视场内的障碍物高度角小于15°，并且远离高压输电线及电信、电视转播台、微波站等大功率无线电发射源等强电磁场和微波通道处。三等GPS点和三等水准点标石相同，采用不锈钢标芯，标石规格按照规范要求埋设。

2.2三等GPS网观测网图

本溪石桥子(沈溪)新城航测GPS网图

2.3GPS数据处理及成果质量

GPS接收机所接收的信息（观测量）为伪距、载波相位差及星历数据。要得到两测站间的基线向量（相当于两站天线间的直线距离），必须对GPS接收机信息进行计算处理，最终求出双差固定解或三差解作为基线解算的最终结果。根据技术设计要求，对外业数据资料进行全面检查，基线解算使用仪器自带软件“HDS2003数据软件处理包”对数据进行处理。全部基线均通过了软件所设置的各种先验误差限值。基线解算之后，对基线向量进行了复测边相对精度检验和独立闭合环闭合差检验。独立闭合环分为同步环和异步环；同步环检验能够反映出基线本身的质量；异步环检验则反映GPS网的整体质量状况。

测区三等GPS网共有基线58条，其中复测基线27条。基线平均长度为5.85km，根据技术设计规定，固定误差a≤10mm，比例误差系数b≤10（1×10-6），计算相邻点间基线长度精度（即标准差）σ为0.031m。复测基线长度较差限差为0.087m。复测基线较差最大为0.028m（对应基线为GPS12-GPS13），满足规范要求。同步环各分量闭合差限差为0.0107m（限差为0.0185m）；异步环各分量闭合差限差为0.1607m（限差为0.2784m）。全网共构成12个同步环和44个异步环。其中，同步环最大全长闭合差为0.0151m（对应闭合环为：大崴子-GPS14-GPS19）；异步环最大全长闭合差为0.0793m（对应闭合环为：大崴子-GPS12-GPS14）。可知全长闭合差、各分量闭合差满足技术设计规范。

3GPS网的平差计算

3.1三维无约束平差

三维无约束平差是在WGS84坐标系下进行。三维无约束平差就是以GPS基线向量为观测值，以其方差阵之逆阵为权进行平差检查网内有无粗差基线，考察网本身的内符合精度以及基线向量之间有无明显的系统误差，方差因子是否符合客观实际精度。无约束平差反映了GPS网的真实精度。网内58条基线均参与平差计算，平均点位中误差为0.0043m；平均边长相对中误差为1:532920；最弱点点位误差为0.0191m（对应点为GPS18）；最弱边长相对中误差为1:203416（对应边为：GPS15—GPS22）；各项精度指标符合规范。基线向量改正数最大为0.0596m（对应基线为大崴子—GPS12），小于限差0.0928m，均满足规范要求。

3.2二维约束平差

二维约束平差前，对测区已知4个1980西安坐标系Ⅱ等三角点进行了起算点Ⅳ个组合约束平差比较。组合Ⅰ各项指标最好满足技术设计要求；而其它三种组合最弱边相对中误差过大，未能满足三等GPS的要求（1:80000），且马圈子远离测区成图范围，不利于布网和后续测量。综上所述，采用组合Ⅰ，即大崴子、大旺山和狼洞沟作为三等GPS测量的起算点。二维约束平差在1980西安坐标系、123度中央子午线的高斯投影下进行。二维约束平差是对预处理和三维无约束平差各项检核后的GPS向量网，在多个固定点约束下进行平差计算。

3.3约束平差精度

约束平差后，平均点位中误差为0.0011m；平均边长相对中误差为1:427370；最弱点点位误差为0.0278m（对应点为马圈子）；最弱边长相对中误差为1:175167（对应边为：GPS15—GPS22）。均满足规范要求。基线向量约束平差前后分量改正数最大为0.0061m（对应基线为GPS17—狼洞沟），小于限差0.0619m。

4GPS网高程测量

4.1三、四等水准测量

根据技术设计要求，测区共布设三等GPS点11个。其中沿川道三等GPS点进行三等水准联测，其余的进行四等水准（和四等光电高程导线测量）联测。采用分别测量共同布网形式施测。使用两台Leica NA2水准仪；使用PC E500电子手簿进行记录。数据处理采用“科傻地面控制测量数据处理系统”软件。外业共施测三等水准路线116.6km，四等水准路线51.7km。见水准联测略图。

三等水准以Ⅰ沈丹10（即GPS13）和Ⅱ高程寨作为起算点。经过检验，两对标尺尺长改正分别为：9429/9430—-0.55mm和7065/7088—-0.6mm。根据联测实际，对各测段进行尺长改正。三等水准联测网共由1条附和线路和2个闭合环构成。把往返测数据取平均值，作为测段观测值参与平差解算。

平差计算采用距离定权的方式进行平差。算得每公里水准测量偶然中误差为2.710mm；每公里水准测量全中误差为5.425mm；点最大高程中误差为15.11mm（对应点为SZ03）；测段最大高差中误差为9.70mm（对应测段为GD10—SZ03）。由平差结果分析可知，各统计项均技术设计要求。

四等水准（和四等光电高程导线测量）共联测点11个，以FM02、FM03、FM08和GD11为起算点。经过检验，两对标尺尺长改正分别为：9429/9430—-0.55mm和7065/7088—-0.6mm。四等（和四等光电高程导线测量）水准联测网共由5个闭合环构成。经计算每公里水准测量偶然中误差为3.299mm；每公里水准测量全中误差为5.976mm；点最大高程中误差为14.02mm（对应点为GPS18）；测段最大高差中误差为9.82mm（对应测段为GD11—GD19）。由平差结果分析可知，各统计项符合规范和技术设计要求。

水准联策略图

4.2高程拟合

根据测区实际情况，GPS14、GPS16采用高程拟合的方式来拟合上述两点的高程。GPS高程拟合使用水准联测成果作为高程拟合的起算点，共9个水准成果点。即GPS13、GPS15和GPS17等3个三等水准点；GPS11、GPS12、GPS18、GPS19、GPS20和GPS21等6个四等水准点。采用曲面拟合的形式进行高程拟合。拟合高程均满足规范和设计要求。

5体会

1）应用GPS技术施测高等级城市控制网，实践证明有着极高的精度，它不受人为因素的影响。不要求测站间相互通视，速度快，不受环境和距离限制，可全天候观测，成本低，效率高。

2）野外数据采集是GPS测量的核心工作。制定周密的观测计划，作好卫星状况预报，选择好观测时间，编写作业调度表，对于顺利的完成观测任务，保障成果的精度，提高效益起到事半功倍的效果。

3）GPS网平差应对起算点进行内部复核性检核，选用精度高的起算点，舍去精度低的已知点，利用外部已知点进行检核，提高二维约束平差的整体精度。

4）GPS网的基线边长尽量保持均匀，不宜长短差距过大保证网的精度均匀。施测长边GPS控制网，应尽量选用双频GPS接收机，可以有效削弱电离层折射影响，同时能有效探测和修复整周跳变。

5）高精度高程测量同高精度的平面测量一样，是GPS测量应用的重要领域。高程起算点应均匀分布于GPS网中，特别是网的边缘要有足够的高程起算点控制，从本次航测GPS控制网的高程精度看，采用三、四等水准测量高程精度是适宜的。

以上是本溪市新城航测GPS控制网建立的一点肤浅体会，供同行们共同探讨。

参考文献：

[1] 城市测量规范CJJ8-99.北京：中国建筑工业出版社，1999.

[2] 全球定位系统城市测量技术规程CJJ73-97.北京：中国建筑工业出版社，1997.

[3] 全球定位系统（GPS）测量规范GB/T18314-2001.

第5篇：航空测控技术范文

为解决现行航标遥测遥控系统运行使用中的通信问题，实现对离岸较远、移动数据信号无法覆盖区域航标的运行状态进行实时监控，设计基于北斗卫星短报文通信方式架设的航标遥测遥控硬件结构和软件控制系统，提升沿海航标维护管理能力。

关键词：

港口；北斗卫星；航标；遥测遥控

0引言

近年来，随着我国海运规模不断扩大，海上通航安全的重要性日益凸显，对航海保障工作也提出了更高的要求。随着物联网技术的高速发展，航标遥测遥控系统在航标管理维护工作中发挥着重要的作用。目前，北方海区航标遥测遥控系统已在近海海域得到广泛使用，可以实现港域航标的有效管理。这些监测系统多采用GPS（全球定位系统）和GPRS/GSM（通信分组无线服务/蜂窝无线通信）技术实现对航标的精确定位及信息传输，但是受到GPRS信号覆盖范围小的限制，尤其是渤海湾内沿海港口大部分为人工疏浚航道，航槽狭长且离岸距离远，无法实现对远离陆地航标设施的遥测遥控。《北海航海保障中心发展战略（2013—2020）》中明确提出“到2020年，全面建成布局科学合理、功能配套完善、装备先进适用、运转协调规范、应急响应及时、服务可靠高效的综合航海保障体系，基本实现航海保障现代化，形成沿海全时域、多维化的综合保障能力，满足船舶航行安全和经济社会发展需要”的战略目标。因此，进一步提升航标管理维护效率，推进卫星导航应用，构建从远海到近岸层级递进的立体助航网络，成为航标管理单位的重点工作之一。

1航标遥测遥控系统发展现状

航标遥测遥控技术是“数字航标”建设的核心技术之一。航标遥测遥控系统的建设对于转变传统航标管理模式，提高航标管理质量，提升航标社会公共服务能力，都具有十分重要的意义。航标遥测遥控主要应用于航标灯器的监控、供电设备的自动控制和航标工作状态报警等方面。可采用的监测、控制设备包括遥控终端（RTU）、可编程控制器（PLC）等，可实现数据通信的设备包括数传电台、蜂窝电话（NMT）、卫星通信、无线通信和有线电话等。欧美航运大国在20世纪90年代初利用电子和通信技术建立航标遥测遥控系统，为航运业提供了高效服务。我国于2000年开始航标遥测遥控系统的研究工作，目前处于研究的初级阶段，许多技术问题尚未解决，尤其是北方海区渤海湾沿海人工疏浚航道中离岸较远航标遥测遥控数据通信问题成为遥测遥控系统推广使用的瓶颈，例如：天津港25万吨级航道里程22+000以东、黄骅港综合港区20万吨级航道里程20+000以东和渤海湾中部部分孤立危险物灯浮标等，遥测遥控终端无法依靠传统移动通信技术实现数据传输。

2北斗卫星通信技术的应用前景

我国自主研发的北斗卫星通信系统（BeidouNavigationSatelliteSystem）是一个分阶段演进的卫星系统，提供定位、集团用户管理和精密授时服务，不仅可以提供精确定位、导航和授时，还具有双向短报文通信功能，其卫星信号已实现我国全部和亚太大部分地区的无缝覆盖，可以实现GPRS信号覆盖不到区域的数据传输，完全满足航标遥测遥控系统对偏远航标的远程测控管理需求。[1]

3设计原理

利用北斗卫星通信系统实现的航标遥测遥控系统同其他遥测遥控系统设计原理类似，均由航标运行信息监控平台和航标遥测遥控终端组成。终端上安装的信息检测装置可以检测航标灯的工作状况，将采集的终端数据及指令执行结果封装后，通过北斗卫星通信模块发送到北斗卫星网络中，网络将数据转发到北斗MQ服务器，北斗MQ服务器解码信息后将数据发送到MQSocket数据服务器，经过信息过滤，数据被保存到数据库中，数据处理服务器会定期检测收到的航标终端返回信息，并对数据进行有效性处理，再将数据保存到数据库中，以供应用服务器调用整合，并将最终结果展示给终端用户。用户也可通过基于应用服务器提供的Web界面，对指定航标终端发送遥测遥控数据，指令通过数据处理服务器过滤编码后保存于数据库中，MQSocket数据服务器实时监控数据库中待发送指令，发现新的指令后MQSocket数据服务器将遥测遥控数据重新封装，并通过指定端口发送到北斗MQ服务器，北斗MQ服务器将信息转发到北斗卫星通信网络中，数据到达航标终端后，航标终端解码并执行相关指令。[2]

4系统设计方案

4.1系统架构

航标遥测遥控系统具有复杂的系统功能，包含高带宽接入、高性能的软/硬件平台、网络平台和安全可靠机房环境等一系列软硬件措施，涉及网络与系统管理、服务器系统、数据存储体系、应用软件及自动检测与控制等多方面的技术。[3]利用北斗卫星通信技术的航标遥测遥控系统采用SAN架构为核心的互联方式。

4.2通信网关子系统

4.2.1与航标终端数据通信

通过北斗卫星通信网络与航标终端进行交互，接收航标终端上报数据信息，并依据系统定义的数据传输通信协议验证信息有效性（由于可能接收到不完整的信息，必须对信息进行拆包、组包操作，保证传递给应用程序的信息完整可靠），并将监控端下发的各种指令实时传递给航标终端。

4.2.2与应用程序通信

系统在接收针对航标终端的遥测遥控信息时，首先将信息缓存在北斗通信服务器收发缓存队列中，系统提供应用程序的通信接口，通过该接口将航标终端上传的完整信息传递给后台应用程序，并将遥控的相关信息传递到北斗服务器发送队列中，通过北斗网络发送到相应的航标终端。

4.2.3与Web服务程序通信

提供与Web程序人机交互界面接口，可以接收Web程序下发给航标终端的信息和航标终端的反馈信息，并选择相应的通道直观地展示给用户。

4.3系统结构

系统中北斗通信模块主要负责与北斗通信系统进行信息转换，提取北斗通信系统接收的航标终端信息，将Web服务接口发送的遥控指令放入北斗通信系统所对应的通道队列待发送。

5结语

随着北斗二代导航系统进入实际应用阶段，研究和应用基于北斗二代通信技术的航标遥测遥控终端设备将被提到各航标管理单位的计划日程。基于北斗卫星通信的航标遥控遥测单元的设计可以有效丰富航道安全监测信息的传输途径，对于远离海岸航标的智能化管理和信息采集具有重要意义。

作者：吕英龙 王剑 单位：北海航海保障中心天津航标处

参考文献

[1]周立,赵新生,王继刚,等.北斗系统在海上智能交通安全系统中应用研究[J].导航定位学报,2015(6):32-33.

第6篇：航空测控技术范文

[关键词] 航空运输量 定基指数 环比指数 预测

国民经济发展促进航空运输需求增长、航空运输市场扩大和航空运输产业的发展，民航运输业的发展规划应当与国民经济发展规划相。因此，构建基于国民经济发展的航空运输需求预测模型具有重要的现实意义。

一、国民经济发展与航空运输增长

遵循惯例，国民经济发展用GDP衡量，航空运输增长则采用航空运输总周转量（包括旅客周转量和货邮周转量）。

从图形可以看出，随着国民经济发展，航空运输量（旅客和货邮量）同步增长，国民经济发展与航空运输量增长显著正相关，而且，航空运输周转量增长速度大大高于GDP的增长速度。

二、国民经济发展规划及航空运输量预测

1.国民经济发展及其规划

在“十一五”及其后更长的发展期间，迫于资源瓶颈和环境保护需要而进一步转换经济增长方式，以及国内外市场需求约束强化等新挑战将会降低GDP增长速度；另一方面由于技术创新能力提高、经济结构进一步调整、新农村建设与内需扩大、体制改革和经济开放进一步深入等等，将会对GDP的增长速度起到较强的维持作用。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》确立的社会经济发展目标是在“十一五”期间，宏观经济平稳运行，国内生产总值年均增长7.5%。GDP速度较高水平是解决我国实际困难的需要，而速度适当下降是经济增长方式转变的需要，政府高效的宏观调控和持续深入的改革开放是完成“十一五”经济目标的重要保障。因此，我们对国民经济发展作如下预测，“十一五”期间，GDP增长速度将从9％平稳递减到7％，平均增长速度在8％左右；“十二五”期间，GDP增长速度将维持在7％左右。

2.航空运输量预测

虽然，影响航空运输量的还有很多其它供求方面因素，但是，我们仍然以国民经济增长来预测航空运输量。这一方面是为了简化分析，更重要的原因还在于其他各类变量因素大多与国民经济存在较高程度的一致相关性。

(1)利用定基指数预测

三、两种预测方法的比较

1.预测差异及其原因分析

从预测结果上看，两种预测方法得到的结果存在一些的差异：预测初期结果相对较为接近，随着预测期越长，环比指数预测结果将越来越大于定基指数预测的结果（见图2）。假定二者预测结果的差异率＝2×(环比指数预测结果－定基指数预测结果）/（环比指数预测结果＋定基指数预测结果），通过观察预测差异率（图3）我们可以发现虽然两种预测结果差异率一般都低于10％，但是环比指数预测结果高于定基指数预测的结果的趋势将越来越显著。

定基指数预测法是利用航空运输量与GDP的定基增长指数之间的计量关系来进行航空运输量预测，反映了航空运输与GDP之间总量规模上的数量关系。环比指数预测法是利用航空运输量与GDP的环比增长指数之间的计量关系进行航空运输量预测，反映了航空运输与GDP之间增长速度上的数量关系。可见定基指数预测法和环比指数预测法的预测原理是不同的，从而产生预测结果的差异。

2.预测模型的比较及其选择

虽然两种预测法所依据的计量模型都通过相关统计检验，模型系数检验都达到或接近1％的显著水平，但是从检验概率上看，定基指数计量模型要优于环比指数计量模型，而且前者的拟合优度（0.992899）远远高于后者（0.441424）。相对而言，环比指数预测的不确定性要大于定基指数预测，这是因为环比指数预测法是依据GDP与航空运输量的速度指标计量关系而进行预测，虽然更充分解释了航空运输加速增长的趋势，但是由于航空运输发展具有很强的周期波动性，从而将会导致预测信度下降。因此，在短期预测中，环比指数预测法可能更充分揭示航空运输量增长的波动性，但是对于中长期预测，定基指数预测法的信度要大于环比指数预测法。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家统计局编：中国统计年鉴2005[M].北京：中国统计出版社，2006

[2]中国民用航空总局规划发展财务司：从统计看民航2005[M].北京：中国民航出版社，2006

第7篇：航空测控技术范文

关键词： 航空网络；故障检测

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）03-0035-03

随着网络技术的飞速发展，多种适用于航空电子的专用网络技术（如AFDX网络、FC总线、1394总线、1553总线技术）也得到了大力发展。航空网络技术具有连线少、资源能共享能力强、稳定性好、适应性强、易于维护和扩展等优点，能够显著提高了飞机的综合性能。为了提高航空网络技术的稳定性和可靠性，这就需要自主研发相应的网络故障检测技术，用以保证整个机载网络中各设备安全可靠的运行。

航电系统的网络结构复杂，各类传感器、终端设备和接口数量众多，对网络故障检测技术的安全性、稳定性和正确性的要求非常高，一般的网络故障检测技术无法满足其需求。因此，应该大力研究和发展航空专用网络故障检测技术。本文根据机载网络的故障检测要求，重点研究了多种拓扑结构下的网络故障模式，并针对故障模式提出了对应的故障检测方法。

1 航空网络故障检测的需求

航空网络故障检测技术，不仅应该在系统规定的条件下检测出已定义的故障，还必须满足其自身的特殊需求，即：

1）实时性：故障检测技术必须能够高效监视航空网络中多个节点设备的状态，必须能够在规定的时间范围内检测出已定义故障；

2）可靠性：故障检测技术本身必须是可靠的，能够技术检测出故障且不会误报不存在的故障；

3）低流量：尽管被监视的网络中各种设备数量众多、位置分散，但故障检测技术作为一种基础服务引入网格环境中，要求其对整个网格通信性能影响到尽可能的小，所耗费的资源尽可能低；

4）灵活性：航空网络中的故障检测技术会用于网络中各个不同的设备，要与不同类型的应用程序兼容，要求故障检测技术能够根据应用程序类型的不同和需求的不同，相应调整检测策略。

2 航空网络特点分析

航空网络的故障模式与网络的协议特性和拓扑结构密切相关，分析故障模式时必须考虑网络协议特性的拓扑结构

2.1 航空网络的协议特性

航空专用网络协议多种多样，他们具有如下共同的特点：

1）可靠性：航空网络对数据通信的可靠性要求较高，希望各设备按照事先定义的方式稳定运行，不允许既定数据丢失，也不允许产生不希望的数据。

2）实时性：航空专用网络对数据通信的时间有着严格的要求，即规定了多个设备间的数据通信应该在固定的时间内完成，不可拖延。

3）确定性：航空专用网络应具有可定义性，且各个消息应该在规定的范围内到达目的节点，该时间范围可确定。

2.2 航空网络拓扑结构

航空专用网络一般为星型或总线型的拓扑结构，其中比较有代表性的有星型结构的AFDX网络技术，和总线结构的ARINC825CAN网络技术。AFDX网络结构为可拓展的星型拓扑结构，由端系统（End System）、交换机（Switch）和传输链路组成，每个交换机允许连接若干个端系统，多个交换机可以互联组成更大的网络。ARINC825网络结构可设计为总线型拓扑结构，多个节点机通过与公共总线连接，组成总线型互联网络。该网络中的各个节点之间可以是对等的关系，也可以根据实际需要设计为主从模式。

3 故障模式分析和检测

航空网络由节点机和连接节点机的设备组成。可以按照故障所在的位置，将航空网络中的故障分为单节点故障和网络连接故障。

3.1 单节点故障分析和检测

单节点故障是指网络中某一单个节点发生了故障，该故障只对本节点的相关功能有影响，不应影响网络整体功能。该故障有以下几种类型。

1）硬件故障

硬件故障是指构成节点设备的各部分硬件出现的故障。硬件故障一般与时间和环境相关，一般来说，硬件故障可能是FLASH故障、CPU故障、SDRAM故障、DPRAM故障、时钟故障、PCI总线故障等。该故障的检测方法分为以下几种：对于DPRAM或SDRAM等具有存储功能的部件，检测一般为方法读写操作或CRC校验和对比；对于CPU或DSP等具有计算功能的部件，检测方法一般为算术和逻辑运算。

2）软件故障

软件故障是指软件没有按照既定的方式运行，或无法应对突发的异常时产生的故障。该故障一般为逻辑级故障、数据结构故障、软件差错和系统级的故障。 软件故障的检测方法有：看门狗、心跳检测、状态监控、异常中断。

3）通道故障

通道故障是指节点设备的通信通道出现了故障，无法接入网络。通道故障的检测方法较多，但最可靠的检测方法为收发环路法，即节点机向网络中的另一设备发送一个请求，并在固定的时间内收到该请求的正确响应。

3.2 网络连接故障分析和检测

链路故障是指网络中连接各节点机的链路发生了故障，该故障可能导致整个网络无法正常通信。该故障有如下几种类型。

1）核心设备故障

航空网络中的核心设备为网络通信的关键部件，一般是指星型拓扑结构中的交换机，或者总线型拓扑结构中的总线连接设备。核心设备故障故障是指这些关键设备无法正常工作，从而导致整个网络上所有节点不能通信，成为一个个孤立的节点设备。

2）网络断裂

网络断裂是指网络中某处通道连接的故障，导致多个节点组成的整体网络断裂成若干个局部网络，虽然各个节点的通信功能正常，但无法执行整体的网络功能。

3）节点脱离

节点脱离是指某节点设备与网络的连接断开，无法了接入网络中。该故障会导致此节点与网络脱离，成为孤立的节点。

从以上分析可知，检测网络连接中的故障，不仅要检测单个节点，还应充分考虑所有节点的相互通信。可以引入网络管理的概念，在网络中定义一个管理端，其他的节点作为端。管理端可以主动的向端发送Get请求，端收到请求后将自身的状态信息整理好发回管理端，管理端就可以获取网络中其他节点的状态信息，从而获取网络中其他节点的状态（包括节点自身状态和与网络的连接状态）。

4 故障检测实现与验证

4.1 单节点故障检测方法

对于单个节点的故障，采用BIT（Build-In-Test）的方法进行检测。BIT可根据运行时机分为三类：上电BIT、周期BIT、维护BIT。

1）上电BIT：该功能在设备上电时执行，检测设备的关键部件是否存在异常，如CPU、存储设备（FLASH、DPRAM）、时钟。该项检测应该在很短的时间内完成，并存储检测结果。

2）周期BIT：该功能在设备正常工作时周期的执行，在不影响正常功能的情况下检测设备中的部件是否存在异常，该检测应注重实时状态，如软件是否正常运行，时钟是否稳定增长。该检测应周期执行，并存储检测结果。

3）维护BIT：该检测在设备处于维护状态时执行，应该全面的检测设备的运行情况，检测范围可以很广，检测时间可以较长。该检测在设备正常运行时禁止使用。

三类BIT的使用规则为：上电后立即执行上电BIT，设备运行过程中周期的执行周期BIT，设备在维护状态下执行维护BIT。网络中的设备多种多项，所以BIT的检测项和检测方法可根据具体情况来定义。三类BIT综合使用，可以全面的检测出设备中已定义的故障。将三类BIT的检测结果综合处理，形成节点状态信息，并将该状态信息妥善存储，将周期BIT的检测结果实时更新到该信息中。

4.2 网络连接故障检测方法

网络连接故障检测的基本思想为：网络管理。在网络中，将某一节点定义为管理端，其他节点定义端。管理端可以向所有端发送请求，并在规定时间内接收到各个端的响应消息，根据收到响应消息的情况判断整个网络中的故障类型。但由于管理端本身也是一个节点，也有可能出现连接故障和设备故障，所以网络中设置两个管理端互为备份。

使用网络管理方法进行网络连接故障检测的判断准则如下：

1）管理端向某节点发送请求后，没有在规定时间内接收到响应消息，则可判断该节点故障。故障类型可能为连接故障或节点设备故障。通过查看该节点的自身状态信息，判断故障为连接故障还是节点故障。

2）管理端向某节点发送请求后，在规定的时间内收到了响应消息，但响应中的状态信息中存在异常情况，即可检测出该节点中存在的具体故障。

3）管理端向某节点发送请求后，在规定的时间内收到了响应消息，且响应中的状态信息中不存在异常情况，则说明该节点没有任何故障，可正常工作。

5 总结

本文设计和实现的机载网络故障检测方法已完成工程设计与实现，并通过了大量测试验证，其功能和性能满足系统的应用要求。该技术对我国自主研发新一代飞机的机载网络技术具有重要意义和价值。

由于机载网络技术的发展与升级，且网络中存在的故障很难定义全面，还应该深入分析网络的特点，提高存在故障的定义率；并考虑故障检测技术的可靠性、安全性需求，进一步改进和完善适用于航空网络的故障检测技术。

参考文献：

[1] F-35 jet fighters to take integrated. Avionics to a whole new level， MILITARY & AEROSPACE ELECTRONICS[Z]. May 2003.

[2] ARINC653， Avionics Application Software Standard Interface[S]， ARINC Airlines Electronic Engineering Committee， 2003.7.

第8篇：航空测控技术范文

[关键字]GPS快速静态定位技术 航测外控 应用

[中图分类号] P23 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-3-111-2

0 前言

随着科学技术的迅猛发展，GPS定位技术为测绘行业带来了革命性的突破。GPS全球定位系统以其高度的自动化、高定位精度、全天候、无需通视、灵活方便布点、劳动强度底等优点得到为广泛推广，如应用于加密大地网、测量地籍、监测变形、全球或区域性高精度三维网。

本文自从采用GPS全球定位系统以静态定位的方法完成了多项工程。在等级控制网的实践表明其精度是相当可靠的。但是对于那些工期紧、面积广及复杂地形的线路航测外控中，在保证精度的前提下，如何顺利完成任务，将作业效率提高是关键。

1 快速静态定位基本原理

一般在进行静态定位要至少观测1小时左右，是为了保证整周模糊度解算的可靠性。E.Fei及G.Beutler在1989年在FARA的基础上提出了快速静态定位方法。与最优探索法不同的是，FARA法既根据浮点双差解法计算各模糊度的中误差又采用模糊解向量的协方差矩阵所提供的信息，对某个模糊度整数解采用统计检验法来检验其是否相容于其实数解，统计检验所有可能组合的整数解向量中任意两个整数之差，也要根据协方差阵所提供的信息来进行。

GPS快速静态定位的基本方法如下：在中部测区选取一个基准站，将一台接收机安装在基准站里，对所有可见的卫星连续跟踪；依次应用各点流动设站的接收机，静止观测几分钟，使之对整周未知数采取快速解算整周未知数的方法进行解算。至少跟踪4颗卫星进行观测，在流动站之间移动的接收机，不需要连续跟踪所测的卫星，所以可以关闭电源。

依靠相应的软件及改进计算方法来完成GPS快速静态。在软件中确定整周模糊度采取快速逼近技术，这样大大缩短了模糊度的观测时间，提高了作业效率。

2 快速静定位的精度

FARA技术的应用，在不大于10公里的静态相位定位中由原来1小时的观测时间缩短至几分钟。需要解决的问题是要求相对定位精度要满足航测外控的要求。

笔者在某地进行过两次GPS快速定位实验。第一个实验是基于常规静态观测值中1—60历元值对基线长度重新计算，这样可以对整周模糊度的时间检验确定，此历元值就是采用10秒历元观测值在GPS快速静态中观测15分钟。第二个试验是采用GPS快速静态定位对常规控制测量中得到的6个点重新进行观测，使其定位精度得到确定，选择DI2002精密测距仪配T2经纬仪进行常规测量。原来测算精度是四等，进行结果比较如下表1。

由表可知，采用GPS快速静态定位技术符合四等控制测量的精度要求。

3 快速静态定位在航测外控中的应用

3.1 工程概况

某工程以l：2000公路带状测量。其不在一条航线上进行像片分布，所以要采用全野外法进行像控点。因为公路沿海边修建，所以像控点在海岛上及高山上都有，测量起来非常困难。所以采用GPS接收机进行平面及高程测量像控点。本工程的像控联测采用了三台GPS接收机。

3.2 观测方案

下面介绍观测方案。首先将四等及I级GPS导线控制网布设在拟建公路中线上。对像控点进行联测时，将其连接原有控制网，为了使整网精度提高和进行GPS高程拟合起算点采用5个以上，少于10条边的闭合环总边数，共12个闭合环，采用的观测技术指标如下表2。

3.3 平差计算

分两部分进行平差计算，一是基线解算，另外是控制网平差计算。

（1）采用GPS快速静态定位软件TJGPS进行基线解算。设有自动处理，批处理和手动处理三种方式的TJGPS软件，其处理数据分五步进行：数据读取，单点定位，基线文件形成，、三差解算和周跳修复、双差解算，流程如图1。

（2）计算控制网平差。采用GPS控制网平差软件TGPPS（V4.0）进行控制网平差计算。

3.4 精度统计

根据《全球定位系统城市测量技术规程》CJJ73—97的要求，平差所形成的同步环和异步环精度是满足要求的，统计平差后形成的点位误差如表3。

分析上表可知根据规范要求，像控点点位误差是符合的。

在进行高程拟合时，一般起算点选取5个，选择1至2个已知高程点进行检查，以5厘米内的较差。为了使高程精度得到保证，我们检查部分像控点高程时采用了三角高程法或图根水准，使之符合航摄图的要求。

测图用解析测图仪在立体测图时以1：10000为摄影比例尺，以305毫米为主距，测图前合理配赋相对定向后各点残差使之小于0.5个测标。绝对定向后各像控点平面对点最大误差是横纵坐标分别为+0.37米及-0.37米，高程定向残差最大为-0.37米。

3.5 作业效率

对快速静态定位技术采用可以在一个工作日内可摆10个点以上，所以，只用5天就完成了41个像控点。如果只是采用常规静态方法，可能要花费10天左右的时间。所以，对像像控点进行测设对GPS快速静态定位的采用，可以使工作效率大大提高，减少人力、物力和财力，具有经济效益。

4 总结语

（1）GPS快速静态定位，越多的有效卫星其解算速度就越快，对星历预报准确掌握，计划好观测时间是特别重要的。

（2）GPS快速静态定位，组网定位能够增加核检，使返工减少，更体现在高程拟合的效果上。

（3）对GPS点位的选择，对周围环境有一定的要求，卫星窗口要良好，将多路径误差带来的影响减到最低。

（4）要充分考虑基准站的电源配置，因为其连续长时间开机，功耗大，防止出现中途断电停工。

（5）应用快速静态定位技术既可以使工作效率大大提高，而控制测量短边工程得到的定位精度可以跟静态定位的相当。

（6）进行航测外控作业中，全野外布点时，采用快速静态定位技术，以信心辅助观测特殊点位，跨越障碍物的测定方法等，不单可以灵活布点，还可以大大减少观测强度，尤其适用于区域网的定位。

第9篇：航空测控技术范文

关键词：无人机 大比例尺 地形图 测量技术 DEM

中图分类号：P231 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（b）-0028-02

无人机航摄系统具有以下特点：第一，受天气条件和地面状况影响较小，作业方式灵活快速；第二，无人机平台自身构建及其搭载的航摄设备维护成本低；第三，因无人机飞行高度低，所以能够获取高分辨率影像，在小范围信息获取方面有很大优势；第四，可根据具体要求设置影像重叠度，大重叠度的影像能够增强后续处理的可靠性；第五，具有不需要申请空域、携带方便、转场快等优点。目前，小型无人机对地观测系统已经成为世界各国争相研究的热点课题，并在实际应用过程中不断提升无人机对地观测系统的性能。

下面以河北某村为例，具体说明无人机航测绘制1∶2 000地形图的过程。项目采用“1980西安坐标系”和“1985国家高程基准”。该测区作业工序为无人机航摄、地形测量（包括四等控制测量、I级控制测量、像控测量、图根测量、野外补测、外业调绘）、空三加密、地形图制作（包括立体采集、数据编辑工序（1∶2 000比例尺一套））、DOM制作、DEM制作、质检验收等工序。

1 航空摄影

该村采取东西向飞行，平均航摄比例尺为1∶23 533，平均地面高度为1 350 m，其相对航高为650 m。平均地面分辨率0.13 m，满足1∶2 000成图要求。此次外业摄影时间为2012年6月5日。

2 像片控制

2.1 影像资料分析

航线间隔及旁向重叠度在30%～40%之间，航向重叠度在65%～75%之间。全摄区无航摄漏洞，航向超出摄区范围3～6条基线。像片倾斜角

2.2 像控点布设及刺点

2.2.1 像控点布设

（1）像控点布设。像控点在航线方向上按10～15条基线布设，在旁向上按2～4条基线布设。布设的像控点能够有效控制住成图范围，保证测段衔接区域内没有漏洞。像控点应刺在航向及旁向重叠有5～6张像片的区域内。（2）像控点编号原则。测段像控点编号原则“GP+航片号四位+点序号”。（3）像控点布设完成后绘制布点示意图供内业加密和存档。满足空三加密及数字化采集要求。

2.2.2 像控点的刺点及整饰情况

刺点误差和刺孔的直经均小于像片上0.1 mm，且刺透、无双孔。点位说明确切，略图完整明了，刺孔、略图、说明与实地柱位一致。

（1）在像片正面上用红色直经为7 mm的圆形整饰像控点，并注记点号。（2）在像片的背面用铅笔绘制点位略图和标注文字说明等。

2.3 像控点测量

像控点坐标可以使用全站仪、RTK等常规仪器进行测绘。像控点的精度和施测要求参照常规航测外业规范执行。此次像控点测量采用双频GPS接收机，已知控制点为加密的一级GPS控制点。为保证像控点测量成果的可靠性，在全部像控点测量完毕后再收参考站。施测现场对点位进行拍照并制作成点位信息表供内业加密使用。将检查合格后的像控点数据进行处理，基线处理采用Compass静态处理专业版软件，得到该村片区像控成果。

2.4 该像控网精度

该村片区像控网[1]精度统计。

（1）线向量检核，同步环、异步环验算。

共验算同步环15个，其中环线全长相对闭合差最大为6.52 ppm，限差为15.0 ppm。

共验算异步环9个，其中坐标分量闭合差最大为：Wx=4.46 cm，Wy=6.46 cm，Wz=6.36 cm，限差为：=±21.06cm。

（2）三维无约束平差。

三维无约束平差最弱边相对精度为：1/15 267，边名：2 174-2 173（边长267 m）。

（3）二维约束平差。

约束平差最弱边相对精度为：1/17 725，边名：2 174～2 173（边长267 m）。最弱点为2 259，点位中误差±2.03 cm，限差为±20.0 cm。

该村片区像控网[2]精度统计。

（1）基线向量检核，同步环、异步环验算。

共验算同步环14个，其中环线全长相对闭合差最大为4.48 ppm，限差为15.0 ppm。

共验算异步环14个，坐标分量闭合差最大为：Wx=-2.32 cm，Wy=18.16 cm，Wz=-12.55 cm，限差椋=±21.06 cm。

（2）三维无约束平差。

三维无约束平差最弱边相对精度为1/14 131，边名：2127-G04（边长545 m）。

（3）二维约束平差。

约束平差最弱边相对精度为：1/34 023，边名：2 174-G04（边长545 m）。最弱点为1 187，点位中误差±4.19 cm，限差为±20.0 cm。

从上述精度统计情况可以看出，该村片区像控网精度指标满足技术要求。

3 影像预处理

无人机航摄系统搭载非量测数码相机进行航拍，然而相机自身的性能对测量精度影响较大。未经过处理的航摄影像畸变差较大，无法直接用于空三测量等后续处理工作。所以，在影像进行空三加密前，需要先对其进行畸变差改正。在没有室内和室外高精度检校场的情况下，通常是根据非量测数码相机提供的鉴定报告，利用DPGrid系y内的小像幅影像畸变差校正模块对影像进行畸变差改正。

4 空中三角测量

4.1 空三加密经过像点连接、像控点量测、平差计算过程

（1）量测外控点时，先量测测区四周的像控点6个以后进行平差，其他像控点就可以通过预测的功能来找到大概位置达到快速量测的目的。外控点的量测由专业人员进行，并由另外一位专业人员检查。（2）应用外业工序提供基础控制点参与计算，提升空三加密的整体精度；应用外业工序提供的实测高程点检测空三加密精度。（3）量测完后进行最终的平差解算，首先将物方标准方差权放大，进行粗差的消除。其次逐步提高物方权重，确保粗差被全部探测出。最后给合适的权值强制平差。DPGrid系统中的空三模块为全自动空三软件。系统根据建好的航线列表进行全测区自动匹配，接下来通过自动挑点程序将粗差大、多余的像点剔除。然后，进行连接点的交互编辑，根据刺好的控制点进行光束法平差解算，直到加密完成，输出空中结果。

4.2 区域网空中三角测量

根据连接点（加密点）的影像坐标和少量地面控制点的影像坐标及其物方空间坐标，通过平差计算，求解影像的外方位元素和连接点的物方空间坐标，称为区域网空中三角测量。空三测量提供的平差结果是影像后续处理与应用的基础。

5 DEM、DOM制作

5.1 DEM制作

首先，根据空三加密成果，对无人机航摄的原始影像进行重采样生成核线影像。其次，系统自动匹配三维离散点，得到摄区的DSM。最后，经过自动滤波便可得到DEM。虽然DPGrid系统实现了自动匹配，但是由于现实地物的复杂性（如：水体、树木、阴影）以及人工地物的影响，所以实际生产中为了提高DEM的精度，需要对DEM进行人工编辑。因为DEM是原始航片进行纠正的基础，只有准确的DEM才能保证DOM的精度。

5.2 DOM制作

DPGrid系统全自动生成DOM主要包括：DEM数据处理、影像匀光匀色处理、DOM纠正处理、色调均衡处理以及DOM镶嵌处理。系统生成的初步DOM结果，还要经过人工编辑，对初始DOM成果进行颜色和几何处理，才能真正满足对DOM成果的要求。

6 1∶2000地形图制作

配合DEM将DOM进行校正，然后在拼接生成完整的区域地图。最后，将区域整体导入到VirtuoZo NT软件中进行测图，生成最终的地形图（如图1）。

根据航空摄影测量内业规范及地形图图式进行地物、地貌要素的采集。外业调绘人员利用已有的图纸和测图数据，进行实地调绘、修测、补测等工作。

7 无人机航摄影像成图精度分析

采用GPS快速静态方式获取该摄区外业检查点的坐标数据。该树片区抽查了4幅图（占该片区图幅数的10%），共83个检说恪6员日庑┩庖导觳榈愕氖挡庾标与图上坐标，计算出两组坐标的高程差值。根据点位中误差公式计算出每个检查点的平面中误差。经过整理计算，该村片区地物点平面点位中误差为0.72 m；高程中误差为0.69 m。根据点位中误差计算结果绘制点位误差分布图。点位误差分布图更直观地反映了每个检查点的误差分布情况。可以看出绝大多数点位误差分布在0～0.8 m之间，其平面精度满足1∶2 000地形图的要求。此外，将影像数据制作的地形图与已有的1∶2 000地形图数据在CASS中进行套合比较。

8 结语

该文分析了无人机航摄系统的特点，介绍了无人机低空航摄规范，详细描述了无人机航测系统测绘1∶2 000地形图的具体工作流程，并对最终生成的地形图进行了精度评定，基本满足1∶2 000地形图的精度要求。

参考文献