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飛馬智理圖軌跡解算模塊

飛馬智理圖是無人機數(shù)據(jù)預處理軟件,提供先進的基于檢校場模型約束的相機模型自檢校算法以及畸變去除工具、RTK/PPK融合解算工具等,以滿足無人機高質量、高精度測繪要求;同時提供影像勻光勻色、增強、金字塔創(chuàng)建、格式轉換以及結果精度檢核等預處理功能。

此次智理圖新增上線的軌跡解算模塊提供高精度組合導航軌跡解算功能,可以使用GNSS 和IMU原始數(shù)據(jù)經后處理,同時輸出傳感器的高精度位置、姿態(tài)與速度信息,提供高精度、高可靠性的組合導航軌跡成果,支持激光雷達、相機等傳感器的直接定位定向。

1、模塊介紹

該模塊采用了前后雙向處理、平滑處理、融合處理等諸多手段以提升數(shù)據(jù)的精度和平滑度。使用緊耦合(Tightly Coupled)模式利用GNSS的偽距和偽距率,對姿態(tài)進行輸出校正或反饋校正;利用整體數(shù)據(jù)對每個時間點姿態(tài)進行多維度、多模式、多次的全局最優(yōu)評估;通過不同手段保證軌跡的定位定姿精度,保證數(shù)據(jù)精度平滑可用。

模塊特點:

  • 支持多GNSS星座自主選擇
  • 支持多種GNSS數(shù)據(jù)解算模式
  • 支持機載、車載、行人背負等多種模式
  • 支持高精度位置、姿態(tài)、速度輸出
  • 支持標準SBET格式軌跡輸出
  • 支持相機MARK點外方位元素輸出
  • 支持下載千尋虛擬基站數(shù)據(jù)
  • 內置多種飛馬載荷參數(shù)
  • 一鍵式軟件操作

核心算法:

  • 動態(tài)對準
  • 多模式濾波
  • 多模式平滑
  • 多模式融合
  • 多傳感器融合
  • 數(shù)據(jù)質量精度評定
  • IMU核心模型

圖1為智理圖軌跡解算模塊界面,用戶僅需在界面中:選擇流動站GNSS數(shù)據(jù)及高精度IMU數(shù)據(jù)、選擇或下載GNSS基站數(shù)據(jù)、選擇載荷對應的結構參數(shù)值,即可進行軌跡解算,解算結果為標準SBET格式的軌跡文件和MARK點POS文件(傳感器中有集成相機時輸出)。

飛馬智理圖軌跡解算模塊
飛馬智理圖軌跡解算模塊1
圖1 智理圖軌跡解算模塊界面

2、精度對比

選擇一組帶有檢查點的機載激光雷達數(shù)據(jù),對比飛馬自研軌跡解算模塊的計算結果與Inertial Explorer(以下簡稱IE)軟件的計算結果。為方便圖表分析,截取同一時段內時長為250s的數(shù)據(jù)并進行差值對比。如圖2所示,飛馬自研算法與IE解算結果的差異平均值為Roll 1.4698×10^-15 deg,pitch -2.8911×10^-15 deg,yaw -9.3440×10^-16 deg;標準差為Roll 0.002390 deg,pitch 0.003238 deg,yaw 0.004616 deg。顯然,飛馬自研模塊的姿態(tài)解算結果與IE軟件解算結果具有較高的一致性。

飛馬智理圖軌跡解算模塊3
飛馬智理圖軌跡解算模塊4
飛馬智理圖軌跡解算模塊5
圖2 與IE結果對比圖

3、成果對比

利用飛馬D200搭載D-LiDar210獲取激光雷達數(shù)據(jù),先通過智理圖軌跡解算模塊完成組合導航軌跡解算后,再采用智激光模塊進行軌跡及點云數(shù)據(jù)融合。圖3為解算所得軌跡及點云成果;圖4為測試所用檢查點分布圖,18個檢查點均勻分布于整個測試場。使用檢查點驗證成果的高程精度,如表1所示,高程中誤差3.3cm,高程誤差最大值6.1cm。同理對照處理:使用IE軟件完成軌跡解算,再采用智激光模塊進行數(shù)據(jù)融合,所獲成果數(shù)據(jù)的高程中誤差為3.0cm,高程誤差最大值為6.5cm。

飛馬智理圖軌跡解算模塊6
圖3 軌跡解算模塊所得軌跡及點云成果
飛馬智理圖軌跡解算模塊7
圖4 測試場檢查點分布圖
飛馬智理圖軌跡解算模塊8
表1 飛馬自研解算模塊與IE精度對比
注:“******”為脫密隱去字符
“-”表示檢查點1m2范圍內點云數(shù)不足以自動計算點云高程,因此無差值

基于飛馬軌跡解算模塊的點云成果,對測區(qū)內若干房屋及集裝箱進行剖面分析,結果表明房屋屋頂及集裝箱側面點云數(shù)據(jù)重疊良好、無數(shù)據(jù)分層情況,剖面效果如圖4所示。綜合點云成果平面及高程精度表現(xiàn),使用飛馬軌跡解算模塊所獲成果精度與IE軟件相當。

飛馬智理圖軌跡解算模塊9
飛馬智理圖軌跡解算模塊10
圖5 集裝箱及鐵皮房剖面效果圖

4、模塊獲取

飛馬自研軌跡解算模塊現(xiàn)已上線,支持飛馬全線激光雷達產品的軌跡解算,用戶聯(lián)網更新后即可使用,無需額外付費。未來,飛馬機器人還將繼續(xù)研發(fā)創(chuàng)新,在高精度組合導航解算方面支持更多IMU類型、開放更多自定義參數(shù),服務更專業(yè)、更細分的用戶需求。

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