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摘 要

无人机因其体积小、隐蔽性好，质量轻，成本低和性价比高等优点在军事和民用领域都到了越来越广泛的应用，以民用为例，轻量检测、航空拍摄、地形地貌测绘、森林防火、地震调查等领域都少不了无人机的身影。因此，无人机动态定位的研究至关重要，尤其是在测绘领域，无人机定位精度将直接影响无人机航测数据的质量。本文首先对无人机动态定位的研究背景与研究意义做了阐述，简单描述了无人机的基本状况，无人机航空摄影测量的及其基本工作流程；紧接着详细介绍了无人机动态定位系统的组成及其原理、无人机动态定位方法与原理，分析了影响无人机动态定位的因素来源，并结合可用资料开展无人机动态定位后处理实验，从不同的实验对比中，寻找影响无人机动态定位的因素和规律。

关键词：无人机 动态定位 后处理 GPS

Data processing and analysis of UAV dynamic positioning

Abstract

Because of its small size, good concealment, light weight, low cost and high cost performance, UAV has been widely used in military and civil fields. Taking civil as an example, UAV is indispensable in such fields as contest detection, aerial photography, address and landform mapping, forest fire prevention, earthquake investigation, etc. Therefore, the research of UAV dynamic positioning is very important, especially in the field of Surveying and mapping, the accuracy of UAV positioning will directly affect the quality of UAV aerial survey data. Firstly, this paper expounds the research background and significance of UAV dynamic positioning, briefly describes the basic situation of UAV, the basic work flow of UAV aerial photogrammetry, then introduces the composition and principle of UAV dynamic positioning system, the method and principle of UAV dynamic positioning, and analyzes the source of factors affecting UAV dynamic positioning, In addition, the post-processing experiments of UAV dynamic positioning are carried out based on the available data, and the factors and rules that affect UAV dynamic positioning are found out from different experiments。

Key words: UAV；dynamic positioning,；post-processing； GPS

目录

摘要 I

Abstract II

第一章、绪论 1

1.1.研究背景与意义 1

1.2.无人机基本状况和发展历史 1

1.3无人机航空摄影测量技术介绍 2

1.4研究现状 2

第二章、无人机动态定位相关原理研究 4

2.1无人机航空摄影测量的工作流程 4

2.1.2 空中三角测量 4

2.1.3 立体测图 4

2.1.4 外业补测 4

2.2 GPS-IMU 组合测量原理 5

2.2.1 GPS定位原理与差分GPS测量原理 5

2.2.2 IMU测量原理 6

2.2.3 GPS/IMU组合测量原理 7

2.3无人机动态定位方法和原理 7

2.3.1 动态测量数据后处理（PPK） 7

2.3.2 实时动态定位（RTK） 7

2.3.3 RTK与PPK相结合 8

2.3.4 精密单点定位（PPP） 8

第三章、影响无人机动态定位的因素 9

3.1 与卫星有关的误差 9

3.1.1 卫星星历误差 9

3.1.2 卫星钟差的影响 9

3.1.3 相对论效应的影响 9

3.2 与信号传播有关的影响 10

3.2.1 电离层折射误差 10

3.2.2 对流层折射误差 10

3.2.3 多路径效应 10

3.3 与接收机有关的误差 11

3.3.1 接收机钟差 11

3.3.2 接收机安置误差 12

3.4 其他误差 12

3.4.1 地球自转的影响 12

3.4.2 地球潮汐的影响 12

第四章 实验案例与分析 13

4.1 地形因素的影响 13

4.1.1 测区概况 13

4.1.2 实验信息 14

4.1.3 数据处理 15

4.2基线长度的影响 21

4.2.1 测区概况 21

4.2.2 实验信息 21

4.3 气候条件的影响 23

第五章、结论与展望 25

5.1 实验结果分析 25

5.2展望 25

参考文献： 26

致谢 27

第一章 绪论

1.1.研究背景与意义

科学创新与技术进步不仅给人们带来了富足的生活和便利的条件，也给各行各业的工作方式带来了极大的改变，工作效率大大提升，工作质量也得到了应有的保障。测绘工作作为各种工程建筑、土木建设与资源勘探的基础工作，其效率与质量直接影响着后续工作，而无人机测绘方法的出现无疑是一项里程碑式的进步。无人机有着测航反应能力速度快，性价比高与时效性好，测量区域限制条件少，并且能够快速获取地表数据并建模等优点，在测绘领域得到广泛应用。我们常常在生活中见到无人机的身影。相关资料显示，我国无人机市场的总产值早在2016年就已经冲破300亿，占据了世界总产值的70%。在如此巨大的商业价值面前，无人机技术的发展与成熟牵动着每一位相关从业人员的心。

无人机动态定位的研究是无人机相关技术必须攻克的问题。无人机作业时需要清楚了解到无人机每一刻的位置，这样才能准确完成预定任务。尤其是在无人机航空摄影测量中，精确定位则显得更为重要。无人机动态定位作为无人机航测数据预处理中的一环，其质量直接影响着后续数据处理的数据精度。无人机动态定位一般采用GNSS与IMU的组合，定位方法通常采用动态数据后处理、实时动态定位、动态数据后处理与实时动态定位相结合、精密单点定位四种方式。本文将就无人机动态定位数据、作业环境和作业成果展开分析，开展动态数据后处理方案，对相关数据进行分析，总结和梳理无人机动态定位的相关因素及规律。

1.2.无人机基本状况和发展历史

无人机（unmanned aerial vehicle，UAV），是一种不需要人工实时操纵的飞行器。伟大的科技往往诞生于战争，无人机也不例外。自1917年世界上第一架无人机诞生以来，已经过去了一百多个年头。在这一个世纪的发展中，各种各样的无人机已经构成了一个大家庭。如今世界上有300多种无人机被全球至少50个国家所装备，其中以美国“全球鹰”、“捕食者”无人机，英国的“凤凰”系列无人机，中国的ASN大型无人机较为出色。无人机按照不同的分类标准可以分为许多类型，比如动力，大小，航程，结构等。一般来说，按动力可分为燃油、蓄电池、混合动力无人机, 按用途可分为军用、民用和多用途无人机, 按结构可分为固定翼、旋翼、无人直升机和垂直起降无人机, 按航程可分为近程、中程、远程和全球无人机, 按飞行器重量可以分为微型、小型、中型和大型无人机^[1]。

1.3无人机航空摄影测量技术介绍

航空摄影测量系统包括硬件系统和软件系统。硬件系统包括飞行器部分与地面部分，软件系统则负责无人机航摄的一系列功能性行为，比如航线设计、飞行控制等等。系统内部紧密配合，节节相扣，共同完成无人机航空摄影测量这一复杂工作 ^[2]。

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