POS系统定位精度测试方法的研究

摘要：POS系统误差是影响车载移动测量系统的最主要误差源之一，本文对POS系统进行了误差分析，并通过实验研究验证了POS系统定位精度的测试方法。

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一、POS系统的误差分析

POS系统是车载移动测量系统的核心部件，目前也是影响车载移动测量系统的最主要误差源之一，因此，分析POS误差来源有利于提高系统整体精度，为下一步检校做好基础。POS定姿定位误差主要包括两部分：GPS动态定位误差；INS姿态测量误差。

1、GPS动态定位误差，主要包括了接收机钟误差、多路径效应、卫星钟钟差、星历误差、整周模糊度求解误差，大气电离层误差，观测噪声。为了削弱GPS对定位的影响，可以在测区建立多个基准站，保证GPS动态定位差分解算结果符合要求。

2、INS姿态测量误差，主要包括了元件误差、安装误差、原理误差、外干扰误差。元件误差是指加速计与陀螺仪的不完善所引起的误差，主要指陀螺的漂移和加速度计的零位偏差，以及元件刻度因数误差；安装误差是指加速度计和陀螺安装在惯导平台上时不准确造成的误差；初始条件误差指初始对准及输入计算机的初始位置，初始速度不准所形成的误差；原理误差是由于力学编排中数学模型的近似，地球形状的差别和重力异常等引起的误差；外干扰误差主要是指车辆行驶时由于振动引起的加速度干扰。

二、实验条件

硬件：全站仪一台，靶座棱镜2个，球棱镜1个，天宝移动测量系统一台，tupcon GPS3

台。

软件：POSPac MMS 5.4，Pinnacle V1.07，PCCDU 7.12 ，MetroIn工业测量系统。

三、实验原理

利用全站仪对车载移动测量系统跟踪测量，获得固定在车上棱镜的轨迹，与POS定位获得坐标比较，验证POS定位精度。

四、实验方法

1、控制网的建立

控制点选取在空旷通视条件好，平坦的篮球场上，坐标系采用WGS-84坐标系，高程采用大地高，办公楼楼顶已知点a点作为控制点，其他两点分别选取在操场b点和大礼堂c点，进行GPS三角形联网静态观测，保证两点同时，间距在200米左右，观测时间大约2小时。

通过软件Pinnacle V1.07解算，控制点解算结果如表1。

2、全站仪跟踪测量

将全站仪架在控制点c点上，b点架上棱镜，即c点位基站点，b点为定向点。在移动测量车尾上固定球棱镜，在车辆进行直线缓慢行驶的同时，全站仪对球棱镜进行测量，同时记录GPS时刻区间，车内部的pos同时进行采集数据。图1为全站仪跟踪测量示意图。

通过已知点b点验证，解算相对精度为1cm，因此可用于对POS定位精度验证比较。

3、POS解算数据

利用POSPac MMS 5.4软件解算POS采集的数据，如图pos系统采集后大地坐标的变化示意图，具体结果如图2。

五、结论

固定放置在车顶上的球棱镜中心与pos定位中心（IMU中心）之间存在固定的位置关系，因此，在比较两种方式的点位坐标时，存在固定的数值差值和标准差。最后POS定位精度结果如表2。

结果表明，利用全站仪跟踪测量方法满足POS系统检定要求。