论文总字数：30530字

摘 要

不动产是指依自然性质或法律规定不可移动的财产，如土地、房屋、探矿权、采矿权等。不动产单元实地调查的实施，需要通过高效率的惯性测量技术获取地籍信息。权籍信息可以通过地籍测量技术来获取，但目前的地籍测量技术层次多、工期长、效率低，受观测环境影响严重，难以满足不动产统一登记调查技术对实地调查装备的技术需求。

本文首先介绍了基于惯性定位装置的组合测量系统的硬件系统设计，对功能、性能需求进行分析，给出了惯性定位装置总体方案设计，最终简要描述了不同标度模型对惯性测量系统姿态精度控制的差异性。

其次，本文详细介绍了分段标定技术，确定了分段标定时惯性测量系统输入输出模型，进而确定了如何选取最佳分段点以及在最佳分段点数据的处理。在此基础上，对比分析分段标定前后残差和标度因数非线性度，最终分析不同标定方案对姿态精度的影响。结果表明：采用分段标定技术后，姿态精度显著提高，同时说明了标定方案的可行性。

最后，本文描述了惯性定位装置转台实验，介绍了与实验相关的三轴转台机构及惯性测量系统数据采样流程，建立了陀螺仪和加速度计输入输出数学模型，在分析标定实验原理的基础上，给出了标定速率、位置实验步骤及计算方法。在实验数据采集之后，简要分析数据特征，剔除粗大误差，最终得到标定实验数据结果。

关键词：不动产，地籍测量，惯性测量，标定技术，转台实验

RESEARCH ON INERTIAL MEASUREMENT TECHNOLOGY FOR REAL ESTATE UNITS

Abstract

Real estate is a property that is not movable according to the natural features or law, such as the land, the house, the exploration right, the mining right, etc. In the implementation of the field survey of the real estate units, the cadastral information is acquired through the high efficiency inertial measurement technology. Cadastral information can be obtained through cadastral survey technology. However, Cadastral survey technology, currently, has some shortcomings, including the technical multi-level, long duration, low efficiency, affected seriously by observation environment, which means it is difficult to meet the field survey equipment technical requirements of real estate unified registration survey technology.

Firstly, in this dissertation, the hardware system design of the combined measurement system based on the inertial positioning device is introduced, followed by that, is the function and performance requirements in demand and the design of the overall scheme of the inertial positioning device. At last, the differences of attitude accuracy control of the inertial measurement system caused by different calibration methods is briefly presented.

Secondly, in this dissertation, the subsection calibration technology is introduced, the input and output model of the inertial measurement system is established, and then how to select the best segmentation points and the data processing in the best segmentation points then determines are also determined. On the basis of the former analysis, the residual error and scale factor nonlinearity are compared and analyzed. Finally, the influence of different calibration schemes on the attitude accuracy is analyzed. The results show that the attitude accuracy is significantly improved after using the subsection calibration technique, and the feasibility of the calibration scheme is also proved.

Finally, in this dissertation, the experiment of the turntable of the inertial positioning device is described, the three axis turntable mechanism as well as the data sampling process of the inertial measurement system are introduced, and a mathematical model of the input and output of the gyroscope and accelerometer is established. On the basis of analyzing the principle of calibration experiment, the calibration rate, position test procedure and calculation method are given. After the experimental data acquisition and brief analysis of the data characteristics, the gross errors are eliminated. Consequently, the results of calibration experiment data are obtained.

KEY WORDS: real estate, cadastral survey, inertial measurement, calibration technology, turntable experiment

目 录

摘 要 II

Abstract III

目 录 1

第一章 绪 论 1

1.1 本文研究的意义 1

1.1.1 不动产统一登记调查的概念 1

1.1.2 权籍测量的概念 1

1.1.3 地籍测量技术的现状及不足 1

1.1.4 基于GPS/SINS的地籍测量技术的提出 2

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 光纤陀螺的研究现状 2

1.2.2 加速度计的研究现状 2

1.2.3 捷联惯导系统的研究现状 3

1.2.4 捷联惯导系统标定技术的研究现状 3

1.3 本文研究内容及章节安排 3

第二章 面向不动产测量的惯性定位装置的硬件系统设计 5

2.1 惯性定位装置功能、性能需求分析 5

2.1.1 惯性定位装置功能需求 5

2.1.2 惯性定位装置性能需求 5

2.2 捷联导航系统功能需求 5

2.2.1 基于ARM和DSP的捷联导航系统功能需求 6

2.2.2 基于PC/104总线的捷联导航系统性能需求 7

2.2.3 系统方案对比分析性能需求 8

2.3 惯性定位装置总体方案设计 8

2.3.1 计算机控制系统方案设计 9

2.3.2 数据采集处理系统方案设计 10

2.4 本章小结 12

第三章 惯性定位装置分段标定技术研究 13

3.1 光纤陀螺分段标定技术研究 13

3.1.1 分段标定输入输出数学建模 13

3.1.2 分段标定最佳分段点的选择 13

3.1.3 分段标定在最佳分段点的处理 14

3.2 分段标定数据分析 14

3.2.1 分段标定理论最佳分段点的确定 15

3.2.2 分段标定结果及对比分析 15

3.3 分段标定前后姿态精度对比分析 16

3.3.1 静基座条件惯性传感器数据输出仿真 17

3.3.2 姿态精度对比分析 18

3.4 本章小结 19

第四章 惯性定位装置转台实验 20

4.1 三轴控制转台实验系统 20

4.1.1 转台机构 20

4.1.2 数据采样流程 21

4.2 速率实验 22

4.2.1 实验步骤 22

4.2.2 数据计算 23

4.3 位置实验 24

4.3.1 实验步骤 25

4.3.2 数据计算 26

4.4 标定实验数据预处理 27

4.4.1 剔除粗大误差-准则介绍 27

4.4.2 剔除粗大误差实验验证 28

4.5 标定实验数据结果分析 29

4.5.1 实验内容 29

4.5.2 标定结果 30

4.6 本章小结 31

第五章 总结与展望 32

致谢 33

参考文献（References） 34

绪 论

1.1 本文研究的意义

1.1.1 不动产统一登记调查的概念

不动产是指依自然性质或法律规定不可移动的财产，一般是指土地、房屋、森林等地上附着物，不动产具有不可移动性、个别性、耐久性及数量有限性。

2016年1月15日，有关不动产统一登记制度的国土资源部令第63号发布，标志着这项制度全面施行的开端。其目标为“确认和保护产权，为市场经济保驾护航。”目前已经具有相关方面的技术规范和技术要求，包括在房屋、林地、草原、土地登记统一调查技术及技术规范的基础上，基于常规测、卫星定位技术实施高精度要求下的不动产统一登记实地调查。

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