● 摘要
如今，我国航空遥感技术发展迅猛，已经涉及到灾害预警、航空测绘等众多领域。但由于环境干扰，载机无法按理想航迹完成遥感任务，而位置姿态测量系统（Position and Orientation System, POS）能够提供载荷的位置、姿态数据，从而进行运动补偿，提高载荷成像质量。然而，单一载荷并不能满足目前高精度、三维成像的需求，所以需要多节点载荷遥感成像。这时，由于机身并非刚性，多个节点并不能保证固定的相对位置姿态，所以传统的单POS已经无法满足多节点运动补偿需求。
这时，分布式POS设计被提出，其采用由高精度惯性测量单元（Inertial Measurement Unit, IMU）作为主节点，由中、低精度的IMU作为子节点的结构来解决多节点运动补偿问题。为了提高子节点测量精度，需要传递对准技术用主节点信息校正子节点，从而提高整体精度。本文围绕分布式POS节点误差的分析及补偿进行了以下研究：
1. 首先分析了分布式POS各项误差源，并且根据研究现状选择了大气湍流为研究对象。然后，分析了大气湍流的Dryden及Von Karman模型并根据解算需求选取了Dryden模型为本文的大气湍流模型；最后根据Dryden模型设计了数字滤波器，可以将零均值高斯白噪声转化为大气湍流噪声。
2. 建立以大气湍流噪声为输入的柔性基线模型，用以分析大气湍流对柔性基线的影响。本文基于弹性力学理论，分析了Euler-Bernoulli梁和Timoshenko梁的动力学模型，并根据仿真分析结果选取Timoshenko梁为柔性基线模型。随后介绍了虚拟激励法(Pseudo Excitation Method, PEM)和振型叠加法(Mode Superposition Method, MSM)，可以从频域和时域分别求解柔性基线的振动响应。
3. 为了在遥感成像阶段估计和补偿柔性基线振动误差，建立基于“速度+姿态”的传递对准方程。然后将上面提到的柔性基线模型、大气噪声模型加入到其状态方程。最终构成一个完整的滤波方程来处理节点误差的影响。
4. 首先，通过建立的传递对准模型来进行导航参数的仿真实验。并且将PEM和MSM的解与传递对准的估计结果进行对比验证。最后，对分布式POS的重点应用载荷InSAR的高程误差进行仿真，并分析了传递对准的误差对InSAR高程测量的影响。