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随着现代遥感技术的发展,测绘、土地、电力、公安、城建等部门对局部区域高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率遥感产品的要求越来越迫切,测绘型无人机平台作为新型的遥感平台以其使用灵活方便,基本不受场地和天气的限制,可携带各种有效载荷,成本低廉等优点,已渐渐成为民用无人机应用研究的热点。本文主要围绕无人机遥感系统关键技术展开研究,重点对自动驾驶仪、组合导航算法、三轴自稳技术、相机检定技术进行研究,通过综合成图实验与精度验证实验证明本文所述方法的正确性。主要工作和创新点如下:1)为满足测绘型无人机对基于多传感器捷联惯导的多源导航数据信息融合、基于模糊控制的区域任务飞行和三轴稳定平台三个关键技术对硬件系统的要求,完成了小型自动驾驶仪系统的整体架构设计、电路参数计算、元器件选型以及原型机的制作等工作。2)在充分分析捷联惯性导航(SINS,Strapdown Inertial Navigation System)、全球卫星导航(GNSS,Global Navigation Satellite System)、大气导航和磁导航的原理基础上,重点推导了符合自制自驾仪硬件方案的集中式卡尔曼滤波(Kalman)滤波的实用组合导航算法。仿真实验结果表明,组合导航较独立导航系统在改善系统稳定性和提高精度方面有明显的优势,滤波后输出的航向角精度为0.28°(动态范围10°),横滚角精度为0.39°(动态范围10°),俯仰角度精度为0.77°(动态范围40°),水平精度可为2.25m,高度精度可达0.7m。3)依据航空摄影测量规范对飞行平台和有效载荷的要求,系统地提出了无人机飞控和三轴自稳定云台的控制精度指标,设计并实现了无人机飞控和三轴自稳定云台的Fuzzy-PID控制算法。实验证明,Fuzzy-PID比传统PID在响应时间、失调量、稳定时间和稳态误差上均优于传统PID,尤其超调量特性非常有利于无人机的稳定控制。Fuzzy-PID的上升时间为0.13s比传统PID慢0.05s,但在可接受范围内。室内精度实验和实际飞行实验检测表明各项指标达到或优于设计要求,满足小区域大比例尺地形图立体测绘对飞控和稳定平台的要求。4)针对非量测型CCD数字相机特点和野外快速检定非量测型相机的现实需求,详细分析了误差来源,建立了相机检定的数学模型。详细讨论了多片分组迭代求解DLT系数、内方位和畸变参数和多片后方交会法求解内外方位和畸变参数的方法,自制了野外快速非量测型相机的检定架,通过检定片分别求出两种方法下的内方位和畸变参数,通过验证片进行了精度验证。从精度验证片前方交会的结果来看,多片DLT算法的X最大误差为0.2585mm,Y最大误差为0.6719mm,Z最大误差为0.1319mm,多片后交算法的X最大误差为0.1914mm,Y最大误差为0.9808mm,Z最大误差为0.1453mm。2种方法的前方交会精度相当,均小于1mm;多片DLT算法平面精度小于0.2585mm,高程精度小于0.6719mm,多片后交算法平面精度小于0.1914mm,高程精度小于0.9808mm,多片后交算法平面精度略高于多片DLT,而多片DLT算法的高程精度好于多片后交算法。本文采取的两种多片相机检定的方法,都能够基本满足非量测型相机用于摄影测量的要求,同时也注意到了内方位元素和畸变差参数解算精度不高的问题。但是对于非量测相机来说,内方位和物镜畸变差参数真值的未知并不影响摄影测量的精度。