TW201711011A - 定位定向資料分析之系統及其方法 - Google Patents
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Abstract
本發明係揭露一種定位定向資料分析之系統，其應用於飛行載具，系統包含影像感測模組、定位定向模組及處理模組。影像感測模組擷取區域之圖資影像，影像感測模組具有內方位參數。定位定向模組接收外部衛星定位訊息，並依據外部衛星定位訊息與偵測飛行載具之位移所產生之導航座標訊息，以產生定位定向外方位參數。處理模組電性連接影像感測模組及定位定向模組，並接收圖資影像，處理模組依據空中三角測量法測量圖資影像，以取得影像外方位參數，且處理模組依據比對影像外方位參數與定位定向外方位參數，以分別產生軸角參數與固定臂參數。其中，在定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數時，處理模組則依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向外方位參數進行計算，以產生地理空間座標。
Description
本發明是有關於一種資料分析系統及方法，特別是有關於一種利用衛星定位及慣性導航之整合模組計算圖資之地圖座標資訊之定位定向資料分析之系統及其方法。
測量及空間資訊技術發展日新月異，近年來針對環境變遷監控、防救災應變、國土保安、資源探測等各式應用，益形重視資料更新的即時性。因此發展快速且低成本資料擷取平台，乃成為各國遙感探測技術與測繪製圖發展的重要課題。近數十年以來，針對航空遙感探測課題應用，更具體而言，已廣泛應用於獲取高精度測繪應用及快速取得空間之資訊。
現今繪圖應用精度雖可滿足現今商業運轉的需求，透過直接地理定位系統平台，成本和生產效率亦大大提升。然而，直接地理定位系統攝影平台也有一定的風險與限制存在，飛機進行航空攝影任務的租賃費用昂貴，且在台灣獲得許可證有嚴格的規章制度和複雜的辦理程序，對於快速調查、蒐集小範圍面積空間訊息的靈活性和能力有限。
綜觀前所述，本發明之發明人思索並設計一種定位定向資料分析之系統及其方法，以期針對習知技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。
有鑑於上述習知技藝之問題，本發明之目的就是在提供一種定位定向資料分析之系統及其方法，以解決習知技術所存在之缺失。
根據本發明之一目的，提出一種定位定向資料分析之系統，其應用於飛行載具，系統包含至少一影像感測模組、定位定向模組及處理模組。至少一影像感測模組擷取區域之圖資影像，至少一影像感測模組具有內方位參數。定位定向模組接收外部衛星定位訊息，並依據外部衛星定位訊息與偵測飛行載具之位移所產生之導航座標訊息，以產生定位定向外方位參數。處理模組電性連接至少一影像感測模組及定位定向模組，並接收圖資影像，處理模組依據空中三角測量法測量圖資影像，以取得影像外方位參數，且處理模組依據比對影像外方位參數與定位定向外方位參數，以分別產生軸角參數與固定臂參數。其中，在定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數時，處理模組則依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向外方位參數進行計算，以產生第一地理空間座標。
其中，定位定向模組可包含衛星定位單元、慣性導航單元及濾波單元。衛星定位單元接收外部衛星定位訊息。慣性導航單元偵測飛行載具之位移，以產生導航座標訊息。濾波單元電性連接衛星定位單元及慣性導航單元，並依據外部衛星定位訊息及導航座標訊息，經由濾波演算法計算而產生定位定向外方位參數。
其中，定位定向模組較佳更可包含平滑單元，其電性連接濾波單元，並接收定位定向外方位參數，平滑單元依據平滑演算法計算定位定向外方位參數，以產生定位定向平滑參數。
其中，於定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數且藉由平滑單元據以產生另一定位定向平滑參數時，處理模組則依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向平滑參數進行計算，以產生第二地理位置座標。
其中，導航座標訊息可包含位置、速度及姿態。
根據本發明之目的，再提出一種定位定向資料分析之方法，其應用於飛行載具，方法包含下列步驟： 藉由至少一影像感測模組擷取區域之圖資影像，至少一影像感測模組具有內方位參數； 藉由定位定向模組接收外部衛星定位訊息，並利用定位定向模組依據外部衛星定位訊息與偵測飛行載具之位移所產生之導航座標訊息，以產生定位定向外方位參數； 經由處理模組接收圖資影像，並藉由處理模組依據空中三角測量法測量圖資影像，以取得影像外方位參數，且處理模組依據比較影像外方位參數與定位定向外方位參數，以分別產生軸角參數與固定臂參數；以及 藉由定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數，並利用處理模組依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向外方位參數進行計算，以產生第一地理空間座標。
其中，產生定位定向外方位參數之步驟中較佳更可包含下列步驟： 藉由衛星定位單元接收外部衛星定位訊息； 利用慣性導航單元偵測飛行載具之位移，以產生導航座標訊息；以及 藉由濾波單元依據外部衛星定位訊息及導航座標訊息，並經由濾波演算法計算而產生定位定向外方位參數。
其中，於產生定位定向外方位參數之步驟後，較佳更可包含下列步驟： 藉由平滑單元接收定位定向外方位參數，並依據平滑演算法計算定位定向外方位參數，以產生定位定向平滑參數。
其中，於產生定位定向平滑參數之步驟後，更包含下列步驟： 藉由定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數且利用平滑單元據以產生另一定位定向平滑參數，並藉由處理模組則依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向平滑參數進行計算，以產生第二地理位置座標。
其中，導航座標訊息可包含位置、速度及姿態。
承上所述，依本發明之定位定向資料分析之系統及其方法藉由整合衛星定位單元、慣性導航單元及濾波單元之定位定向模組運算出定位定向外方位參數，配合影像外方位參數，以獲得軸角參數與固定臂參數，再依據影像感測模組之內方位參數、軸角參數、固定臂參數與定位定向模組重新所取得之另一定位定向外方位參數進行計算，來產生精準的第一地理空間座標。藉此，減少過去傳統測量受到的限制，並搭載用於資料記錄之記錄模組和用於數據處理之處理模組，本發明之定位定向資料分析之系統及其方法之整合系統將開啟多感測器系統（即衛星定位單元與慣性導航單元）的時代。相較於過去，特別針對僅有少數或沒有地面控制點可用的攝影區域範圍而言，本發明之定位定向資料分析之系統操作靈活性大大提高，成本也大幅降低。
為利 貴審查員瞭解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達成之功效，茲將本發明配合附圖，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係侷限本發明於實際實施上的專利範圍，合先敘明。
以下將參照相關圖式，說明依本發明之定位定向資料分析之系統及其方法之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。
請參閱第1圖及第2圖，其分別為本發明之定位定向資料分析之系統之第一實施例之方塊圖及圖資影像之示意圖。如圖所示，定位定向資料分析之系統1可應用於飛行載具，定位定向資料分析之系統1包含了至少一影像感測模組10、定位定向模組11及處理模組12。至少一影像感測模組10擷取區域之圖資影像100，至少一影像感測模組10具有內方位參數101。定位定向模組11接收外部衛星定位訊息110，並依據外部衛星定位訊息110與偵測飛行載具之位移所產生之導航座標訊息111，以產生定位定向外方位參數112。處理模組12電性連接至少一影像感測模組10及定位定向模組11，並接收圖資影像100，處理模組12依據空中三角測量法測量圖資影像100，以取得影像外方位參數120，且處理模組12依據比對影像外方位參數120與定位定向外方位參數112，以分別產生軸角參數121與固定臂參數122。其中，在定位定向模組11重新取得另一定位定向外方位參數113時，處理模組12則依據內方位參數101、軸角參數121、固定臂參數122與另一定位定向外方位參數113進行計算，以產生第一地理空間座標123。
具體而言，本發明之定位定向資料分析之系統1可應用於飛行載具（如飛機或無人飛機等），即可設置於飛行載具中，以供使用者進行航空攝影測量。定位定向資料分析之系統1包含了至少一影像感測模組10、定位定向模組11及處理模組12。至少一影像感測模組10可為數位相機，至少一影像感測模組10具有內方位參數101，其包含影像感測模組10之焦距、像主點、透鏡畸變模式等內方位參數，其可用於未來進行三維坐標量測時可自動修正其系統性誤差；至少一影像感測模組10可對至少一區域2進行圖資影像100擷取，並率定出複數個區域控制點20，區域控制點20平均分佈於區域2之率定場內，經由處理模組12利用全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System, GNSS）控制測量網形平差計算得每一個區域控制點20坐標。接著，依據空中三角測量法對複數個區域控制點20進行計算，以取得圖資影像100的影像外方位參數120。
而定位定向模組11可接收外部衛星裝置所傳送之外部衛星定位訊息110（包含衛星定位時間）；同時，定位定向模組11亦可偵測飛行載具飛行之位移，以產生導航座標訊息111。接著，根據外部衛星定位訊息110與導航座標訊息111，產生定位定向外方位參數112。而後，處理模組12可將影像外方位參數120與定位定向外方位參數112進行比較，以獲得具有影像感測模組10與定位定向模組11之間關連之軸角（Boresight angle）參數121與固定臂（Lever arm）參數122。
經由上述相關參數取得後，日後，在飛行載具進行另一飛行航程及擷取另一圖資影像100時，定位定向資料分析之系統1可藉由定位定向模組11重新取得另一定位定向外方位參數113，並且，利用處理模組12依據內方位參數101、軸角參數121、固定臂參數122與另一定位定向外方位參數113進行計算，來獲得對應另一圖資影像100的直接地理定位結果，即第一地理空間座標123。
藉此，未來飛行載具於進行航空攝影測量後，可將取得的另一定位定向外方位參數113，與內方位參數101、軸角參數121及固定臂參數122整合計算，由定位定向模組11推得另一圖資影像100的外方位參數，不需經由空中三角測量法解算即可求得，即為直接地理定位結果，並進行相關精度分析。
進一步而言，本發明之定位定向資料分析之系統1還可設置記錄模組（於圖中未繪示），其用於記錄上述資訊，如圖資影像100、內方位參數101、外部衛星定位訊息110、導航座標訊息111、定位定向外方位參數112、影像外方位參數120、軸角參數121、固定臂參數122、另一定位定向外方位參數113、第一地理空間座標123。
請參閱第3圖，其係為本發明之定位定向資料分析之系統之第二實施例之方塊圖。並請一併參閱第1圖及第2圖。如圖所示，本實施例中之定位定向資料分析之系統與上述第一實施例之定位定向資料分析之系統所述的相同元件的作動方式相似，故不在此贅述。然而，值得一提的是，在本實施例中，定位定向模組11可包含衛星定位單元114、慣性導航單元115及濾波單元116。衛星定位單元114接收外部衛星定位訊息110。慣性導航單元115偵測飛行載具之位移，以產生導航座標訊息111。濾波單元116電性連接衛星定位單元114及慣性導航單元115，並依據外部衛星定位訊息110及導航座標訊息111，經由濾波演算法計算而產生定位定向外方位參數112。
舉例而言，本發明之定位定向模組11進一步包含了衛星定位單元114、慣性導航單元115及濾波單元116。衛星定位單元114可為全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System, GNSS），用於接收外部衛星裝置所傳送之外部衛星定位訊息110。慣性導航單元115可為慣性導航系統（Inertial Navigation System, INS），用於偵測飛行載具之飛行位移，以產生對應的導航座標訊息111，如位置、速度及姿態等。濾波單元116可為整合式卡曼濾波器，其用於接收外部衛星定位訊息110及導航座標訊息111，並經由濾波演算法計算而產生定位定向外方位參數112。
其中，整合衛星定位單元114與慣性導航單元115的方式可分為鬆耦合與緊耦合架構，其運作方式是以衛星定位單元114和慣性導航單元115輸出的位置差與速度差作為濾波單元116的輸入值，估算慣性導航單元115的誤差，並將誤差回饋至慣性導航單元115進行校正，因此得到改正之位置、速度和姿態。回饋的動作主要為改正慣性導航單元115的加速度偏差和陀螺漂移。然而，由於鬆偶合架構係將衛星定位單元114與慣性導航單元115視為兩個獨立的系統，且衛星定位單元114須同時接受四顆以上的外部衛星訊號，才能解算出外部衛星裝置所提供的導航解，因此，在高樓大廈林立處、隧道、綠色隧道等不開闊的觀測區域的情況下，因遮蔽而不能同時收到四顆或以上的衛星訊號，將導致無法求得外部衛星裝置所提供的導航解。
故，本發明之定位定向模組11以緊耦合架構方式整合衛星定位單元114與慣性導航單元115，將兩者視為同一個系統，一同進行導航解算。因此，在衛星定位單元114收訊薄弱時，定位定向模組11只要能收到一顆衛星的正常外部衛星訊號，即可進行導航解算。
再者，以下將進一步說明本發明之濾波單元116以濾波演算法計算定位定向外方位參數112之方式。本發明利用慣性導航單元115取得飛行載具之導航座標訊息111的基本演算過程是利用導航方程式（Mechanization）來完成，導航方程將陀螺及加速計感測得到的角速度和加速度積分得到飛行載具的位置、速度、姿態解。計算過程中必須考慮到地球旋轉以及重力加速度，如下述公式（1）、（2）所示：（1）（2）
其中rl
為參考於飛行載具所位於的地區的水平坐標系統（l-frame）的位置向量，vl
為參考於l-frame速度向量(veast
(向東)、vnorth
(向北)、vup
(向上))，為參考於飛行載具的慣性導航單元115整個載體的位置與姿態（b-frame）與l-frame之間的旋轉矩陣，由三個姿態角之三角函數值組成，gl
為參考於l-frame的重力加速度向量，、分別為角速度向量與的反對稱矩陣，M、N分別為子午圈與卯酉圈的曲率半徑。
然而慣性導航單元115所含的誤差必須經過修正，導航解的正確性才會提高，建立動態的誤差模型並利用濾波單元116可以幫助修正導航解的誤差。本發明將慣性導航單元115編排方程線性化並省略其高次項，得到導航解的動態誤差模型。除了導航解(三個位置，三個速度與三個姿態共九個元素)的誤差外，並考慮慣性導航單元115的誤差(三個加速度偏差與三個陀螺漂移)，構成一個十五個參數的誤差狀態向量(Error State Vector)，動態誤差模型表示如下述公式(4)：（4）
其中，X為慣性導航誤差的狀態向量，共有十五個元素，[δϕ、δλ、δh、δvN
、δvE
、δvD
、δp、δr、δA、δwx
、δwy
、δwz
、δfx
、δfy
δfz
]T
；F為動態矩陣；G為定位定向模組11噪聲。
而觀測量更新模型如下述公式(5)所示：（5）
其 中，X為慣性導航誤差的狀態向量，共有十五個元素，[δϕ、δλ、δh、δvN
、δvE
、δvD
、δp、δr、δA、δwx
、δwy
、δwz
、δfx
、δfy
、δfz
]T
；H為動態矩陣；v為觀測量噪聲。
濾波單元116透過反饋來估計這些參數，濾波單元116的方程式分為兩類：預測以及更新。預測方程式利用時刻的狀態來推估下一個時刻的狀態，如下述公式(6)、(7)所示：（6）（7）
其中，P為狀態誤差的變方-協變方矩陣估計值；Q為系統誤差矩陣；(−)為表示預測後的估計值；(+)為表示更新後的估計值。
更新方程是透過新的觀測量與前一時刻的狀態去得到下一時刻最佳的狀態估值，更新的方程式如下述公式(8)、(9)、(10)所示：（8）（9）（10）
其中，K為卡曼增益矩陣；Z為位置與速度觀測量的更新向量；R為觀測量的變方-協變方矩陣。
傳統的卡曼濾波器具有一些無法克服的限制，而這些限制會造成整合式定位系統在無衛星訊號時的定位誤差累積。目前實務上解算GNSS/INS導航解仍以卡曼濾波器演算法為核心，但配合後處理技術以提昇整合式系統的定位精度，採用之後處理技術為平滑單元117（如平滑器(Smoothing)），其為一非即時(Non-real Time)的估計器。
因此，本發明之定位定向模組11進一步還可包含平滑單元117，其電性連接濾波單元116，並接收定位定向外方位參數112，以依據平滑演算法計算定位定向外方位參數112，以產生定位定向平滑參數1170。且，在日後飛行載具進行另一飛行航程及擷取另一圖資影像100時，定位定向模組11可重新取得另一定位定向外方位參數113，並且藉由平滑單元117依據此另一定位定向外方位參數113產生另一定位定向平滑參數1171。接著，利用處理模組11依據內方位參數101、軸角參數121、固定臂參數122與另一定位定向平滑參數1171進行計算，以產生對應另一圖資影像100之第二地理位置座標124。
進一步而言，本發明之平滑單元117是用在濾波單元116濾波過程後處理，目的是利用過去、現在、未來全部的觀測量，找出一個理想估算解，而全部的平滑演算法皆須根據所得之濾波解來運算，因此，好的濾波解才有好的平滑解。本發明選用的平滑法（Fixed-interval）主要用在測量應用上，因為測量是想得到所有觀測點最佳的位置資訊，然而要達到如此需求需經由後處理的方式。
一般來說，平滑單元117是由順向與逆向濾波解所組成。與其他Fixed-interval平滑器比較，逆向平滑器演算法(Rauch-Tung-Striebel, RTS)是最容易且最簡單使用。RTS平滑器由前掃(Forward Sweep)和後掃(Backward Sweep)所組成，前掃為得到濾波單元116的所有預估和更新估算其對應每個時刻的協變方矩陣。後掃開始於順向濾波的結束點(如開始於時刻N)，其初始條件為。RTS平滑演算法如下述公式(11)、(12)所示：(11)(12)
其中，為狀態向量之平滑估算；Ak
為平滑增益矩陣，k=N-1,N-2,…,0。
本發明之平滑單元117的平滑狀態之協變方矩陣如下述公式(13)所示：(13)
本發明之定位定向資料分析之系統1的觀測量從時間0至N時刻全程皆可得。濾波單元116估算每個時刻的濾波解，k=0,1,2…N。在Fixed-interval平滑演算法中，觀測量所有區間的初始與最終時間是固定的，就像0和N，此時所要的結果為全部時刻k的理想平滑估算解。在此演算法中，使用0至N的所有觀測量的更新，因此時刻k的理想平滑估算為。而這類型的平滑演算法由於需要0至N的全部觀測量的可得性，所以只能用在後處理模式。在任何時刻k的RTS平滑估算是透過k時刻的濾波估算與k+1時刻的平滑估算來做線性組合而得，因此RTS平滑估算能被用來更新順向濾波解，進而得到更優越之估算解。在計算每段時刻的平滑估算時，皆須儲存濾波單元116每時段的預估、更新估算、以及所對應的協變方矩陣，此即為當連續性資料不中斷時，處理衛星定位單元114與慣性導航單元115整合解的例子。如果發生衛星定位單元114遮蔽效應時，則只能得到預估狀態和協變方矩陣。
此外，本發明之定位定向資料分析之系統1可依據公式（3）對圖資影像100直接地理定位，來獲得地理空間座標之方式。（3）
其中，為量測點i於物空間上的坐標；為整合定位定向系統於物空間上的坐標；Si為尺度因子；為慣性導航單元115與物空間坐標系之間的旋轉矩陣；t為快門攝影時間；為影像感測模組10與慣性導航單元115坐標系的旋轉矩陣，稱為軸角（boresight angle）；量測點於影像感測模組10坐標系上的位置，即為圖資影像100坐標；為慣性導航單元115與影像感測模組10坐標系統的位置向量，稱為固定臂（Lever arm）；為慣性導航單元115與衛星定位單元114天線的位置向量差。
儘管於前述說明本發明之定位定向資料分析之系統之過程中，亦已同時說明本發明之定位定向資料分析之方法之概念，但為求清楚起見，以下另繪示步驟流程圖以詳細說明。
請參閱第4圖，其係為本發明之定位定向資料分析之方法之第一實施例之流程圖。並請一併參閱第1圖至第3圖。如圖所示，本發明之定位定向資料分析之方法包含下列步驟： 步驟S20：藉由至少一影像感測模組擷取區域之圖資影像，至少一影像感測模組具有內方位參數； 步驟S21：藉由定位定向模組接收外部衛星定位訊息，並利用定位定向模組依據外部衛星定位訊息與偵測飛行載具之位移所產生之導航座標訊息，以產生定位定向外方位參數； 步驟S22：經由處理模組接收圖資影像，並藉由處理模組依據空中三角測量法測量圖資影像，以取得影像外方位參數，且處理模組依據比較影像外方位參數與定位定向外方位參數，以分別產生軸角參數與固定臂參數；以及 步驟S23：藉由定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數，並利用處理模組依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向外方位參數進行計算，以產生第一地理空間座標。
請參閱第5圖，其係為本發明之定位定向資料分析之方法之第二實施例之流程圖。並請一併參閱第1圖至第4圖。如圖所示，在本實施例中，本發明之定位定向資料分析之方法於產生定位定向外方位參數之步驟S21中較佳更可包含下列步驟： 步驟S211：利用慣性導航單元偵測飛行載具之位移，以產生導航座標訊息；以及 步驟S212：藉由濾波單元依據外部衛星定位訊息及導航座標訊息，並經由濾波演算法計算而產生定位定向外方位參數。
進一步而言，本發明之定位定向資料分析之方法於產生定位定向外方位參數之步驟S21後，較佳更可包含下列步驟： 步驟S213：藉由平滑單元接收定位定向外方位參數，並依據平滑演算法計算定位定向外方位參數，以產生定位定向平滑參數。
進一步而言，本發明之定位定向資料分析之方法於產生定位定向平滑參數之步驟S213後，更包含下列步驟： 步驟S214：藉由定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數且利用平滑單元據以產生另一定位定向平滑參數，並藉由處理模組則依據內方位參數、軸角參數、固定臂參數與另一定位定向平滑參數進行計算，以產生第二地理位置座標。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
1‧‧‧定位定向資料分析之系統
10‧‧‧影像感測模組
100‧‧‧圖資影像
101‧‧‧內方位參數
11‧‧‧定位定向模組
110‧‧‧外部衛星定位訊息
111‧‧‧導航座標訊息
112‧‧‧定位定向外方位參數
113‧‧‧另一定位定向外方位參數
114‧‧‧衛星定位單元
115‧‧‧慣性導航單元
116‧‧‧濾波單元
117‧‧‧平滑單元
1170‧‧‧定位定向平滑參數
1171‧‧‧另一定位定向平滑參數
12‧‧‧處理模組
120‧‧‧影像外方位參數
121‧‧‧軸角參數
122‧‧‧固定臂參數
123‧‧‧第一地理空間座標
124‧‧‧第二地理位置座標
2‧‧‧區域
20‧‧‧區域控制點
S20~S24‧‧‧步驟
10‧‧‧影像感測模組
100‧‧‧圖資影像
101‧‧‧內方位參數
11‧‧‧定位定向模組
110‧‧‧外部衛星定位訊息
111‧‧‧導航座標訊息
112‧‧‧定位定向外方位參數
113‧‧‧另一定位定向外方位參數
114‧‧‧衛星定位單元
115‧‧‧慣性導航單元
116‧‧‧濾波單元
117‧‧‧平滑單元
1170‧‧‧定位定向平滑參數
1171‧‧‧另一定位定向平滑參數
12‧‧‧處理模組
120‧‧‧影像外方位參數
121‧‧‧軸角參數
122‧‧‧固定臂參數
123‧‧‧第一地理空間座標
124‧‧‧第二地理位置座標
2‧‧‧區域
20‧‧‧區域控制點
S20~S24‧‧‧步驟
第1圖係為本發明之定位定向資料分析之系統之第一實施例之方塊圖。 第2圖係為本發明之定位定向資料分析之系統之第一實施例之圖資影像之示意圖。 第3圖係為本發明之定位定向資料分析之系統之第二實施例之方塊圖。 第4圖係為本發明之定位定向資料分析之方法之第一實施例之流程圖。 第5圖係為本發明之定位定向資料分析之方法之第二實施例之流程圖。
1‧‧‧定位定向資料分析之系統
10‧‧‧影像感測模組
100‧‧‧圖資影像
101‧‧‧內方位參數
11‧‧‧定位定向模組
110‧‧‧外部衛星定位訊息
111‧‧‧導航座標訊息
112‧‧‧定位定向外方位參數
113‧‧‧另一定位定向外方位參數
12‧‧‧處理模組
120‧‧‧影像外方位參數
121‧‧‧軸角參數
122‧‧‧固定臂參數
123‧‧‧第一地理空間座標
Claims (10)
- 一種定位定向資料分析之系統，其應用於一飛行載具，該系統包含： 至少一影像感測模組，其擷取一區域之一圖資影像，該至少一影像感測模組具有一內方位參數； 一定位定向模組，其接收一外部衛星定位訊息，並依據該外部衛星定位訊息與偵測該飛行載具之位移所產生之一導航座標訊息，以產生一定位定向外方位參數；以及 一處理模組，其電性連接該影像感測模組及該定位定向模組，並接收該圖資影像，該處理模組依據一空中三角測量法測量該圖資影像，以取得一影像外方位參數，且該處理模組依據比對該影像外方位參數與該定位定向外方位參數，以分別產生一軸角參數與一固定臂參數； 其中，在該定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數時，該處理模組則依據該內方位參數、該軸角參數、該固定臂參數與該另一定位定向外方位參數進行計算，以產生一第一地理位置座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之定位定向資料分析之系統，其中該定位定向模組包含： 一衛星定位單元，其接收該外部衛星定位訊息； 一慣性導航單元，其偵測該飛行載具之位移，以產生該導航座標訊息；以及 一濾波單元，其電性連接該衛星定位單元及該慣性導航單元，並依據該外部衛星定位訊息及該導航座標訊息，經由一濾波演算法計算而產生該定位定向外方位參數。
- 如申請專利範圍第2項所述之定位定向資料分析之系統，其中該定位定向模組更包含一平滑單元，其電性連接該濾波單元，並接收該定位定向外方位參數，該平滑單元依據一平滑演算法計算該定位定向外方位參數，以產生一定位定向平滑參數。
- 如申請專利範圍第3項所述之定位定向資料分析之系統，其中於該定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數且藉由該平滑單元據以產生另一定位定向平滑參數時，該處理模組則依據該內方位參數、該軸角參數、該固定臂參數與該另一定位定向平滑參數進行計算，以產生一第二地理位置座標。
- 如申請專利範圍第1項所述之定位定向資料分析之系統，其中該導航座標訊息係包含位置、速度及姿態。
- 一種定位定向資料分析之方法，其應用於一飛行載具，該方法包含下列步驟： 藉由至少一影像感測模組擷取一區域之一圖資影像，該至少一影像感測模組具有一內方位參數； 藉由一定位定向模組接收一外部衛星定位訊息，並利用該定位定向模組依據該外部衛星定位訊息與偵測該飛行載具之位移所產生之一導航座標訊息，以產生一定位定向外方位參數； 經由一處理模組接收該圖資影像，並藉由該處理模組依據一空中三角測量法測量該圖資影像，以取得一影像外方位參數，且該處理模組依據比較該影像外方位參數與該定位定向外方位參數，以分別產生一軸角參數與一固定臂參數；以及 藉由該定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數，並利用該處理模組依據該內方位參數、該軸角參數、該固定臂參數與該另一定位定向外方位參數進行計算，以產生一第一地理空間座標。
- 如申請專利範圍第6項所述之定位定向資料分析之方法，其中於產生該定位定向外方位參數之步驟中更包含下列步驟： 藉由一衛星定位單元接收該外部衛星定位訊息； 利用一慣性導航單元偵測該飛行載具之位移，以產生該導航座標訊息；以及 藉由一濾波單元依據該外部衛星定位訊息及該導航座標訊息，並經由一濾波演算法計算而產生該定位定向外方位參數。
- 如申請專利範圍第7項所述之定位定向資料分析之方法，其中於產生該定位定向外方位參數之步驟後，更包含下列步驟： 藉由一平滑單元接收該定位定向外方位參數，並依據一平滑演算法計算該定位定向外方位參數，以產生一定位定向平滑參數。
- 如申請專利範圍第8項所述之定位定向資料分析之方法，其中於產生該定位定向平滑參數之步驟後，更包含下列步驟： 藉由該定位定向模組重新取得另一定位定向外方位參數且利用該平滑單元據以產生另一定位定向平滑參數，並藉由該處理模組則依據該內方位參數、該軸角參數、該固定臂參數與該另一定位定向平滑參數進行計算，以產生一第二地理位置座標。
- 如申請專利範圍第6項所述之定位定向資料分析之方法，其中該導航座標訊息係包含位置、速度及姿態。
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