Use of integrated GPS and INS systems in aerial photogrammetry

• Autorzy: Martyna Poręba

Warianty tytułu

Wykorzystanie zintegrowanych systemów GPS i INS w fotogrametrii lotniczej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A synthetic overview of the present state of knowledge regarding the use of GPS and INS systems in aerial photogrammetry is presented. Although, the inertial navigation can calculate the position of the aircraft without any help from outside world, a large number of error are introduced. Hence a GPS is used to aid the INS, using a Kalman filter which helps in estimating the errors in the INS and thus updating position to improved accuracy. The deficiencies inherent in both systems as well as the reasons for their integration are considered. Since the use of a GPS system during flight still requires the creation of a net of ground control points and the planning of blocks with sufficient overlap between images, GPS/INS system integration has become a topic of keen interest. For this purpose, the basics of GPS/INS integration and the advantages and disadvantages of this solution are explained. The summary presents conclusions about directions for further development of integrated systems and a brief discussion of the current state of studies on direct georeferencing published in international scientific literature. (original abstract)

Artykuł w sposób syntetyczny ujmuje aktualny stan wiedzy w zakresie wykorzystania systemów GPS i INS w fotogrametrii lotniczej. Mimo że system inercyjny jest w pełni autonomiczny i nie wymaga żadnego wsparcia z zewnątrz, to jednak dokładność ustalenia pozycji ulega stopniowej degradacji w czasie. System GPS jest wykorzystywany, aby wesprzeć INS i przy użyciu filtru Kalmana pomóc w oszacowaniu błędów INS. Omówione zostały zarówno rodzaje błędów towarzyszące obu systemom, jak i przesłanki ich integracji. Ze względu na fakt, że stosowany podczas nalotu system GPS w dalszym ciągu wymaga zakładania osnowy polowej oraz projektowania bloków o odpowiednich pokryciach między zdjęciami, integracja systemów GPS/INS staje się kwestią bardzo aktualną. Wyjaśniono zatem podstawy integracji GPS/INS oraz mocne i słabe strony takiego rozwiązania. W podsumowaniu zawarto konkluzje dotyczące kierunków dalszej pracy nad zintegrowanym systemem oraz zarys stanu badań dotyczących georeferencji wprost zgłaszanych w literaturze światowej. (abstrakt oryginalny)

Słowa kluczowe

EN

Global Position System (GPS); Integrated system; Flight photos; Kalman filters; Systems integration

PL

Global Position System (GPS); Systemy zintegrowane; Fotografia lotnicza; Filtry Kalmana; Integracja systemów

• Czasopismo: Geomatics and Environmental Engineering
• Rocznik: 2011
• Numer: nr 5/3
• Strony: 79--87

Twórcy

autor

Martyna Poręba

• AGH University of Science and Technology Kraków, Poland

Bibliografia

• Abuhadrous I.: Systeme embarqué temps réel de localisation et de modélisation 3D par fusion multi-capteur. MINES ParisTech, 2005 (Ph.D. Thesis).
• Alazard D.: Introduction au filtre de Kalman. Supaero (L'Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace), Notes de cours, 2005, [on-line:] http://personnel.supaero.fr/alazard-daniel/Pdf/cours_Kalman.pdf (access: 01.07.2011).
• Cramer M., Stallmann D., Haala N.: Direct georeferencing using GPS/inertial exterior orientation for photogrammetric applications. IAPRS, vol. 33, part B3, Amsterdam, July 2000, pp. 198-205.
• Cramer M.: On the use of Direct Georeferencing in Airborne Photogrammetry. Proceedings 3rd International Symposium on Mobile Mapping Technology, January 2011, Digital Publication on CD, Cairo 2001.
• Cramer M.: Performance of GPS/Inertial Solutions in Photogrammetry. [in:] Fritsch D., Spiller R. (Eds.), Photogrammetric Week '01, Herbert Wichmann Verlag, Heidelberg 2001, pp. 49-62.
• George M., Sukkarieh S.: Tightly Coupled INS/GPS with Bias Estimation for UAV Applications. Proceedings of Australiasian Conference on Robotics and Automation (ACRA), 2005.
• Grewal M.S., Weill L.R., Andrews A.P.: Global Positioning Systems, Inertial Navigation and Integration (2nd edition). JohnWiley & Sons, 2007.
• Kalman R.E.: A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems. Transactions of the ASME-Journal of Basic Engineering, no. 82, Series D, 1960, pp. 35-45.
• Kocaman S.: GPS and INS Integration with Kalman Filtering for Direct Georeferencing of Airborne Imagery. Geodetic Seminar Report, ETH Hönggerberg, Institute of Geodesy and Photogrammetry, Zürich 2003.
• Sun H., Fu H., Yuan X., Tang W.: Analysis of the Kalman Filter with Different Error Models for GPS/INS Integration in Aerial Remote Sensing Applications. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XXXVII, part B5, Beijing 2008.
• Skaloud J.: Problems in Direct- Georeferencing by INS/DGPS in the Airborne Environment. Invited Paper, ISPRS Workshop on Direct versus Indirect Methods of Orientation, WG III/1, Barcelona 1999.
• Titterton D.H., Weston J.L.: Strapdown Inertial Navigation Technology (2nd edition). The Institution of Electrical Engineering, India 2004.
• Vikas Kumar N.: Integration of Inertial Navigation System and Global Positioning System Using Kalman Filtering. Dept. of Aerospace Engineering, Indian Institute of Technology, Bombay 2004.
• Wang J., Garratt M., Lambert A., Wang J.J., Hana S., Sinclair D.:. Integration of GPS/INS /Vision sensors to navigate unmanned aerial vehicles. The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, vol. XXXVII, part B1, Beijing 2008.
• Welch G., Bishop G.: An introduction to the Kalman Filter. Technical Report TR 95-041, Dept. of Computer Science, University of North Carolina, 2006.