Original paper

On INS/GNSS-based Time Synchronization in Photogrammetric and Remote Sensing Multi-Sensor Systems

Blázquez, Marta; Colomina, Ismael

Abstract

We propose a method to estimate time calibration parameters in the frame of a space-time integrated sensor orientation concept for the purpose of correct instrumental synchronization or synchronization verification in multi-sensor photogrammetric and remote sensing systems. The new method is based on the use of the INS/GNSS-derived velocities in addition to the commonly used INS/GNSS-derived positions and attitudes for aerial control. We present the corresponding mathematical models for local geodetic and global map-projected coordinate systems, discuss the separability between spatial and temporal calibration parameters, deduce various appropriate block configurations, and assess their behaviour with actual data. The results show that, for a number of block configurations, it is possible to correctly estimate synchronization calibration parameters with a precision of few tenths of a millisecond.

Kurzfassung

Im Beitrag wird eine Methode zur Schätzung von zeitlichen Kalibrierparametern vorgestellt, die bei Verfahren zur gemeinsamen räumlichen und zeitlichen Sensororientierung von Multisensor-Systemen eine Rolle spielen, und die entweder der richtigen Gerätesynchronisation oder deren Verifikation dienen. Der neue Ansatz berücksichtigt auch die aus den INS/GNSS-Beobachtungen abgeleitete Geschwindigkeit und nicht nur die bislang meist verwendeten Positionen und Neigungen. Der Beitrag entwickelt die mathematischen Modelle für lokale dreidimensionale kartesische und für globale projizierte Koordinatenreferenzsysteme, befasst sich mit der Trennbarkeit von räumlichen und zeitlichen Parametern, leitet daraus eine Reihe geeigneter Blockgeometrien ab und zeigt deren Verhalten mit realen Daten. Die Ergebnisse belegen, dass es bei bestimmten Blockgeometrien möglich ist, die zeitlichen Kalibrierparameter mit einer Genauigkeit von fast einer Zehntel Millisekunde zu schätzen.

Keywords

synchronizationorientationself-calibrationins/gnssmulti-sensor systems