了解飞行动力学
在进行任何形式的飞行时，必须了解空中平台的方向、其运动的性质以及飞行方向。在无人驾驶飞行器（UAV）中，当在视线范围内飞行时，操作员只需观察无人机平台的运动，就能理解这些飞行特性。为了减少人工操作时飞行的人为错误，无人机平台上的一系列传感器可能会向操作员的飞行控制器提供反馈。在其他飞行方法中，与飞行运动有关的信息以及全球导航传感系统（如全球导航卫星系统）的位置信息成为自动驾驶仪操作期间的必要条件。
通常用于测量此运动的系统类型是惯性测量单元（IMU）。IMU 通常由陀螺仪和加速度计组成，来自 IMU 的信息通过与车辆在三个主轴上的线性加速度相关的连续数据流以及沿三个主轴的旋转参数（俯仰、侧倾和航向）描绘平台运动的动态特征。许多无人机飞行控制系统将包括一种形式的 IMU，为自动驾驶仪系统和地面操作员的飞行控制软件提供必要的反馈。但是，当使用无人机为测量目的收集数据时，来自 IMU 的数据流仅提供部分信息。
飞行动力学和收集航空数据
在测量时，了解 UAV 平台、安装在该平台上的成像传感器的外部几何形状和下面地面之间的关系非常重要。"地球不是平的"，即使测量结果可能是一个二维平面图；景观和它们的测量本质上是 三维视图。在最简单的层面，需要知道地面下方看到的起伏是景观的作用，还是无人机飞行路径中的起伏。为了收集部分数据用于测量，无人机将安装一个成像传感器，可能是照相机或激光扫描（LiDAR）系统。
就航空摄影而言，需要计算地面高度的影响，最好将地面上看到的景象投射到正射投影情况下本质上的"平面照片"上。
当通常以几米或（更经常）厘米的精度容差测量时，计算安装在 UAV 上的成像传感器的运动和方向中哪怕是最小的角度偏差就非常重要。在激光扫描过程中，数据由脉冲激光传感器收集，该传感器测量脉冲碰到地面后接收回波所需的时间。此回波可以是表面结构的顶部，也可以是地面本身，然后从传感器的方向返回。由于激光传感器经常旋转（实际上是沿平面“发射”激光脉冲），并且安装传感器的 UAV 平台也在移动，因此可以在一个区域上收集激光回波。
在之前的技术说明"为什么惯性导航系统（INS）对无人驾驶飞行器（UAV）的测绘应用很重要？"中描述了被动（仅通过地面控制点（GCP））和直接地理配准技术之间的差异。直接地理配准利用惯性导航系统（INS）为无人机收集的数据分配空间坐标提供更高效、更一致的工作流。基于成本考虑和当前轻量化相机的技术现状；尽管 10-20 年前载人航空测量逐步淘汰，但由于消费级相机仍在使用，被动地理配准在无人机摄影测量操作中仍然很常见。然而，如果采用与当今载人飞机的航空摄影测量相似的方式，采用直接地理配准，那么，在进行无人机摄影测量勘测时所需的 GCP 更少。就 LiDAR 而言，使用 INS 是必要的，因为通常需要分别计算每秒 100,000 点的坐标。
INS 包括可在 IMU 上找到的类似陀螺仪和加速度计（用以计算无人机的运动动态）以及一个可输入 GNSS 数据的计算系统，并应用一系列统计滤波器，以根据可用的数据计算最佳预测位置。通过使用 INS，可以以比单独使用 GPS 更高的频率来计算无人机（及其传感器）的位置。考虑到无人机的运动，并且如果来自某个输入传感器的信息不够理想，则通过应用统计滤波器能够提供更好的位置估计。此外，通过记录平台在整个飞行任务中的轨迹（并由此记录成像传感器的轨迹），则意味着可以对位置进行记录并进行后期处理和完善，从而根据飞行期间收集的数据提供更好的定位数据。正是这种定位数据的集成说明了，考虑到无人机的移动，为什么收集数据用于测量时，仅来自 IMU 或GNSS 接收器的信息是不够的。
那么，为什么您真的需要测量级惯性导航系统呢？
随着无人机技术的兴起，各种无人机平台纷纷面世。从消费者级到专业级系统，这些系统不一而足，并且这些系统上的组件具有多种功能；包括自动驾驶仪和采用的飞行操作系统。鉴于专业 3D 成像系统（如 LiDAR 有效载荷）中使用的材料和技术类型，这也意味着成像传感器的价格通常可能是无人机平台本身价格的 2-6 倍。
与测量有关的任何方法，其中的一个原则就是一致性。由于可用的平台多种多样，这意味着任何两个无人机平台的飞行控制系统中使用组件的质量和功能可能大为不同。飞行控制系统的导航功能通常也被设计为与测量控制系统相比具有不同程度的空间公差。举个例子，移动地理空间数据收集工具（例如无人机或移动测绘车）收集的数据通常需要定位在 /- 5cm 以内，才能被视为"测量级"。通常用于专业操作以携带成像有效载荷的八旋翼无人机上的自动驾驶系统通常具有约 /- 0.5m-1.5m 的悬停定位规范。测量级 INS（如 OxTS xNAV550 Inertial GNSS 系统）将无人机平台的空间轨迹计算精度控制在 /-2 cm 以内。
在无人机从业者需要能够混合匹配其有效负载的时代，可以理解为什么为测量应用携带有效负载的要求可能不同于将同一 UAV 平台用于其他目的时的要求。在确实需要测量级 INS 的项目上使用测量级 INS，尽管这意味着从业者正在利用更高效的技术，但也正在采用经过验证的方法定位他们收集的数据，以满足与测量相关的项目所需的更佳容差水平。
